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磁场对运动电荷的作用—洛伦兹力


磁场对运动电荷的作用—洛伦兹力
【学习目标】 1、知道什么是洛伦兹力。会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,体会磁场中通电导线所受的安培力实际上是运动电荷所 受洛伦兹力的宏观体现。 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。 【学习重点】 1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。 2、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。 【学习难点】 1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。 2、洛伦兹力方向的判断。 【知识回顾】 (1)电流是怎样形成的?电流的方向是怎样规定的?电流的微观表达式是什么? (2)什么叫做安培力?怎样判断安培力的方向?安培力的大小为多少? 【合作探究】 一:洛伦兹力的方向和大小 1、 ,称为洛伦兹力. 2、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。 阅读书上 的演示实验,思考下列问题: (1)说明电子射线管的原理:

(2)实验现象:

(3)分析得出结论:

【例一】 、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、(1)通电导体的长度:L 每个电荷的带电量:q 横截面积:S 单位体积的电荷数:n 定向移动的速率:v 请推导出洛伦兹力的公式:

(2)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 V

?
(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?

二:带电粒子在磁场中的运动 一个带电粒子, 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中以速度 v 垂直磁场方向开始运动, 这个 粒子在洛伦兹力作用下将做什么运动? 1.运动轨迹

2.轨道半径和周期 如图所示,带电粒子以速度 v 垂直磁场方向入射,在磁场中做匀速圆周运动,设带电粒 子的质量为 m,所带的电荷量为 q。

( 1 )轨道半径:由于洛伦兹力提供向心力,则有 径 。 (2) 周期: 由轨道半径与周期之间的关系 , 可得周期 说明: ①由公式

,得到轨道半 。

知,在匀强磁场中,做匀速圆周运动的带电粒子,其轨道半径跟运动

速率成正比。要注重对轨道半径的组合理解和变式理解,例如

(P 是带电

粒子的动量,

为比荷的倒数)

②由公式

知,在匀强磁场中,做匀速圆周运动的带电粒子,周期跟轨道半径

和运动速率均无关,而与比荷

成反比。
-4 0

【例二】 、质量为 0.1g 的小物块带有 5×10 C 的电荷,放在倾角为 30 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?

【课堂训练】
1、 来自宇宙的电子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些电子在 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 2、如图所示,带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是 ( )
[

第4题 3、电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内,螺线管中通以方向 随时间而周期性变化的电流,如图所示,则电子束在螺线管中做 ( ) A.匀速直线运动 B.匀速圆周运动 第3题 C.加速减速交替的运动 D.来回振动 4、如图所示,带电小球在匀强磁场中沿光滑绝缘的圆弧形轨道的内侧来回往复运动,它向 左或向右运动通过最低点时( ) A.速度相同 B.加速度相同 C.所受洛伦兹力相同 D.轨道给它的弹力相同 5、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 mg B.使磁场以速率 v= ,向上移动 qB mg C.使磁场以速率 v= ,向右移动 qB mg D.使磁场以速率 v= ,向左移动 qB 图3


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