选修3-1__3.5运动电荷在磁场中受到的力
人教版高中物理选修3-1课件3.5运动电荷在磁场中受到的力
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点拨:应用左手定则判断洛伦兹力方向,根据公式 F=qv⊥B 求洛
伦兹力大小。
解析:(1)因 v⊥B,所以 F=qvB,方向与 v 垂直向左上方。
(2)v 与 B 的夹角为 30°,将 v 分解成垂直磁场的分量和平行磁
场的分量,v⊥=vsin 30°,F=qvBsin 30°=
需要注意的是,负电荷以速度 v 也可匀速通过这个选择器。但是, 若粒子从右边进入,就不能匀速沿虚线通过了。
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洛伦兹力的大小和方向问题 【例1】如图所示的各图中,匀强磁场的磁感应强度均为B,带电粒 子的速率均为v,电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力 的大小,并指出洛伦兹力的方向。
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特别提醒(1)只有相对于磁场运动的电荷才受洛伦兹力,相对磁场 静止的电荷不受洛伦兹力。
(2)电荷垂直于磁场运动时所受的洛伦兹力最大;电荷平行于磁场 运动时,不受洛伦兹力。
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2.洛伦兹力与现代科技 (1)磁流体发电机 磁流体发电机的发电原理如图所示:将一束等离子体(即高温下 电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒,而从整体上来说呈 电中性)喷射入磁场,磁场中有两块金属板A、B,则高速射入的离子 在洛伦兹力的作用下向A、B两板聚集,使两板间产生电势差,若平 行金属板间距为d,匀强磁场的磁感应强度为B,等离子体流速为v,气 体从一侧面垂直磁场射入板间,不计气体电阻,外电路电阻为R,则可 求出两板间最大电压和可能达到的最大电流。
课堂设计14-15物理(人教版)选修3-1配套课件3.5运动电荷在磁场中受到的力
(2)方向 ①洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向和磁场方向 垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于电荷运动方向和 磁场方向所决定的平面，F、B、v三者的方向关系是： F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直． ②洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变 化．但无论怎么变化，洛伦兹力都与运动方向垂直， 故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的运动方向，不 改变电荷速度大小．
二、电视显像管的工作原理 磁偏转 1．电视显像管应用了电子束________的原
理．
2．电子束打在荧光屏上的位置在偏转磁场的 控制下一行一行的不断移动，这在电视技术中叫做 _____ ．扫描 3．演示实验：
图3-5-2
阴极射线管发出的电子束，图3－5－2甲中的径迹是
一条直线 ________ ．把电子射线管放在蹄形磁铁的磁场中，图3－
大小 方向 特 点
B垂直，与v垂直，左
手定则判断 洛伦兹力永不做功
F电＝qE，方向与E同向 或反向
电场力可做正(或负)功
2．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，才有可能受到洛伦兹力 B．电场力对在其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：本题考查带电粒子受洛伦兹力和电场力 的条件． 答案：D
2．洛伦兹力与安培力的区别和联系 (1)区别 ①洛伦兹力是指单个运动的带电粒子所受到的 磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场 力． ②洛伦兹力恒不做功，而安培力可以做功． (2)联系 ①安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是 安培力的微观解释． ②大小关系：F安＝NF洛(N是导体中定向运动的 电荷数)． ③方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致， 均可用左手定则进行判断．
高中物理人教版选修3-1课件：3.5 运动电荷在磁场中受到的力
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问题导引
名师精讲
(2)洛伦兹力的大小 推导:如图所示,直导线长为L,电流为I,导线中运动电荷数为n,横 截面积为S,每个电荷的电荷量为q,运动速度为v,则
安培力 F=ILB=nF
洛
所以洛伦兹力 F 洛= =
F n
ILB n
因为 I=NqSv (N 为单位体积的电荷数) F 洛=
NqSv · LB n
=
NSL · qvB, 式中 n
n=NSL, 故 F 洛=qvB 。
上式为电荷垂直磁场方向运动时, 电荷受到的洛伦兹力。 若电荷 运动方向与磁场方向夹角为 θ, 则洛伦兹力为 F 洛=qvBsin θ。
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4.洛伦兹力的大小:当速度方向和磁感应强度方向分别满足以下几 种情况时,安培力的大小分别是 (1)当v与B成θ角时:F=qvBsin θ。 (2)当v⊥B时:F=qvB。 (3)当v∥B时:F=0。 三、电视显像管的工作原理(见课本第97页) 1.工作原理:电视显像管内应用了电子束磁偏转的原理。 2.扫描:电子束打在荧光屏上的位置在偏转磁场的控制下一行一行 地不断移动。 3.偏转线圈:产生使电子束偏转的磁场的线圈。
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运动电荷在磁场中受到的力
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【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
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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)
2020-2021学年高中人教版物理选修3-1课件：3.5 运动电荷在磁场中受到的力
2.(多选)如图为一“滤速器”装置的示意图。a、b为水平放置
的平行金属板,一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔
O进入a、b两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子,可在a、
b间加上电压,并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场,使所选电子
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.粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不 变
【解析】选B。因洛伦兹力F是矢量,v方向不同,由左手 定则知,F不同,A错误;因为+q改为-q且速度反向,由左 手定则可知洛伦兹力方向不变,再由F=qvB知大小也不 变,B正确;因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场 方向成任意夹角,C错误;因为洛伦兹力总与速度方向垂 直,因此,洛伦兹力不做功,粒子动能不变,但洛伦兹力 可改变粒子的运动方向,使粒子速度的方向不断改变,D 错误。
5 运动电荷在磁场中受到的力
1.洛伦兹力: (1)定义:_运__动__电荷在磁场中所受的力。 (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_宏__观__表__现__,而洛伦兹力是安培力的微观 解释。
2.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。让磁感线从_掌__心__进入, 并使_四__指__指向正电荷运动方向,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。
(1)当阴极射线管加上磁场后观察到的现象是什么?这 一现象说明了什么? 提示:加上磁场后电子束发生了偏转。说明磁场对运动 电荷有作用力(洛伦兹力);磁场方向不同,偏转方向也 不同。说明洛伦兹力的方向与磁场方向有关。
(2)安培力是洛伦兹力的宏观表现,试结合安培力方向 的判断方法,思考正负电荷所受洛伦兹力方向如何判断。 提示:正电荷运动方向为电流方向,即左手定则中大拇 指指向为正电荷所受洛伦兹力方向;同理负电荷受力方 向为大拇指相反方向。
人教版高中物理选修3-1运动电荷在磁场中受到的力(29页)-PPT优秀课件
人教版高中物理选修3-1 3.5运动电荷在磁场中受到的力（共29 张PPT） 【PPT 优秀课 件】-精 美版
例3：电子的速率v=3.0×10 6 m s，沿着与磁
场垂直的方向射入B=0.01T的匀强磁场中， 它受到的洛伦兹力有多大？
解：由Ｆ洛＝qvB
代入数据得：F=4.8×10 N 14
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思考与讨论 1，怎样才能使电子打在A点？
添加垂直纸面向外的磁场
2，打到B点呢？
演示：观察阴极射线在磁场中的偏转
1、当电子射线管的周围不存在磁场时
实验现象： 在没有外磁场时，电子束沿直线运动
2、当电子射线管的周围存在磁场时
实验现象：
将磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发 生了弯曲。 实验结论：磁场对运动电荷有力的作用。
一、洛伦兹力
1、演示实验表明运动电荷在磁场中受 到力的作用， 这个力叫做洛仑兹力。
添加垂直纸面向里的磁场 3，使电子从A点移动到B，磁场应如何变化？ 不断减弱磁场，然后反向增大磁场。
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实际上，在偏转区水平方向 和竖直方向都有偏转磁场。这样 光点就可以移动，这技术叫扫描。 我国的电视机每秒要进行50场扫 描，所以我们才看到整个屏幕都
专题3.5 运动电荷在磁场中受到的力-2019-2020学年高二物理人教版(选修3-1)
第三章磁场第5节运动电荷在磁场中受到的力一、洛伦兹力1．定义：磁场对的作用。
2．与安培力的关系：安培力是大量运动电荷受到洛伦兹力的表现。
二、洛伦兹力的大小和方向1．洛伦兹力的方向用左手定则判断：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让从掌心进入，并使四指指向运动的方向，这时就是运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
2．洛伦兹力的大小（1）公式：F= 。
式中θ为v与B的夹角。
（2）特殊情况①当θ=90°即v⊥B时，F= 。
②当θ=，即v∥B时，F=0。
即v与B平行时，运动电荷不受洛伦兹力。
3．洛伦兹力不做功洛伦兹力的方向既于磁场，又于电荷运动的速度，根据做功的条件可以推断：洛伦兹力对运动电荷。
三、电视显像管的工作原理电视显像管应用了电子束的道理。
显像管中有一个，工作时它能发射，荧光屏被电子束撞击就能发光。
在偏转区的方向和方向都有偏转磁场，其、都在不断地变化。
运动电荷宏观q v B qvB 0°或180°垂直垂直不做功磁感线正电荷拇指所指的方向s i n磁偏转阴极电子水平竖直方向强弱一、洛伦兹力和电场力的比较【例题1】（2018·安徽省合肥市第一中学高考最后一卷）在如图所示的直角坐标系中，坐标原点O 固定有正点电荷，另有平行于y 轴的匀强磁场。
一质量为m 、带电荷量为q 的微粒，恰好能以y 轴上O ′（0，a ）点为圆心做匀速圆周运动，其轨迹平面与xOz 平面平行，角速度为ω，旋转方向如图中箭头所示，重力加速度为g 。
下列说法中正确的是A ．微粒可能带正电，也可能带负电B ．磁场方向一定沿y 轴负方向C ．无法求出磁感应强度的大小D ．磁感应强度大小为2m a g B q aωω+=（）参考答案：BD试题解析：带电微粒受重力、库仑力、洛伦兹力，这三个力的合力提供向心力，则可判断微粒带正电，故A 错误；由于洛伦兹力方向一定是指向圆心的，又微粒带正电，故磁场方向一定沿y 轴负方向，故B 正确；设圆轨道半径为R ，圆周上一点和坐标原点连线与y 轴的夹角为θ，则有mg ＝F 电cos θ；q ωRB −F 电sin θ＝mω2R ，解得2m a g B q aωω+=（），故C 错误，D 正确。
高级中学高中物理《3.5运动电荷在磁场中受到的力》教案 新人教版选修3-1(2021年整理)
辽宁省本溪满族自治县高级中学高中物理《 3.5运动电荷在磁场中受到的力》教案 新人教版选修3-1 辽宁省本溪满族自治县高级中学高中物理《3.5运动电荷在磁场中受到的力》教案 新人教版选修3-1 真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏教学过程设计教材处理 师生活动（2)电流是如何形成的？ 电荷的定向移动形成电流。
磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现.[演示实验]用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。
如图3。
5—1说明电子射线管的原理：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。
分析得出结论：磁场对运动电荷有作用.（引入新课）（二）进行新课1、洛伦兹力的方向和大小运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。
通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。
运动电荷在磁场中受到的力教学过程设计教材处理师生活动 1、试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所伦兹力的方向。
甲 乙丙 丁下面我们来讨论B 、v 、F 三者方向间的相互关系示。
结论：F 总垂直于B 与v 所在的平面。
B 与v 可以以不垂直。
辽宁省本溪满族自治县高级中学高中物理《 3.5运动电荷在磁场中受到的力》教案 新人教版选修3-1教学过程设计教材处理 师生活动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 ，每个自由电荷的电量为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 F 安=BIL 电流强度I 的微观表达式为 I =nqSv 这段导体中含有自由电荷数为 N=nLS 。
【高中物理】高二物理人教版选修3-1《3.5运动电荷在磁场中受到的力》共案
（一）引入新课前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题： （1）如图，判定安培力的方向若已知上图中：B =4.0×10-2T ，导线长L =10 cm ，I =1 A 。
求：导线所受的安培力大小？教学过程设计教材处理师生活动（2）电流是如何形成的？ 电荷的定向移动形成电流。
磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。
［演示实验］用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。
如图3.5-1说明电子射线管的原理：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。
分析得出结论：磁场对运动电荷有作用。
（引入新课）（二）进行新课1、洛伦兹力的方向和大小运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。
通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。
方向（左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷运动的方向，那么，大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。
如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。
1、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。
甲乙丙丁下面我们来讨论B、v、F三者方向间的相互关系。
如图所示。
结论：F总垂直于B与v所在的平面。
B与v可以垂直，可以不垂直。
教学过程设计教材处理师生活动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 ，每个自由电荷的电量为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。
选修3-1第三章 第5节 运动电荷在磁场中受到的力
【例 4】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．此空间一定不存在电场 C．此空间可能只有匀强磁场，方向与电子速度垂直 D．此空间可能有相互正交的匀强磁场和匀强电场
)
解析：电子穿过某一空间而未发生偏转，说明电子可能不 受外力，可能合外力为零或外力的方向与速度方向在一直线上． 当 v∥B 或 B＝0 时，洛伦兹力为零，电子不偏转，A 错误；速 度 v⊥B 时，洛伦兹力不为零，且与 v 垂直，必偏转，C 错误； 电子在电场中所受的静电力和运动方向在同一直线上时，电子 运动方向不发生偏转，B 错误；当电子所受静电力和洛伦兹力 平衡时也不发生偏转，故 D 正确．
1．洛伦兹力方向的判断 (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．
(2)判断负电荷在磁场中运动受洛伦兹力的方向，四指要指 向负电荷运动的相反电荷受力的方向________．
3．洛伦兹力的大小 带电量为 q 的粒子，以速率 v 进入磁感应强度为 B 的匀强 磁场中： (1) 当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力 0 f＝__________. (2) 当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力 f
qvB ＝__________. (3)当带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角为θ时，洛伦兹
太阳风是一种连续存在，来自太阳并以 200～800 km/s 的 速度运动的带电粒子流．太阳风对地球的影响很大，当它抵达 地球时，往往引起很大的磁暴，且会在地球两极形成绚丽多彩 如同梦幻般的极光．
图 3－5－1
讨论： 洛伦兹力 (1)运动电荷在磁场中受到的力称为__________，力的方向 左手 可用______定则来判断． (2)为什么会在地球两极形成极光？ 太阳风是太阳喷射出的带电粒子流，当太阳风进入地磁场 时，由于地磁场的作用，太阳风中的带电粒子进入地球南北两 极地区，两极的高层大气，受到太阳风的轰击后会发出光芒， 形成极光．