莫佩雯 运动电荷在磁场中受到的力

人教版选修3—1第三章磁场第五节：运动电荷在磁场中受到的力☆．温故知新……一．磁场对电流有力的作用

------（安培力F）F安＝BIL二．电荷的定向移动形成

------（电流I）I磁场对电流有力的作用，那么磁场对运动电荷有力的作用吗？

阴极射线管——从阴极发射出电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。一、观察阴极射线在磁场中的偏转观察电子束运动径迹的装置

【实验现象】电子束在磁场中的发生偏转。磁场对运动电荷有作用力------洛伦兹力★.

洛仑兹力：

1．定义：磁场对运动电荷有作用力，我们把它称做洛仑兹力。2．洛仑兹力与安培力的关系：IBFvvvvvvvv

作用于通电导线上的安培力就是作用于运动电荷上的洛仑兹力的合力。

宏观上：安培力

F(B→I)

对象：整个导线微观上：洛仑兹力

f(B→q）

对象:单个电荷二、洛伦兹力的方向

推理：安培力的方向用左手定则判定，而安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，因此洛伦兹力的方向也可以用左手定则来判定。“左手定则”手心：磁感线垂直穿入（B）四指方向:正电荷运动方向（V）

（电流方向）大拇指方向:洛仑兹力方向（

f）☻四指所指的是正电荷运动的方向，若为负电荷应使四指指向负电荷运动的反方向。vffv★.课堂练习1．判定下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向ff-qV（2）B+qV（1）B+qV（3）f-qV（4）f1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向+V垂直纸面向外垂直纸面向里+V课堂练习:+VVF=0F=0三、洛伦兹力的大小:IBFfv[例]：有一端长为L的通电导线，横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，把这段导线垂直地放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求：每个自由电荷受到的洛仑兹力f

的大小

?求:①导线中的电流:②所受到的安培力:I=nqsvF=BIL=BnqsvL③运动电荷的总数:N=nsL④单个运动电荷所受到的作用力:

f=F/N=F/nsL

即:◆...洛伦兹力:f=qvB☆．洛伦兹力的大小……1．公式:2．适用条件:当v⊥B

时f=qvB

当v∥B时f=0

（电荷不受洛仑兹力作用）3.单位：f（N）q（c）v（m/s）B（T）fv0BBVVBVV◆...洛伦兹力:f洛=qvB（v⊥B

）BvFθvθBV2V1当V与B成一角度θ时

F洛=qVBsinθ

思考题1、电子的速率v=3.0×106m/s,垂直射入匀强磁场中，它受到的洛伦兹力大小为F=4.8×10–14N，求①匀强磁场的磁感应强度B的大小为多少？②若电子速率为v=5.0×106m/s，它受到的洛伦兹力是多大？N②根据：解：①根据：T☆．思考与讨论……

（1）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系？洛伦兹力方向与带电粒子运动方向垂直

（2）洛伦兹力带电粒子运动的速度有什么影响？

只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小

（3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？

由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功,动能不变。f⊥vf⊥B★.课堂练习2．

当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则:()A．带电粒子速度大小改变；B．带电粒子速度方向改变；C．带电粒子速度大小不变；D．带电粒子速度方向不变。C、D带电粒子做：匀速直线运动UV

电荷在电场中一定要受到电场力的作用运动电荷在磁场中不一定要受到洛伦兹力的作用电场力F=qE洛伦兹力F=qvB电场力方向与电场方向平行洛伦兹力方向与磁场方向垂直电场力对运动的电荷不一定做功洛伦兹力对运动的电荷一定不做功思考与讨论你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？1、大小的不同：2、方向的不同：3、作用关系的不同：4、做功的不同：电视显像管的工作原理电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。B宇宙射线从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线。这些高能粒子流若都到达地球，将对地球上的生物带来危害。但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作用下，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用。美丽的极光美丽的极光美丽的极光美丽的极光

美丽的极光是来自哪里？怎么样形成的？

极光是太阳风中的带电粒子撞击地球的大气分子产生的现象。这些带电粒子会受到磁场的吸引，地球本身就是一个磁场，磁极位于地理极点附近，由于磁极处磁力最强，所以吸引的带电粒子最多，极光就很明显。而低纬度地区磁力很弱，冲进大气层的带电粒子也很少，所以看不见极光。

★.能力·思维·方法:如图所示，质量为m、带电量为q的小球，在倾角为θ的光滑斜面上由静止下滑，匀强磁场的感应强度为B，方向垂直纸面向外，若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为0，问：小球所带电荷的性质如何?此时小球的下滑速度和下滑位移各是多大?【解析】小球为何会对斜面的压力为0，受力分析可得小球所受洛伦兹力垂直斜面向上，GGFNf◆.由小球沿斜面向下运动可知小球带正电.压力为0时有：mgcos

=Bqv可得v=mgcos

/Bq-------------小球沿斜面向下的加速度为:a=gsin

且为匀加速，可由v２=2as得：s=m2gcos2

/(2B2q2sin

).思考题1、如图所示，竖直放置的光滑绝缘的半圆形的轨道，轨道半径为R，处于垂直于纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B。一质量为m带电量为＋q

的小球由静止自A端滑下，问它能否滑到与A等高的C点？若能滑到速度大小为多少？AC答:能，VC=0◆.洛伦兹力不做功，不会改变电荷速度大小。VfGFNB解析：带电小球不动，而磁场运动，也可以看作是带电小球相对于磁场沿相反方向运动，故磁场相对于小球运动时，小球同样会受到洛伦兹力的作用。现要使小球从水平面飘起应使小球受到竖直向上的洛伦兹力的作用，其临界条件是洛伦兹力恰好等于重力的大小，即qvB=mg，所以磁场运动的最小速度为mg/qB，由左手定则可知，若磁场不动，小球应向右运动，则当小球不动时，磁场运动方向应为水平向左。★.课堂练习:【题4】如图所示，一个质量为m，电荷量为q的带正电的小带球停在绝缘水平上，并处在磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，若要使小球飘离水平面，则此匀强磁场的最小移动速度为（）A.mg/qB,水平向右B.mg/qB,水平向左C.mg/qB,垂直纸面向外D.