高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册磁场对运动电荷的作用力教学课件ppt

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1、磁场对通电导线的作用力
思考：通电导线中的电流是怎样形成的呢?
猜想：那么磁场是否对运动电荷也有作用力呢?
思考：安培力是由于导线还是电流的存在而存在的？
阴极射线管的原理: 从阴极发射出来电子，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。
实验现象：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
结论：磁场对运动电荷有作用力. ——洛伦兹力
运动电荷在磁场中受到的作用力（磁场对运动电荷的作用力 ）
思考：安培力和洛伦兹力有何区别与联系？
如何由宏观理解向微观呢？
1.判定安培力方向，2.若“剥掉”导线，受力对象变换成谁？3.左手定则判断运动电荷受到的洛伦兹力时四指代表什么？
左手定则：伸开左手,使拇指与其余四指垂直且处于同一平面内;让磁感线从掌心进入,使四指指向电流的方向,拇指所指的方向就是电荷所受洛伦兹力的方向
如果是负电荷,我们应如何判定洛伦兹力的方向?
练习：判断带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向
1、以相同速度进入同一磁场的 正、负电荷受到的洛伦兹力方向相反
2、洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面
设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v.这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求：每个自由电荷所受的磁场力——洛伦兹力
(1)通电导线中的电流：(2)通电导线所受的安培力：(3)这段导线内的自由电荷数：(4)每个电荷所受的洛伦兹力：
电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度方向垂直,那么粒子所受的洛伦兹力为
问题:若带电粒子不垂直射入磁场,粒子受到的洛伦兹力又如何呢?
当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B方向的夹角为θ，电荷所受的洛伦兹力大小为
例.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
例.电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的是( )A．只要速度大小同，所受洛伦兹力就相同B．如果把＋q改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小方向不变C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D．粒子的速度一定变化
例.来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将( )A．竖直向下沿直线射向地面B．相对于预定地面向东偏转C．相对于预定点稍向西偏转D．相对于预定点稍向北偏转
高能粒子流大量射入地球磁场，极光形成
为什么极光出现在两极呢？
请欣赏：极光形成原因在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为“太阳风”。这是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，该太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏向地磁极下落，它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的极光特征色彩，形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区同样可看到这一现象，称之为北极光。
例1、一带负电的小滑块从光滑的斜面顶端滑至底端时的速率为V；若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，则它滑至底端时的速率将( )A、变大B、变小C、不变D、条件不足，无法判断
例2、将一半径为R的半圆形光滑绝缘滑轨,固定在垂直向里的匀强磁场B中。一带电量+q，质量m的小球7在A点无初速释放，沿滑轨运动，求小球第一次经过最低点时对滑轨的压力。
2、洛伦兹力只改变速度的方向, 不改变速度的大小.
3、洛伦兹力对电荷总是不做功.
1、洛伦兹力的方向总是既垂直于速度,又垂直于磁场, 即垂直于V和B所组成的平面.
总是:F⊥V F⊥B F⊥SVB
洛伦兹力与电场力有何区别?
1.受力：电场:电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状态无关； 磁场:电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对于磁场运动 且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用.
2.大小：F电＝qE F洛=qvB⊥
3.方向：电场:电荷所受电场力方向总是平行于电场方向 磁场:电荷所受磁场力方向总是垂直于磁场方向，垂直于运动方向
4.做功：电场:电场力对运动电荷要做功(电荷在等势面上运动除外) 磁场:磁场力对运动电荷一定不做功。
电子枪(阴极)偏转线圈荧光屏等
一、电视显像管的工作原理
1.若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的Ａ点，偏转磁场应该沿什么方向？
2.若要使电子束打在Ｂ点，磁场应该 沿什么方向？
3.若要使电子束打在荧光屏上的位置由Ｂ逐渐向Ａ点移动，偏转磁场应该怎样变化？
4.偏转线圈如何完成对加速电子的偏转的呢？
2、原理：应用电子束磁偏转的原理
改变进入磁场的电荷的电性会如何？
改变进入磁场的入口会如何？
例：(多选)如图所示，在正交的匀强电场和磁场的区域内(磁场水平向内)，有一离子恰能沿直线飞过此区域(不计离子重力)(　　)
A．若离子带正电，E方向应向下B．若离子带负电，E方向应向上C．若离子带正电，E方向应向上D．不管离子带何种电，E方向都向下
三、霍尔效应——半导体磁电元件
1.判定洛伦兹力的方向，2.在洛伦兹力的作用下，导体上会感应出电吗？
等离子体是不同于固体、液体和气体的物质第四态。被“电离”了的物质，变成了由带正电的原子核和带负电的电子组成的、一团均匀的“浆糊”，因此人们戏称它为离子浆
思考：A、B间断路、接理想电压表、接一定值电阻，板间电压分别表示何种意义？
三、磁流体发电机——磁感应电
导电流体在磁场中作垂直方向流动会在管道两边的电极上产生感应电势