3.5运动电荷在磁场中受到的力 (2)
3.5运动电荷在磁场中受到的力(许萍)
v
的微观本质。
v
(1)通电导线中的电流 I nqvS
(2)通电导线所受的安培力
F安 BIL B(nqvS)L
(3)这段导线内的自由电荷数 N nSL
(4)电荷所受的洛伦兹力
F洛
F安 N
B(nqvS)L nSL
qvB
B
F洛 qvB sin
v vsin v
v cos
F洛
洛伦兹力
大小：
【例题】(多选)如图所示,某空间存在正交的匀强磁场和匀 强电场,电场方向水平向右,磁场方向垂直纸面向里,一带电
微粒从a点进入场区并刚好能沿ab直线向上运动,不可忽略重
力,下列说法正确的是( ) A.微粒一定带负电 B.微粒的动能一定减少 C.微粒的电势能一定增加 D.微粒的机械能一定增加
A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动 B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动 C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动 D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动
【例题】初速度为v0的电子,沿平行于通电长直导线的方向 射出,直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示,则 () A.电子将向右偏转,速率不变 B.电子将向左偏转,速率改变 C.电子将向左偏转,速率不变 D.电子将向右偏转,速率改变
在荧光屏O点的上方，应加垂 直向外的磁场，且越上方的磁场 越强。
【例题】两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同
一匀强磁场，两粒子质量之比为1∶4，电量之比为1∶2，则
两带电粒子受洛伦兹力之比为( )
A．2∶1
B．1∶1
C．1∶2
D．1∶4
【例题】如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽 略重力，电子在管内的运动应该是( )
3.5 运动电荷在磁场中受到的力
因
磁场对运动电荷的作用
二、洛伦兹力的方向 左手定则：
①大拇指跟四指垂直共面
②磁感线穿过掌心 ③四指:正电荷的方向 拇指:洛伦兹力方向
F v
v
F
如果是负电荷，我们应如何判定洛伦兹力的方向? 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
三、洛伦兹力的大小：
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
电荷的定向移动形成的 I
nqvS
【思考】既然磁场对电流有力的作用，而 电流是由电荷的定向移动形成的。那么磁 场是否对运动电荷也有作用力呢? 演示实验
结论：磁场对运动电荷有作用力.
思考：
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 （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）每个电荷所受的力？
（4）每个电荷所受的洛伦兹力
I v
v
F洛
F安 (nqvS )LB qvB N nSL
v
一、洛伦兹力
磁场对电流有安培力的作用，而电流是由电荷定 向运动形成的，且磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用。 所以安培力是洛伦兹力的宏观表现.
安培力是洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力是安培力的微观本质 安培力 磁场对电流的作用 宏观表现 果 微观原因 洛仑兹力
F洛 qvB
(v⊥到的洛伦兹力又 如何呢?
F洛 qvB sin
特例:
F洛 qvB (v⊥B)
F洛 0
(v∥B)
3.5运动电荷在磁场中受到的力
方向的判断： 左手定则
大小的计算： F BIL sin
2电流是如何形成的？
电流是由电荷的定向移动形成的 3、猜想:磁场是不是可能对运动电荷有 力的作用？
演示：阴极射线在磁场中的偏转
1 、没有磁场时，接通高压电源可以观 察到什么现象。
2、光束实质上是什么？ 3、若在电子束的路径上加磁场，可以 观察到什么现象？ 4、改变磁场的方向，通过观查从而判 断运动的电子在各个方向磁场中的受力 方向。
I=nqsv
F安＝ILB＝（nqsv）LB
总电荷数：nsL
f洛＝qVB
(适用条件：速度方向与磁场方向垂直)
如果通电导线不和磁场方向垂直，怎么办？
速度v与磁场B的方向夹角为θ时
F Bqv sin (为B与v的夹角）
1、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 [ CD ] 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。
四、洛伦兹力的特点
（1）、洛伦兹力的方向既垂直于磁场 方向，又垂直于速度方向，即垂直于 磁场和速度所组成的平面。
（2）、洛伦兹力对电荷不做功，即不 改变速度的大小，只改变速度的方向。
五、电视显像管的工作原理
五、电视显像管的工作原理
主要构造: 电子枪（阴极）、偏 转线圈、荧光屏等
【思考与讨论】
1.安培力是洛伦兹力的宏观表现． 2.洛伦兹力是安培力的微观本质
二、洛伦兹力的方向
推理：左手定则判断安培力方向，大量定
向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培 力，因此，可以用左手定则判定洛伦兹力 的方向．
实验验证：洛伦兹力的方向可以用左 手定则判定
3.5 运动电荷在磁场中受到的力课时1
磁 场
5
运动电荷在磁场中受到的力
一、学习目标
1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹 力对电荷不做功。
2、掌握洛伦兹力大小的推理过程。 3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力 大小的计算。
二、带着问题先学
1、什么是洛伦兹力？与安培力的关系怎样？ 如何利用左手定则判断洛伦兹力的方向？运用 该定则时应该注意什么？
速度选择器
3、（书98页第三题）在如图所示的平行板器件中，电 场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度 的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能 把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度 E 选择器。试证明：带电粒子具有速度 v 时，才能 B 沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
×××× v ××××
v
v
v v
(1)通电导线中的电流 I nqvS (2)通电导线所受的安培力 F安 BIL B( nqvS ) L (3)这段导线内的自由电荷数 N nSL F安 B( nqvS ) L (4)电荷所受的洛伦兹力 F洛 qvB
N nSL
I
v
F
v v v
思考：
电荷的速度方向与磁场方向垂直时 F qvB 。 如果电荷的运动方向与磁场的方向夹角为θ该 怎么办？
F qvB sin
课堂练习
1、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
F洛
× × ×
× ×v ×
× × ×
+
+
v
F洛 F洛
v
+ +
v
+
v
v
垂直纸面向外 垂直纸面向里
方正课件选修3-1人教版--3.5 运动电荷在磁场中受到的力
B O t
-B
（2）从B 开始至A连续变化（教材上）
B O -B
B
t
五、 典 例 分 析（下一节课任务------预习）
1、霍尔效应
（1）霍尔元件 2、速度选择器 （1）选择原理 （2）决定因素 3、磁流体发电机 （1）工作物质 （2）电动势 （3）无关因素 （2）霍尔电压
◆ 课 堂 小 结
一、f与F的关系 二、洛伦兹力的方向 三、洛伦兹力的大小
v B 时，
f qvB
角 时，
v
与
B
成
f qvB sin
（3） f qV B sin qV B （4）
f q V sin B qV B
V )
V sin V
B
)
V
B
B B sin
3. 三个场力的比较 （1）电荷在电场中?受到电场力，但 电荷在磁场中却?受到洛伦兹力； ① V=0 ②
手掌 四指
拇指
指向电流I方向
安培力F方向
4、四种信息的相互推断
V V
总结：三缺一 5、再论三个方向的关系
V f
f
（1）安培力F总是垂直于B、I决定的平面，但B与I可以不垂直；
（2）洛伦兹力f
f
B
v
f
★★★ 类 比
I
I
I
Fmax ILB
V
Fmin 0
四、电视显像管的工作原理
v B
（2）安培力可以对通电导线做功，但 洛伦兹力却永远不会对电荷做功 洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小
四、电视显像管的工作原理
1. A三个特殊点 （1） A点 B向外 B竖直向上
【全国百强校】甘肃省西北师大附中人教版物理选修3-1 3.5 运动电荷在磁场中受到的力 课件
显象管的工作原理
小
结
• 1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中所受的 磁场力叫洛伦兹力． • 2.洛伦兹力的大小：
• 运动电荷速度方向与磁场方向平行时， 洛伦兹力大小为F=0．
• 运动电荷速度方向与磁场方向垂直时， 洛伦兹力大小为F=qvB． • 当电荷运动方向与磁场方向夹角为θ时， 洛伦兹力大小F=qvBsinθ.
A．竖直向下沿直线
射向地面
B．相对于预定地面
向东偏转
V
C．相对于预定点稍向西偏转
D．相对于预定点稍向北偏转
人类首次拍到南北极光“同放光彩”奇
景
人类首次拍到南北极光“同放光彩”奇
景
以正电荷为例
+
+
例题 4 ：一个质量 m ＝ 0.1g 的小滑 块，带有q＝5×10-4C的电荷放置在倾 角 θ ＝ 30°的光滑斜面上 ( 绝缘 ) ，斜 面置于 B ＝ 0.5T 的匀强磁场中，磁场 方向垂直纸面向里，如下图所示，小 滑块由静止开始沿斜面滑下，其斜面 足够长，小滑块滑至某一位置时，要 离开斜面，求： (1)小滑块带何种电荷？ (2) 小滑块离开斜面的瞬时速度多 大？ (3) 该斜面的长度至少多长？ (g ＝
v
v
v v
(1)通电导线中的电流 I (2)通电导线所受的安培力
nqvS
F安 BIL B(nqvS) L
(3)这段导线内的自由电荷数
N nSL
(4)每个电荷所受的洛伦兹力
v
I v
F
F安 B(nqvS) L F洛 qvB N nSL
单位：F(N)，q(C)，v(m/s), B(T)
高一物理-3.5 运动电荷在磁场中受到的力
一、洛伦兹力的方向和大小 1．洛伦兹力的定义 运__动__电__荷__在磁场中所受的作用力。
2．洛伦兹力的方向 (1)实验观察——阴极射线在磁场中的偏转。 ①没有磁场时电子束是一条 直线。 ②将一蹄形磁铁跨放在阴极射线管外面，电子流运 动轨迹发生 弯曲 。
(2)洛伦兹力方向的判断： 左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指 垂直 ，并 且都与手掌在同一个平面内；让 磁感线 从掌心进入，并使四 指指向 正 电荷运动的方向，这时 拇指 所指的方向就是运动的 正电荷在磁场中所受 洛伦兹力 的方向。负电荷受力的方向与 正电荷受力的方向 相反 。
3．洛伦兹力的大小 (1)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 ，则 F＝ qvB 。 (2)当电荷运动方向与 磁场 的方向夹角为 θ 时，F＝ _q_v_B_s_i_n_θ__。 (3)当电荷沿磁场方向运动(即 θ＝0 或 v∥B)时，F＝ 0 。
洛伦兹力与安培力的区别和联系
二、电视显像管的工作原理 1．构造：如图所示，由电子枪、 _偏__转__线__圈__和荧光屏组成。 2．原理 (1)电子枪 发射电子 。 (2)电子束在磁场中偏转 。 (3)荧光屏被电子束撞击发光。 3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场， 其方向、强弱都在 不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点
(√)
(3)若电荷的速度方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。
(√ )
(4)判断电荷所受洛伦兹力的方向时应同时考虑电荷的电性。(√ )
(5)显像管中偏转线圈中的电流恒定不变时，电子打在荧光屏上的
光点是不动的。
(√)
1．如图所示的磁感应强度 B、电荷的运动速度 v 和磁场对电
§3.5 运动电荷在磁场中受到的力 学案
河北师范大学附属民族学院高中部理综组§3.5 运动电荷在磁场中受到的力同步导学案【学习目标】1．知道什么是洛伦兹力。
2．利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。
3．掌握洛伦兹力大小的推导过程。
4．掌握垂直进入磁场方向的带电粒子受到洛伦兹力大小的计算。
【自主学习】一、洛伦兹力1．定义：______________在磁场中所受的力．2．与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的______________，而洛伦兹力是安培力的微观本质．二、洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力的方向(1)左手定则伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让______________从掌心进入，并使四指指向________________，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受______________的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向______．(2)特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都______________，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变速度大小，对电荷不做功．2．洛伦兹力的大小(1)一般公式：F＝qvBsin θ，其中θ为________方向与________方向的夹角．(2)当________时，F＝qvB. (3)当________时，F＝0.【知识探究】一：洛伦兹力的方向和大小1．既然磁场对电流有力的作用,而电流又是由电荷定向移动形成的,那么很有可能是磁场对定向移动的电荷有力的作用。
依据左手定则试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。
请你讨论下B、v、F三者方向间的相互关系结论：2. 洛伦兹力的大小：若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电子的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。
这段导体所受的安培力为：电流强度I的微观表达式为：这段导体中含有自由电荷数为：每个自由电子所受的洛伦兹力大小为：当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向不垂直时，设夹角为θ，则电荷所受的洛伦兹力大小为(3) 讨论一下带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否做功？推导洛伦兹力表达式：【当堂训练】在如图所示的平行板装置中，电场强度E和磁感强度B互相垂直。
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2015—2016学年度高二物理导学案 使用时间： 编制：李西祥 组长： 王永华
3.5《运动电荷在磁场中受到的力》 （2）
【学习目标】
1、知道什么是洛伦兹力
2、会用公式F=qvB 计算洛伦兹力的大小，会用左手定则判断洛伦兹力的方向
3、解释为什么洛伦兹力对电荷不做功
训练案
1、一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则（ ）
A ．此空间一定不存在磁场
B ．此空间可能有方向与电子速度平行的磁场
C ．此空间可能有磁场 ，方向与电子速度垂直
D ．以上说法都不对
2、一束带电粒子沿水平方向飞过静止的小磁针的正上方，小磁针也是水平放置，这时小磁针的南极向西偏转，则这束带电粒子可能是（ ）
A ．由北向南飞行的正离子束
B ．由南向北飞行的正离子束
C ．由北向南飞行的负离子束
D ．由南向北飞行的负离子束
3、电子以速度v 0垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，则（ ）
A ．磁场对电子的作用力始终不做功
B ．磁场对电子的作用力始终不变
C ．电子的动能始终不变
D ．电子的动量始终不变
4、如图所示，带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是（ ）
5、如图所示，空间有磁感应强度为B ，方向竖直向上的匀强磁场，
一束电子流以初速v 从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏
转（不计重力），则在磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，这个电
场的场强大小与方向应是（ ）
第4题
第5题
班级： 小组： 姓名： 评价：
A ．B/v ，方向竖直向上
B ．B/v ，方向水
平向左
C ．Bv ，垂直纸面向里
D ．Bv ，垂直纸面向外
6、如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的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，并保证滑块能滑至底端，则它滑至
底端时的速率 （ ）
A ．变大
B ．变小
C ．不变
D ．条件不足，无法判断
7、如图3所示，一个带正电q 的小带电体处于垂直纸面向里的匀强
磁场中，磁感应强度为B ，若小带电体的质量为m ，为了使它对水平绝缘
面正好无压力，应该
A ．使
B 的数值增大 B ．使磁场以速率 v ＝mg qB
，向上移动 C ．使磁场以速率v ＝mg qB ，向右移动 D ．使磁场以速率v ＝mg qB
，向左移动
8、有一匀强磁场，磁感应强度大小为
1.2T ，方向由南指向北，如有一质子沿竖直向下
的方向进入磁场，磁场作用在质子上的力为9.6×10-14
N ，则质子射入时速为 ,质子在磁场中向 方向偏转。
9、 单摆摆长L ，摆球质量为m ，带有电荷＋q ，在垂直于纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场中摆动，当其向左、向右通过最低点时，线上拉力大小是否相等？
第6题
七题 9题
班级： 小组： 姓名： 评价：
10、质量为0.1g 的小物块带有5×10-4C 的电荷,
放在倾角为300且足够长的光滑绝缘的斜面上,整个装置放
在磁感应强度为0.5T 的匀强磁场中,如图所示.物块由静止下
滑,滑到某个位置时离开斜面,求:
⑴物块带何种电荷?
⑵物块刚离开斜面时的速度多大?
⑶ 物块从静止到刚离开斜面的过程中做什么运动,斜面至少多长?
11 一种测量血管中血流速度的仪器原理图,如图所示
,在动脉血管两侧分别安装电极并加磁场,设血管直径为2mm,磁场的磁感应强度为
0.080T,电压表测出电压为0.01V,则血流速度大小为多少?
12、如图所示，一带电为-q 的小球，质量为m ，以初速度v 0
竖直向上射入水平方向的匀强磁场中，磁感应强度为B 。
当
小球在竖直方向运动h 高度时，球在b 点上所受的磁场力多
大？
10题
11题
班级： 小组： 姓名： 评价：
12、如图所示，质量m=0.1g 的小球，带有q=5×10-4C 的正电荷，套在一根与水平方向成θ=37
°的绝缘杆上，小球可以沿杆滑动，与杆间的动摩擦因数μ=0.4，这个装置放在磁感应强度
B=0.5T 的匀强磁场中，求小球无初速释放后沿杆下滑的最大加速度和最大速度。
13、如图所示，在竖直平面内有一个正交的匀强电场和匀强磁场，
磁感应强度为1T ，电场强度为103N/C ，一个带正电的微粒，
q=2×10-6C ，质量m=2×10-6㎏，在这正交的电场的磁场内恰好做匀
速直线运动，则带电粒子运动的速度大小多大？方向如何？
第12题。