高中物理人教版选修1-1课件：2.4 磁场对运动电荷的作用
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人教版高中物理选修1-1课件第二章四、磁场对运动电荷的作用
1．当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力最 小； 当带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角 0°≤θ≤90° 时，洛伦兹力在最大值 f＝qvB 与最小值 f＝0 之间． 2．洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向垂直，故洛伦兹 力对运动电荷永不做功，或者说，洛伦兹力只改变运动电荷速 度的方向，不改变速度的大小．
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四、磁场对运动电荷的作用
1．作用在导线上的安培力是作用在__运__动__电__荷__的__力____的宏 观表现．
2．荷兰物理学家__洛__伦__兹__首先提出，磁场对运动电荷有力 的作用．
3．当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力 ___最__小___，其大小为 f＝____0____. 4．左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直， 并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁场垂直穿 过掌心，四个手指所指的方向与_正__电__荷___的运动方向相同，大 拇指所指的方向就是运动电荷在磁场中所受___洛__伦__兹__力_____的 方向．
【例3】(多选)下列关于电荷在电场和磁场中运动(忽略重 力作用)的说法中，正确的是( )
A．运动电荷在电场中一定受电场力的作用 B．运动电荷在磁场中一定受电场力的作用 C．电荷在电场中运动时，其动能一定不变 D．电荷在磁场中运动时，其动能一定不变
2013-2014学年高中物理人教版选修1-1同步辅导与检测课件：2.4 磁场对运动电荷的作用
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3．在匀强电场中，电荷受到的电场力是一个恒力； 而在匀强磁场中，运动电荷的速度大小或方向发生改变， 洛伦兹力也要发生变化．
4．电荷在电场中运动时，通常情况下电场力要对运 动电荷做功；电荷在磁场中运动时，由于洛伦兹力方向与 电荷运动方向始终垂直，故洛伦兹力对电荷不做功．
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关于电场力与洛伦兹力，以下说法正确的是( ) A．电荷只要处在电场中，就会受到电场力，而电荷静止 在磁场中，可能受到洛伦兹力 B．电场力对在电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对 在磁场中的电荷却不会做功 C．电场力与洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁感 线上 D．只有运动的电荷在磁场中才会受到洛伦兹力的作用 解析：磁场对静止电荷没有洛伦兹力的作用，A错；当电 荷沿着等势面运动时，电场力对电荷不做功，B错；由左手定 则知，洛伦兹力的方向并不在磁感线上，C错． 答案：D
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磁场和电场对电荷的作用的区别
1．电荷在电场中一定要受到电场力的作用，而电荷在 磁场中不一定受磁场力作用．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．相对磁场 静止的电荷，或虽运动但运动方向与磁场方向平行的电荷不 受磁场力作用．
2．电荷所受电场力的方向总是沿着电场线的切线(与电 场方向相同或相反)；而运动电荷所受洛伦兹力的方向总是既 垂直于磁场方向，又垂直于电荷运动方向．
用左手定则判定洛伦兹力方向时，负电荷运动的方向跟
正电荷运动的方向相反，故把＋q换成－q，且速度反向大小 不变时，洛伦兹力的方向不变，速度方向与B的方向夹角也不
变，故洛伦兹力的大小、方向均不发生变化，B选项正确．
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洛伦兹力的方向一定跟电荷速度方向垂直，但电荷进入 磁场的速度方向可以是任意的，因而磁场方向与电荷的运动方 向的夹角也可以是任意的，故C选项错误．
3．在匀强电场中，电荷受到的电场力是一个恒力； 而在匀强磁场中，运动电荷的速度大小或方向发生改变， 洛伦兹力也要发生变化．
4．电荷在电场中运动时，通常情况下电场力要对运 动电荷做功；电荷在磁场中运动时，由于洛伦兹力方向与 电荷运动方向始终垂直，故洛伦兹力对电荷不做功．
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关于电场力与洛伦兹力，以下说法正确的是( ) A．电荷只要处在电场中，就会受到电场力，而电荷静止 在磁场中，可能受到洛伦兹力 B．电场力对在电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对 在磁场中的电荷却不会做功 C．电场力与洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁感 线上 D．只有运动的电荷在磁场中才会受到洛伦兹力的作用 解析：磁场对静止电荷没有洛伦兹力的作用，A错；当电 荷沿着等势面运动时，电场力对电荷不做功，B错；由左手定 则知，洛伦兹力的方向并不在磁感线上，C错． 答案：D
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磁场和电场对电荷的作用的区别
1．电荷在电场中一定要受到电场力的作用，而电荷在 磁场中不一定受磁场力作用．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．相对磁场 静止的电荷，或虽运动但运动方向与磁场方向平行的电荷不 受磁场力作用．
2．电荷所受电场力的方向总是沿着电场线的切线(与电 场方向相同或相反)；而运动电荷所受洛伦兹力的方向总是既 垂直于磁场方向，又垂直于电荷运动方向．
用左手定则判定洛伦兹力方向时，负电荷运动的方向跟
正电荷运动的方向相反，故把＋q换成－q，且速度反向大小 不变时，洛伦兹力的方向不变，速度方向与B的方向夹角也不
变，故洛伦兹力的大小、方向均不发生变化，B选项正确．
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洛伦兹力的方向一定跟电荷速度方向垂直，但电荷进入 磁场的速度方向可以是任意的，因而磁场方向与电荷的运动方 向的夹角也可以是任意的，故C选项错误．
物理 1-1 2.4磁场对运动电荷的作用
洛仑兹力F洛的大小与什么有关？ F
F
V0 B
请大家猜一猜？
V
速度v 磁场的磁感应强度B
B
可以证明：
带电粒子的电荷量q
当速度v的方向与磁感应强度B的方向垂直时： 洛仑兹力f的大小等于电荷量q、速度v、磁感应强度B三者的乘积
F qvB
电子束的磁偏转 下图实验装置可以演示洛伦兹力的大小和方向。它由 一个球形电子射线管和一组线圈组成。通过改变电子 枪两极间的电压可以改变电子的速度；通过改变线圈 中电流的强弱可以改变磁感应强度的大小。
-q
v
v
甲
+q
F
v 乙
F
-q
v 丙
丁
+q
F垂直纸面向里
F垂直纸面向外
小结
洛伦兹力与电场力的区别：
1.产生：电场对运动电荷、静止电荷都有电场力的 作用。磁场只对运动电荷才有磁场力的作用。
2.大小：在匀强电场中,电荷所受的电场力与v无关， 是一个恒力。
在匀强磁场中, 洛伦兹力与v有关。 3.方向：电场力的方向与电场方向平行,正电荷的 电场力方向就是电场方向。 无论是正电荷还是负电荷，它所受洛伦兹力永 远与磁场方向垂直。 4.做功：电场力对电荷可能做功，也可能不做功 洛伦兹力始终与电荷速度方向垂直,永不做功
F v 1、伸开左手，使大拇指和其余 四指垂直且处于同一平面内， 把手放入磁场中，让磁感线垂 直穿过手心，若四指指向正电 荷运动的方向，那么拇指所指 的方向就使正电荷所受洛伦兹 力的方向。 2、 如果运动的是负电荷，则四 指指向负电荷运动的反方向， F 负电荷的运动方向与电流方向 相反
v
4、洛伦兹力的大小
电子的运动轨迹是曲线。
结论
F
V0 B
请大家猜一猜？
V
速度v 磁场的磁感应强度B
B
可以证明：
带电粒子的电荷量q
当速度v的方向与磁感应强度B的方向垂直时： 洛仑兹力f的大小等于电荷量q、速度v、磁感应强度B三者的乘积
F qvB
电子束的磁偏转 下图实验装置可以演示洛伦兹力的大小和方向。它由 一个球形电子射线管和一组线圈组成。通过改变电子 枪两极间的电压可以改变电子的速度；通过改变线圈 中电流的强弱可以改变磁感应强度的大小。
-q
v
v
甲
+q
F
v 乙
F
-q
v 丙
丁
+q
F垂直纸面向里
F垂直纸面向外
小结
洛伦兹力与电场力的区别：
1.产生：电场对运动电荷、静止电荷都有电场力的 作用。磁场只对运动电荷才有磁场力的作用。
2.大小：在匀强电场中,电荷所受的电场力与v无关， 是一个恒力。
在匀强磁场中, 洛伦兹力与v有关。 3.方向：电场力的方向与电场方向平行,正电荷的 电场力方向就是电场方向。 无论是正电荷还是负电荷，它所受洛伦兹力永 远与磁场方向垂直。 4.做功：电场力对电荷可能做功，也可能不做功 洛伦兹力始终与电荷速度方向垂直,永不做功
F v 1、伸开左手，使大拇指和其余 四指垂直且处于同一平面内， 把手放入磁场中，让磁感线垂 直穿过手心，若四指指向正电 荷运动的方向，那么拇指所指 的方向就使正电荷所受洛伦兹 力的方向。 2、 如果运动的是负电荷，则四 指指向负电荷运动的反方向， F 负电荷的运动方向与电流方向 相反
v
4、洛伦兹力的大小
电子的运动轨迹是曲线。
结论
【志鸿优化设计】2014-2015高中物理 2-4 磁场对运动电荷的作用课件 新人教版选修1-1
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; 负电荷的受力方向与正电荷的受力方向相反.
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1
2
3
4
5
1. 下列说法正确的是(
)
A. 所有电荷在电场中都要受到电场力的作用 B. 所有电荷在磁场中都要受到磁场力的作用 C. 一切运动电荷在磁场中都要受到磁场力的作用 D. 运动电荷在磁场中, 只有当垂直于磁场方向的速度分量不为零时, 才 受到磁场力的作用 答案: AD 解析: 电荷在电场中都受电场力, 选项 A 正确. 静止的电荷不受磁场力, B 项错误. 即使是运动的电荷, 当运动方向与磁场方向平行时也不受磁场 力作用, C 项错误, D 项正确.
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2. 如图是表示磁场磁感应强度 B 、 负电荷运动方向 v 和磁场对电荷作用 力 F 的相互关系图, 这四个图中画得正确的是( B 、v、F 两两垂直) ( )
答案: AB C 解析: 磁感应强度 B 、负电荷运动的方向和洛伦兹力的方向符合左手定 则, 但对负电荷, 四指应该指向其运动的反方向. 所以只有 D 项不符合.
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1. 下列说法正确的是(
)
A. 所有电荷在电场中都要受到电场力的作用 B. 所有电荷在磁场中都要受到磁场力的作用 C. 一切运动电荷在磁场中都要受到磁场力的作用 D. 运动电荷在磁场中, 只有当垂直于磁场方向的速度分量不为零时, 才 受到磁场力的作用 答案: AD 解析: 电荷在电场中都受电场力, 选项 A 正确. 静止的电荷不受磁场力, B 项错误. 即使是运动的电荷, 当运动方向与磁场方向平行时也不受磁场 力作用, C 项错误, D 项正确.
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2. 如图是表示磁场磁感应强度 B 、 负电荷运动方向 v 和磁场对电荷作用 力 F 的相互关系图, 这四个图中画得正确的是( B 、v、F 两两垂直) ( )
答案: AB C 解析: 磁感应强度 B 、负电荷运动的方向和洛伦兹力的方向符合左手定 则, 但对负电荷, 四指应该指向其运动的反方向. 所以只有 D 项不符合.
【人教版】高中物理选修1-1：磁场对运动电荷的作用、磁性材料ppt课件
(2)当电荷运动方向与磁场方向垂直时，由左手定则 可知，洛伦兹力F的方向既与磁场B的方向垂直，又与电 荷的运动方向垂直，即力F垂直于v与B所决定的平面。
1．关于洛伦兹力的方向的判定，以下说法正确的是( ) A．用左手定则判定洛伦兹力的方向时，“四指指向”与 电荷定向运动的方向相同 B．用左手定则判定洛伦兹力的方向时，“四指指向”与 电荷运动形成等效电流方向相同
图2－4－1
2．洛伦兹力 定义：磁场对 运动电荷 的作用力。 3．洛伦兹力的方向 (1)带电粒子在运动时受到洛伦兹力，在宏观上表现为 导线受到了 安培力 。 (2)判断洛伦兹力的方向时使用左手定则。
[重点诠释] 1．洛伦兹力的理解 (1)静止电荷在磁场中不受洛伦兹力作用。 (2)当运动电荷运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力 为零。 (3)当运动电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷所受 洛伦兹力最大，F洛＝Bvq。
C．正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向即是该处磁场方向 D．若将在磁场中的运动电荷＋q换为－q且速度方向反向，
则洛伦兹力方向不变
解析：运用左手定则时，“四指指向”应沿电荷定向移动形 成的等效电流方向，而不一定沿电荷定向移动方向，因为 负电荷定向移动形成电流的方向与其运动方向反向。通过 左手定则所确定的洛伦兹力与磁场之间关系可知：两者方 向相互垂直，而不是相互平行。 答案：BD
4．磁性材料 (1)铁磁性物质：铁、钴、镍以及它们的合金还有一 些氧化物，磁化后的 磁性 比其他物质强得多，这些物质 叫做铁磁性物质，也叫强磁性物质。
(2)硬磁性材料： 有些铁磁性材料，在外磁场撤去以后，各磁畴的方向 仍能很好地保持一致，物体具有很强的剩磁，这样的材料 叫做硬磁性材料。
(3)软磁性材料： 有些铁磁性材料，在外磁场撤去以后，磁畴的磁化方 向又变得杂乱，物体没有明显的剩磁，这样的材料叫做软 磁性材料。 (4)应用：永磁体(硬磁性材料)、电磁铁(软磁性材料)。
1．关于洛伦兹力的方向的判定，以下说法正确的是( ) A．用左手定则判定洛伦兹力的方向时，“四指指向”与 电荷定向运动的方向相同 B．用左手定则判定洛伦兹力的方向时，“四指指向”与 电荷运动形成等效电流方向相同
图2－4－1
2．洛伦兹力 定义：磁场对 运动电荷 的作用力。 3．洛伦兹力的方向 (1)带电粒子在运动时受到洛伦兹力，在宏观上表现为 导线受到了 安培力 。 (2)判断洛伦兹力的方向时使用左手定则。
[重点诠释] 1．洛伦兹力的理解 (1)静止电荷在磁场中不受洛伦兹力作用。 (2)当运动电荷运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力 为零。 (3)当运动电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷所受 洛伦兹力最大，F洛＝Bvq。
C．正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向即是该处磁场方向 D．若将在磁场中的运动电荷＋q换为－q且速度方向反向，
则洛伦兹力方向不变
解析：运用左手定则时，“四指指向”应沿电荷定向移动形 成的等效电流方向，而不一定沿电荷定向移动方向，因为 负电荷定向移动形成电流的方向与其运动方向反向。通过 左手定则所确定的洛伦兹力与磁场之间关系可知：两者方 向相互垂直，而不是相互平行。 答案：BD
4．磁性材料 (1)铁磁性物质：铁、钴、镍以及它们的合金还有一 些氧化物，磁化后的 磁性 比其他物质强得多，这些物质 叫做铁磁性物质，也叫强磁性物质。
(2)硬磁性材料： 有些铁磁性材料，在外磁场撤去以后，各磁畴的方向 仍能很好地保持一致，物体具有很强的剩磁，这样的材料 叫做硬磁性材料。
(3)软磁性材料： 有些铁磁性材料，在外磁场撤去以后，磁畴的磁化方 向又变得杂乱，物体没有明显的剩磁，这样的材料叫做软 磁性材料。 (4)应用：永磁体(硬磁性材料)、电磁铁(软磁性材料)。
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D典例透析
IANLITOUXI
一、洛伦兹力 1.定义:磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力。 2.洛伦兹力与安培力的关系:通电导线受到的安培力,是导线中定 向运动的电荷受到的洛伦兹力的宏观表现。
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D典例透析
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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,如果都到达地球,将给地球上的生物带来 极大危害。庆幸的是,地球周围存在地磁场,改变了宇宙射线中带 电粒子的运动方向,对宇宙射线起到了一定的阻挡作用,你知道这 是为什么吗?
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如图所示,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?要使电子束在水平方向偏离中心,打在荧 光屏上的B点,偏转磁场应该沿什么方向?如果要使电子束打在荧光 屏上的位置由B点逐渐向A点移动,偏转磁场应该怎样变化?
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二、洛伦兹力与安培力的联系 1.在导体静止不动时,安培力是洛伦兹力的合力,所以洛伦兹力的 方向与安培力的方向是一致的,可由左手定则判定。判断洛伦兹力 的方向时一定要注意F垂直于v与B所决定的平面。 2.当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度的方向平行时,运动电 荷不受洛伦兹力的作用,仍以初速度做匀速直线运动。而磁场中静 止的电荷也不受洛伦兹力的作用。导体平行于磁场方向放置时,定 向运动的电荷不受洛伦兹力,所以导体也不受安培力。
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2.洛伦兹力的大小 电荷在磁场中受洛伦兹力的大小与电荷量q、电荷运动的速度v 的大小、磁场的磁感应强度B的大小、速度v的方向与磁感应强度 B的方向的夹角都有关。 (1)当v=0时,洛伦兹力F洛=0,即静止的电荷不受洛伦兹力。 (2)当v≠0,且v∥B时,洛伦兹力F洛=0,即运动方向与磁场方向平行 时,不受洛伦兹力。 (3)当v≠0,且v⊥B时,洛伦兹力F洛=qvB,即运动方向与磁场方向垂 直时,受洛伦兹力,且此时受洛伦兹力最大。 特别提醒决定洛伦兹力方向的因素有三个:电荷的电性(正、负), 速度方向,磁感应强度的方向。当电荷电性一定时,其他两个因素 中,如果只让一个因素相反,则洛伦兹力方向必定相反;如果同时让 两个因素相反,则洛伦兹力方向将不变。
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(2)电荷运动的方向和磁感应强度B的方向不一定垂直,但洛伦兹 力一定垂直于磁感应强度B和速度v的方向。
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三、显像管的工作原理 1.电视机显像管中电子束的偏转利用的就是运动电荷在磁场中 受到洛伦兹力的原理来工作的。 2.显像管中有一个阴极,工作时它能发射电子,荧光屏被电子束撞 击就能发光。
提示:应用左手定则,若打在A点应该垂直纸面向外;若打在B点,应 该垂直纸面向里。 由垂直纸面向里逐渐减小,然后变成垂直纸面向外逐渐增大。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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一、对洛伦兹力的理解 磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力,是由荷兰物理学家洛伦兹 首先提出的。 1.洛伦兹力的方向 安培力实际上是大量运动电荷在磁场中受洛伦兹力的宏观表现, 所以洛伦兹力的方向也可由左手定则判定。 左手定则:伸开左手,使拇指跟其余四指垂直,且处于同一平面内, 让磁感线垂直穿入手心,四指指向正电荷运动的方向(若是负电荷, 则四指指向负电荷运动的反方向),拇指所指的方向就是洛伦兹力 的方向。 (1)在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时,由左手定则 可知,洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直,又与电荷的运动方向垂 直,即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的平面。
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3.洛伦兹力对运动电荷永不做功,而安培力对运动导体却可以做 功。由于洛伦兹力F始终垂直于电荷的运动速度v的方向,不论电荷 做什么性质的运动,也不论电荷是什么样的运动轨迹,F只可能改变 v的方向,并不改变v的大小,所以洛伦兹力对运动电荷不做功。通电 导体在磁场中运动时,电荷相对磁场的运动方向是电荷在导体中的 定向运动速度u与导体宏观运动速度v的合速度v合的方向,因此电荷 所受洛伦兹力的方向也不垂直于导体,洛伦兹力垂直于导体方向的 分力F洛1做正功,而沿导体方向的分力F洛2做负功, 总功仍为0,如图所示。导体中所有运动电荷受到 的洛伦兹力,在垂直于导体方向的分力就是安培 力,所以安培力对运动导体可以做功。
四、磁场对运动电荷的作用
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1.知道什么是洛伦兹力。知道影响洛伦兹力方向的因素。 2.会用左手定则解答有关带电粒子在磁场中运动方向的问题。 3.会进行洛伦兹力的相关计算。 4.了解电子束的磁偏转原理及其在电子技术中的应用。
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二、洛伦兹力的方向 洛伦兹力的方向遵循左手定则,即伸开左手,使拇指跟其余四指 垂直,并且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线穿入手心,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;负电荷的受力方向与正电荷的受力方 向相反。
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提示:大量的高能粒子流即宇宙射线在空中运动时,由于地球是 个很大的磁场,带电粒子受到了洛伦兹力,这些带电粒子发生了偏 转,从而改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向,对宇宙射线起到 了一定的阻挡作用。