高中物理 选择性必修2 第一章 2 磁场对运动电荷的作用力课件PPT

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高中物理 选择性必修第二册 人教版2　磁场对运动电荷的作用力1.通过实验,观察阴极射线在磁场中的偏转,认识洛伦兹力。2.会判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大小。3.了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。1.洛伦兹力:①　运动电荷    在磁场中受到的力。2.洛伦兹力的方向(1)实验观察——用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。a.没有磁场时电子束是一条直线。b.将一蹄形磁铁跨放在阴极射线管外面,电子流运动轨迹发生②　弯曲    。(2)洛伦兹力方向的判断——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③　磁感线    从掌心垂直进入,并使四指指向正电荷运动的方向,这时拇指所指的向就是运动的④　正电荷    在磁场中所受洛伦兹力的方向。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。1.电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度B的方向垂直,那么粒子受到的洛伦兹力F=⑤    qvB    。2.当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为θ时,电荷所受的洛伦兹力为F=⑥    qvB sin θ    。3.当电荷沿磁场方向运动(即θ=0或v∥B)时,F=⑦　0    。1.构造:如图所示,由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。2.原理(1)电子枪发射⑧　电子    。(2)电子束在磁场中⑨　偏转    。(3)荧光屏被电子束撞击发光。3.扫描:在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场,其方向、强弱都在⑩　不断变化    ,使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动。4.偏转线圈:使电子束偏转的磁场是由 　偏转线圈    产生的。1.从地球赤道表面,沿与地面垂直的方向向太空发射一束高速质子流,则这些质子在进入地球周围的空间时,将相对于初速度方向稍向西偏转。(　√　)2.如图甲所示,水平直导线中通有向右的恒定电流I,一电子从导线的正下方以水平向右的初速度进入该通电导线产生的磁场中,此后电子将向上偏转。 (    ✕　)3.如图乙所示,某一正点电荷q垂直纸面向里飞入水平向右的匀强磁场中,则它受到的洛伦兹力的方向竖直向下。 (　√　)4.运动电荷在磁感应强度不为零的地方,一定会受到洛伦兹力的作用。 (    ✕　)运动电荷在磁感应强度不为零的地方,当电荷运动速度与磁场方向平行时,所受洛伦兹力为零。5.运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用,该处的磁感应强度不一定为零。 (　√　)6.显像管中偏转磁场使电子所受到的洛伦兹力的方向仍遵循左手定则。   (    √　)情境    极光出现于星球的高磁纬区上空,是一种绚丽多彩的发光现象。地球的极光是来自太阳的高能带电粒子流(太阳风)使高层大气分子或原子激发(或电离)而产生的,由于地磁场的作用,来自太阳的高能粒子会转向极区,所以极光常见于高磁纬区上空。极光产生的条件有三个:大气、磁场、高能带电粒子,这三者缺一不可。极光不只在地球上空出现,太阳系内的其他一些具有磁场的行星上空也会出现极光。 问题1.从太阳射来的带电粒子为什么只在地球两极引起极光?提示:地球周围存在地磁场,来自太阳的带电粒子到达地球附近后,由于受到洛伦兹力的作用而转向地球两极,引起极光。2.太阳风在地球上空环绕地球流动,以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场。假如高速电子流以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则电子流在进入地球周围的空间时,稍向哪个方向偏转?提示:地磁场方向在赤道附近由南指向北,电子带负电,由左手定则判断可知电子流将稍向西偏转。3.我国科学考察队在两极进行科学观测时,记录下带电的太空微粒平行于地面进入两极区域上空时,分别留下的一段弯曲的轨迹。若垂直地面向下看,粒子在地磁场中的轨迹如图甲、乙所示,则甲、乙哪一个表示在地球的南极处,哪一个表示在地球的北极处?提示:由磁感线方向知甲对应南极,乙对应北极。4.图甲飞入磁场的粒子带哪种类型的电荷?图乙飞入磁场的粒子又带哪种类型的电荷呢?提示:由左手定则知均带正电。 决定洛伦兹力方向的三个因素电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向。三个因素决定洛伦兹力的方向,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。F、B、v三者方向间的关系电荷运动方向和磁场方向间没有因果关系,两者关系是不确定的。电荷运动方向和磁场方向确定洛伦兹力方向,F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v所决定的平面。 洛伦兹力的特点洛伦兹力总与运动方向垂直,故洛伦兹力永不做功,它只改变电荷运动方向,不改变电荷速度大小。 洛伦兹力与安培力的区别和联系 洛伦兹力与电场力的比较 速度选择器如图所示,D1和D2是两个平行金属板,分别连在电源的两极上,其间产生一电场强度为E的电场,同时在此空间加有垂直于电场方向的磁场,磁感应强度为B。S1、S2为两个小孔,且S1与S2连线方向与金属板平行。沿S1、S2连线方向从S1飞入的带电粒子,只有做直线运动才可以从S2飞出,因此能从S2飞出的带电粒子所受的电场力与洛伦兹力平衡,即qE=qvB,故只要带电粒子的速度满足v= ,即使电性不同,比荷不同,也可沿直线穿出右侧的小孔S2,而其他速度的粒子要么上偏,要么下偏,无法穿出S2。因此利用这个装置可以达到选择某一速度带电粒子的目的,故称为速度选择器。 磁流体发电机甲 乙如图甲所示,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粒子,从整体上来说呈电中性)喷射入匀强磁场,磁场中有两块金属板A、B,则高速射入的粒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,气体从一侧垂直磁场射入板间,不计气体电阻,外电路电阻为R,运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用发生偏转,正、负粒子分别到达B、A极板(B为电源正极,故电流方向从b到a),使A、B板间产生匀强电场,在电场力的作用下偏转逐渐减弱,当等离子体不发生偏转即匀速穿过时,如图乙所示,有qvB=qE,所以此时两极板间最大电压U=Ed=Bdv,据闭合电路欧姆定律可得最大电流I= 。 电磁流量计1.原理如图所示是电磁流量计的示意图,在非磁性材料做成的直径为D的圆管道外加一磁感应强度为B的匀强磁场,当管中的导电液体流过此磁场区域时,测出管壁上a、b两点间的电势差U,就可以知道管中液体的流量Q(m3/s)——单位时间内流过液体的体积。2.流量的计算电荷随液体流动,受到竖直方向的洛伦兹力,使正、负电荷在上下两侧聚积,形成电场。当电场力与洛伦兹力平衡时,达到稳态,此时q =qvB,得v= ,液体流量Q= v= 。