高二物理魯科版選修3-1課件:第1部分 第6章 第2節(jié)《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用》
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歡迎進(jìn)入物理課堂 1 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力叫洛倫茲力 2 洛倫茲力的大小與運(yùn)動(dòng)電荷的電荷量 運(yùn)動(dòng)速度 磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān) 公式為F Bqv 3 左手定則 伸開(kāi)左手 拇指與其余四指垂直 且處于同一平面內(nèi) 讓磁感線垂直穿過(guò)手心 四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向 那么拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向 自學(xué)教材 1 當(dāng)一帶電通草球靜止于磁場(chǎng)中時(shí) 無(wú)論通草球帶電多少及帶何種電荷 磁場(chǎng)方向如何改變 通草球的作用 這說(shuō)明磁場(chǎng)對(duì)靜止電荷磁場(chǎng)力 2 沒(méi)有加外磁場(chǎng)時(shí) 陰極射線管中的電子流沿運(yùn)動(dòng) 不受磁場(chǎng) 直線 無(wú) 3 把陰極射線管放入蹄形磁鐵的磁場(chǎng)中時(shí) 電子流的軌跡會(huì)發(fā)生 若將磁場(chǎng)方向反轉(zhuǎn)時(shí) 電子流的彎曲方向 4 電子流在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn) 說(shuō)明磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有的作用 實(shí)驗(yàn)表明 作用力的方向與電荷及磁場(chǎng)的有關(guān) 偏轉(zhuǎn) 也反轉(zhuǎn) 力 運(yùn)動(dòng)方向 方向 重點(diǎn)詮釋 磁場(chǎng)對(duì)電荷有作用力的條件 1 電荷對(duì)磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 磁場(chǎng)對(duì)與其相對(duì)靜止的電荷不會(huì)產(chǎn)生洛倫茲力作用 2 電荷的運(yùn)動(dòng)速度方向與磁場(chǎng)方向不平行 1 一個(gè)長(zhǎng)螺線管中通有大小和方向都不斷變化的電流 把一個(gè)帶電粒子沿管軸線射入管中 若不計(jì)重力 粒子將在管中 A 做圓周運(yùn)動(dòng)B 沿軸線來(lái)回運(yùn)動(dòng)C 做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D 做勻速直線運(yùn)動(dòng)解析 由于粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行 不受洛倫茲力 故粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng) 答案 D 自學(xué)教材 1 洛倫茲力 1 定義 磁場(chǎng)對(duì)的作用力 2 與安培力的關(guān)系 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到安培力可以看成是大量運(yùn)動(dòng)電荷受到洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 2 洛倫茲力的大小 1 公式 F 2 條件 電荷在垂直于磁場(chǎng)方向上運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)電荷 qvB nqvS 4 當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷速度v的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的夾角為 時(shí) 洛倫茲力的大小為F qBvsin 3 洛倫茲力的方向判定 左手定則伸開(kāi)左手 拇指與其余四指 且處于同一平面內(nèi) 讓磁感線垂直穿過(guò) 四指指向運(yùn)動(dòng)的方向 那么所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向 垂直 手心 正電荷 拇指 重點(diǎn)詮釋 1 安培力和洛倫茲力的關(guān)系 1 大小關(guān)系 F安 NF 式中N是導(dǎo)體中定向移動(dòng)的電荷數(shù) 即導(dǎo)體所受安培力為導(dǎo)體內(nèi)所有定向移動(dòng)的電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 2 方向關(guān)系 F方向與F安方向一致 都用左手定則判斷 3 研究對(duì)象關(guān)系 一個(gè)帶電粒子或微粒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到的力是洛倫茲力 大量微觀粒子在磁場(chǎng)中定向移動(dòng) 即電流 受到的力是安培力 2 洛倫茲力和電場(chǎng)力的比較洛倫茲力和電場(chǎng)力都是帶電粒子在不同的場(chǎng)中受到的力 反映了磁場(chǎng)和電場(chǎng)都有力的性質(zhì) 但這兩種力也有十分明顯的區(qū)別 2 有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述 正確的是 A 通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用B 安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)C 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到的洛倫茲力做正功D 通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力方向與磁場(chǎng)方向平行 解析 導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行時(shí)不受安培力 A錯(cuò) 洛倫茲力始終與速度方向垂直 不做功 C錯(cuò) 通電導(dǎo)線所受安培力的方向與磁場(chǎng)垂直 D錯(cuò) 答案 B 例1 如圖6 2 1所示 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B 帶電粒子的速率均為v 帶電荷量均為q 試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小 并說(shuō)明洛倫茲力的方向 圖6 2 1 審題指導(dǎo) 解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn) 1 應(yīng)用F qvBsin 求F大小時(shí) 明確 的意義 2 應(yīng)用左手定則判定F方向時(shí)明確電荷的電性 答案 見(jiàn)解析 1 洛倫茲力方向與安培力方向一樣 都根據(jù)左手定則判斷 但應(yīng)注意以下三點(diǎn) 洛倫茲力必垂直于v B方向決定的平面 v與B不一定垂直 當(dāng)不垂直時(shí) 磁感線不再垂直穿過(guò)手心 如圖6 2 1乙所示情況 當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷帶負(fù)電時(shí) 四指應(yīng)指向其運(yùn)動(dòng)的反方向 2 利用F qvBsin 計(jì)算F的大小時(shí) 必須明確 的意義及大小 大量的帶電荷量均為 q的粒子 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 下面說(shuō)法中正確的是 A 只要速度大小相同 所受洛倫茲力就相同B 如果把 q改為 q 且速度反向 大小不變 則洛倫茲力的大小 方向均不變C 只要帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 它一定受到洛倫茲力作用 D 帶電粒子受到洛倫茲力越小 則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度越小解析 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的磁場(chǎng)力不僅與其速度的大小有關(guān) 還與其速度的方向有關(guān) 當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向在一條直線上時(shí) 不受磁場(chǎng)力作用 所以A C D錯(cuò)誤 根據(jù)左手定則 不難判斷B是正確的 答案 B 例2 如圖6 2 2所示 質(zhì)量為m的帶正電的小球能沿豎直的絕緣墻豎直下滑 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平 并與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直 若小球電荷量為q 球與墻間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 則小球下滑的最大速度為 最大加速度為 圖6 2 2 思路點(diǎn)撥 對(duì)帶電小球受力分析 分方向研究各力的關(guān)系 水平方向上的力與豎直方向上的力因速度的變化會(huì)互相牽連 最后應(yīng)用牛頓定律 力與加速度的瞬時(shí)關(guān)系解決問(wèn)題 解析 小球沿墻豎起下滑 由左手定則可知小球所受洛倫茲力方向向左 對(duì)小球進(jìn)行受力分析 小球受重力mg 洛倫茲力qvB 墻面給小球的支持力N和摩擦力f 如圖所示 在這些力的作用下 小球?qū)?huì)做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng) 直到加速度a 0 小球就會(huì)保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)直到有其他外力來(lái)迫使它的狀態(tài)改變 解決該類問(wèn)題的幾點(diǎn)注意 1 正確進(jìn)行受力分析 除彈力 重力 摩擦力外 要特別注意電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的分析 2 正確進(jìn)行物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析 找出物體的速度 位置及其變化 分清運(yùn)動(dòng)過(guò)程 如果出現(xiàn)臨界狀態(tài) 要分析臨界條件 3 恰當(dāng)選用解決力學(xué)問(wèn)題的方法 牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 只適用于勻變速運(yùn)動(dòng) 用能量觀點(diǎn)分析 包括動(dòng)能定理和機(jī)械能 或能量 守恒定律 應(yīng)注意 不論帶電體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何 洛倫茲力永不做功 上題中 若將該小球靜止在光滑的絕緣平面上 如圖6 2 3所示 為了使小球能飄離平面 該勻強(qiáng)磁場(chǎng)在紙面移動(dòng)的最小速度應(yīng)為多少 方向如何 圖6 2 3 解析 設(shè)磁場(chǎng)移動(dòng)的最小速度為v 則此時(shí)一定滿足帶電粒子所受洛倫茲力剛好克服重力 即大小與重力相等 方向向上 根據(jù)左手定則判斷帶電粒子應(yīng)該向右運(yùn)動(dòng) 即勻強(qiáng)磁場(chǎng)向左運(yùn)動(dòng) 并用qvB mg 解得v mg qB所以勻強(qiáng)磁場(chǎng)水平向左移動(dòng) 速度大小為v mg qB 答案 mg qB向左 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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