帶電粒子在磁場中動動

1、帶電粒子在磁場中動動第1頁，共13頁，2022年，5月20日，5點10分，星期三教學(xué)目的1知道什么是洛侖茲力2利用左手定則會判斷洛侖茲力的方向3知道洛侖茲力大小的推導(dǎo)過程4掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛侖茲力大小的計算5了解v與B垂直時的洛侖茲力大小及方向判斷6理解洛侖茲力對電荷不做功第2頁，共13頁，2022年，5月20日，5點10分，星期三問題的提出 磁場作用在通電導(dǎo)線有安培力，磁場對運動電荷是否有力的作用？實驗探究：陰極射線管結(jié)構(gòu)及原理實驗現(xiàn)象 結(jié)論：磁場對運動電荷的作用力稱洛侖茲力洛侖茲力：運動電荷在磁場中受到的作用力通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn) 第3頁，共1

2、3頁，2022年，5月20日，5點10分，星期三vF1、f在什么平面內(nèi)？它與V的方向關(guān)系怎樣？2、f對運動電荷是否做功？3、f對運動電荷的運動起何作用？4、帶電粒子在磁場中的運動具有什么特點？v問題討論：磁場對運動電荷的作用力 洛侖茲力第4頁，共13頁，2022年，5月20日，5點10分，星期三fvvvvfff一、洛侖茲力的方向左手定則左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，若四指指向正電荷運動的方向，那么拇指所指的方向就是正電荷所受洛侖茲力的方向思考：若是負電荷運動運動，應(yīng)如何？第5頁，共13頁，2022年，5月20日，5點10分，星

3、期三例題1試判斷如圖所示的帶電粒子剛進入磁場所受的洛倫茲力的方向：+qv+qv+qv+qv第6頁，共13頁，2022年，5月20日，5點10分，星期三二、洛侖茲力的大小柱體模型:若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的磁場中所受的安培力F安則有 F=ILB又 I=nqvS (P:157思考與討論)F安=nqvSLB安培力F安可以看作是作用在每個運動電荷上的洛侖茲力F的合力，這段導(dǎo)線中含有的運動電荷數(shù)為nLSF=qvB 第7頁，共13頁，2022年，5月20日，5點10分

4、，星期三問題：若此電子不垂直射入磁場，電子受到的洛侖茲力又如何呢？由通電導(dǎo)線不垂直于磁場時受到的安培力入手分析，F(xiàn)安=ILBsin重復(fù)導(dǎo)線垂直于磁場的推導(dǎo)過程，可得F=qvBsin。說明：(1)角為電荷運動方向與磁場方向的夾角討論：=90時，F(xiàn)=qvB=0時，v和B在同一直線上， F0不受洛侖茲力(2)因為B為矢量Bsin為B在垂直于v方向上的分量、Bcos為B沿v方向上的分量(3)因為v為矢量：F=qvBsin可寫成F=qBvsin、vsin理解為v在垂直于B方向上的分量第8頁，共13頁，2022年，5月20日，5點10分，星期三復(fù)習(xí)：洛侖茲力的大?。?）推導(dǎo)：將一段通有電流為I的導(dǎo)線垂直放

5、入磁感強度為B的勻強磁場中，設(shè)導(dǎo)線長為L、橫截面積為S、單位體積中含有自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q，定向移動的平均速率為v， F安= ；這段導(dǎo)線中含有自由電荷總數(shù)為 。這段導(dǎo)線所受到的安培力可以看作是作用在每個運動電荷上的洛倫茲力的合力，每個自由電荷的受到的洛倫茲力F= 。 上述各物理量的單位分別為 、 、 、 。（2）如果電荷的運動方向與磁場方向平行，則電荷不受洛倫茲力作用。第9頁，共13頁，2022年，5月20日，5點10分，星期三三、洛侖茲力的特點1洛侖茲力對運動電荷不做功，不會改 變電荷運動的速率2洛舍茲力的大小和方向都與帶電粒子 運動狀態(tài)有關(guān) 分析： 洛侖茲力的方向垂直于

6、v和B組成的平面即洛侖茲力垂直于速度方向因此，洛侖茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛侖茲力對電荷不做功fvvvvfff第10頁，共13頁，2022年，5月20日，5點10分，星期三 運動電荷在磁場中受到洛侖茲力的作用，運動的方向會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這一點對地球上的生命來說有十分重要的意義從太陽或其它星體上，時刻都有大量的高能粒子流放出，稱為宇宙射線，這些高能離子流如果到達地球，將對地球上的生物帶來危害，慶幸的是，地球周圍存在地磁場，地磁場改變宇宙射線中帶電粒子的運動方向，使它們不能到達地球，對宇宙射線起了一定的阻礙作用 。第11頁，共13頁，2022年，5月20日，5點10分，星期三例題2 帶電為+q的粒子在勻強磁場中運動，下列說法中正確的是 （ ）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，則洛倫茲力的大小不變。C、洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直。D、粒子只受到洛倫茲力作用，其運動的動能、動量均不變。第12頁，共13頁，2022年，5月20日，5點10分，星期三3、已知氫核和氦核的質(zhì)量之比m1：m2=1：4，電量之比q1：q2=1：2，當氫核與氦核以相同的動量，垂直于磁場方向射入磁場后，分別做勻速圓