粤教版 (2019)选择性必修 第二册第三节 洛伦兹力说课ppt课件

这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第二册第三节 洛伦兹力说课ppt课件，共44页。PPT课件主要包含了答案下，答案C，答案A，答案B等内容，欢迎下载使用。
知识点一　洛伦兹力的方向1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中所受的力.2.洛伦兹力的方向.（1）左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向.运动的负电荷受力的方向与相同方向运动的正电荷受力的方向相反.（2）特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都垂直，洛伦兹力只改变带电粒子的速度的方向，不改变速度的大小，对电荷不做功（选填“做功”或“不做功”）.
知识点二　洛伦兹力的大小1.实验表明：安培力可以看作是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现.2.洛伦兹力公式的推导：设有一段长为l的通电导线（如图），横截面积为S，单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷定向移动的平均速度为v，垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中.导体所受安培力F＝BIL.导体中的电流I＝nqSv.导体中的自由电荷总数N＝nSL.
小试身手1.阴极射线管中电子流向由左向右，其上方放置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将向　　　　偏转.
解析：由安培定则知，导线下方的磁场方向垂直于纸面向里，由左手定则知，电子所受的洛伦兹力向下.
2.两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1∶4，电量之比为1∶2，则两带电粒子受洛伦兹力之比为（　　）A.2∶1　　　　　B.1∶1C.1∶2 D.1∶4
解析：由f＝qvB知，f∝q与质量无关，所以C正确.
探究一　洛伦兹力的方向1.决定洛伦兹力方向的因素有三个.电荷的电性（正、负）、速度方向、磁感应强度的方向.当电性一定时，其他两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.2.F、B、v三者方向的关系.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.
3.洛伦兹力方向的特点.洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化.但无论怎样变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小.
【典例1】　如图所示的磁感应强度B、电荷的运动速度v和磁场对电荷的作用力F的相互关系图中，画得正确的是（其中B、F、v两两垂直）（　　）
解析：由于B、F、v两两垂直，根据左手定则知选项A、B、D中受洛伦兹力的方向都与图示F的方向相反，故C正确.
确定洛伦兹力的方向需要明确运动电荷的电性，特别注意负电荷的运动方向与左手四指的指向应相反.
1.如图所示，一带负电的粒子（不计重力）进入磁场中，图中的磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛伦兹力方向标示正确的是（　　）
解析：A、C图中带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向是向下，故选项A错误，C正确.B图中带负电粒子的运动方向与磁感线平行，此时不受洛伦兹力的作用，选项B错误.D图中带负电的粒子向上运动，掌心向里，四指应向下，大拇指的方向向左，选项D错误.
2.每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生物有十分重要的意义.假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将（　　）A.向东偏转　　　　　B.向南偏转C.向西偏转 D.向北偏转
解析：赤道附近的地磁场方向水平向北，带正电的粒子向下运动，根据左手定则可知，它所受的洛伦兹力水平向东，故向东偏转.
3.如图所示，a是竖直平面P上的一点.P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点.在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向（　　）A.向上　　　B.向下　　　C.向左　　　D.向右
解析：条形磁铁的磁感线在a点垂直P向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，由左手定则可得电子所受洛伦兹力的方向向上，A正确.
探究二　洛伦兹力的大小1.洛伦兹力公式的推导.如图所示，磁场的磁感应强度为B.设磁场中有一段长度为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，每个自由电荷的电荷量为q且定向运动的速率都是v.则：导体中的电流I＝nqvS，导线L在磁场中所受安培力F安＝ILB＝nqvSLB，长为L的导线中含有的自由电荷数N＝nSL，
2.洛伦兹力与安培力的比较.
3.洛伦兹力与电场力的比较.
【典例2】　如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面夹角为37°，固定在竖直平面内，垂直纸面向里的匀强磁场B充满杆所在的空间，杆与B垂直，质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为0.4mg，已知小环的带电荷量为q，问：（1）小环带什么电？（2）小环滑到P处时的速度多大？（3）小环滑到距离P多远处，环与杆之间没有正压力？
解析：（1）假如没有磁场，小环对杆的压力为mgcs 37°＝0.8mg，然而此时小环对杆的压力为0.4mg，说明小环受到垂直杆向上的洛伦兹力作用.根据左手定则知，小环带负电.（2）设小环滑到P点处时的速度大小为vP，在P点小环的受力如图甲所示，根据平衡条件得qvPB＋FN＝mgcs 37°，由牛顿第三定律得杆对小环的支持力FN＝0.4mg，
4.如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块（设a、b间无电荷转移），a、b叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直于纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左做加速运动，则在加速运动阶段（　　）A.a对b的压力不变B.a对b的压力变大C.a、b物块间的摩擦力变大D.a、b物块间的摩擦力不变
解析：一起向右运动a受向下的洛伦兹力，所以a对b的压力变大，A错误，B正确；把ab看作一个整体，整体受向下的洛伦兹力，所以对地面的压力变大，地面对b的摩擦力变大，整体的加速度a变小，对a有f＝ma，所以a、b间的摩擦力变小，C、D错误.
5.（多选）如图所示，用细线吊一个质量为m的带电绝缘小球，小球处于匀强磁场中，空气阻力不计.小球分别从A点和B点向最低点O运动，当小球两次经过O点时（　　）A.小球的动能相同B.细线所受的拉力相同C.小球所受的洛伦兹力相同D.小球的向心加速度大小相同
6.如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为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.（1）　　　　　　（2）　（3）　　　　　　（4）　
探究三　洛伦兹力作用下的实例分析一、速度选择器1.装置及要求.如图，两极板间存在匀强电场和匀强磁场，二者方向互相垂直，带电粒子从左侧射入，不计粒子重力.
二、磁流体发电机磁流体发电机的发电原理图如图甲所示，其平面图如图乙所示.
三、电磁流量计如图所示是电磁流量计的示意图.
四、霍尔效应置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场方向垂直，则垂直于电流和磁场方向会产生一个附加的横向电场，这个现象是霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应.
【典例3】　如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差U，这种现象称为霍尔效应.设电流I是由电子的定向移动形成的，电子的平均定向移动速度为v，电荷量为e，回答下列问题：（1）达到稳定状态时，导体板的上侧面A的电势　　　　下侧面A′的电势（选填“高于”“低于”或“等于”）.（2）电子所受洛伦兹力的大小为　　　　.（3）当导体板上、下两侧面之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为　　　　.（4）上、下两侧面产生的稳定的电势差U＝　　　　.
速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应，具有相同的特点，即在稳定状态时，电荷所受的洛伦兹力与电场力均等大反向.
7.在两平行金属板间，有如图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场.α粒子以速度v0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过.供下列各小题选择的选项有：A.不偏转　　　　B.向上偏转C.向下偏转 D.向纸内或纸外偏转（1）若质子以速度v0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将　　　　.（2）若电子以速度v0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将　　　　.
（3）若质子以大于v0的速度从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将　　　　.（4）若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向，从两板左侧正中央射入时，电子将　　　　　　.
上述结论仍然成立.所以，第（1）（2）两小题应选A.若质子以大于v0的速度从左侧射向两板之间，所受磁场力将大于电场力，质子带正电荷，将向上偏转，第（3）小题应选B.磁场的磁感应强度B增大，其他条件不变，电子所受磁场力大于电场力，电子带负电荷，所受磁场力方向向下，将向下偏转，所以第（4）小题应选C.
答案：（1）A　（2）A　（3）B　（4）C
8.如图所示是电磁流量计的示意图.圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场.当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上MN两点的电动势E，就可以知道管中液体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体的体积）.已知管的直径为d，磁感应强度为B，则关于Q的表达式正确的是（　　）
9.磁流体发电是一种新型发电方式.图甲和乙是其工作原理示意图.图甲中的A、B是电阻可忽略的导体电极，两个电极间的间距为d.这两个电极与负载电阻相连.假设等离子体（高温下电离的气体，含有大量的正负带电粒子）垂直于磁场进入两极板间的速度均为v0.整个发电装置处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向如图乙所示.
（1）开关断开时，请推导该磁流体发电机的电动势E的大小.（2）开关闭合后，①如果电阻R的两端被短接，此时回路电流为I.求磁流体发电机的等效内阻r；②我们知道，电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，请你分析磁流体发电机的非静电力是由哪个力充当的，其工作过程如何.