高中物理沪科技版（2020）选修第二册第五章 磁场第二节 洛伦兹力获奖ppt课件

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1、磁场对通电导线的作用力的大小和方向？
2、电流是如何形成的？
3、由上述的两个问题你能够想到什么？
磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的作用力的宏观表现，也就是说磁场可能对运动电荷有力的作用。
大小：F＝BILsinθ
从宇宙深处射来的带电粒子为什么只在地球的两极引起极光？
电视机显像管中的电子只是细细的一束，为什么能使整个屏幕发光？
洛伦兹（1853—1928）
洛伦兹是荷兰物理学家、数学家，1853年7月18日生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。
演示：阴极射线在磁场中的偏转
1、没有磁场时，接通高压电源可以观察到什么现象。2、光束实质上是什么？3、若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象？4、改变磁场的方向，通过观查从而判断运动的电子在各个方向磁场中的受力方向。
洛伦兹力的方向-------左手定则
伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内。
把手放入磁场中，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动的方向。
拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。
四指指向负电荷运动的反方向
那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向
洛伦兹力F与v、B三者间的方向关系
左手定则：磁感线穿掌心，四指指向 电流的方向，大拇指所指的方向就是安培力的方向。
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；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向（负电荷运动的反方向），这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
试判断下列各图中带电粒子刚进入磁场时受到的洛伦兹力的方向
A．粒子a一定带正电B．粒子b一定带正电C．粒子c一定带正电D．粒子b一定负电
1.三种不同粒子a、b、c从O点沿同一方向在垂直纸面向里的匀强磁场中的运动轨迹分别如图所示，则(　　)
【解答】A　由图知，粒子a受力向左，据左手定则可知，粒子a带正电，故A正确；粒子b未发生偏转，所以不带电，故B、D错误；粒子c受力向右，由左手定则知，粒子c带负电，故C错误，故选A。
二、电视显像管的工作原理
（1）如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的 A 点，偏转磁场应该沿什么方向？
（2）如果要使电子束打在B 点，偏转磁场应该沿什么方向？
（3）如果要使电子束打在荧光屏上的位置由 B 逐渐向 A 点移动，偏转磁场应该怎样变化？
先垂直纸面向外并逐渐减小，然后垂直纸面向里并逐渐增大。
实际上，在偏转区水平方向和竖直方向都有偏转磁场。这样光点就可以移动，这技术叫扫描。
电子束从最上一行到最下一行扫描一遍，叫做一场，电视机每秒要进行50场扫描，由于人的“视觉暂留”，我们感觉到整个屏幕都在发光。
安培力是导体中所有运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现
安培力大小等于各个自由电荷所受洛伦兹力的合力
（1）通电导线中的电流（2）通电导线所受的安培力（3）这段导线内的自由电荷数 （4）每个电荷所受的洛伦兹力
　　设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为 v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求：
［问题］若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢 ？
洛伦兹力：F=qvB (v垂直B）
洛伦兹力和电场力的比较：
磁场对在其中运动电荷的作用力
电场对放入其中电荷的作用力
v≠ 0且v不与B平行
电场中的电荷一定受到电场力作用
F ＝qvB(v⊥B)
正电荷与电场方向相同，负电荷与电场方向相反
可能做正功、负功或不做功
只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小
既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向
2.如图所示,平行金属板间存在匀强电场和匀强磁场.一带电量为+q,质量为m的粒子(不计重力)以速度v水平向右射入,粒子恰沿直线穿过，若带电粒子( )A．带电量为+2q时,粒子将向下偏转B．带电量为-2q时,粒子仍能沿直线穿过C．速度为2v时,粒子从右侧射出时电势能一定增大D．从右侧向左侧水平射入时,粒子仍能沿直线穿过
稳定时的电压大小为U=Bdv(d:板间距；v:离子的速率)
3.目前世界上一种新型发电机叫磁流体发电机，它的发电原理如图所示，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的粒子，从整体来说呈中性)沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板P、Q，这时金属板上就聚集了电荷。下列说法正确的是(　　)A．P板带负电B．有电流从b经用电器流向aC．金属板P、Q间的电场方向向上D．等离子体发生偏转的原因是粒子所受洛伦兹力大于所受电场力
①霍尔效应是美国物理学家霍尔1879年发现的。②霍耳在实验中发现:放在磁场中导体块,当通有电流时,除了电流两端有电势差,在与磁场、电流均垂直的方向也有电势差一这就是霍耳效应.
③原理：导体中定向移动的电荷，在磁场中受到洛伦兹力而发生偏转，使得导体的上下表面聚集了异种电荷，产生电势差，进而导体中的电荷受到电场力和洛伦兹力的共同作用，当电场力增大到与洛伦兹力相等时，电荷不再上下聚集，上下表面的电势差稳定，该电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。
你知道绚丽的极光是怎么形成的吗？
4.来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质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
1．如图所示，在阴极射线管中电子流方向由左向右，在其下方放置一根通有由左向右电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将会（　　）A．向上偏转B．向下偏转C．向纸内偏转D．向纸外偏转
2．如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，方向如图；带电粒子的速率均为v，方向如图；带电荷量均为q，电性如图。关于各电荷所受洛伦兹力，说法正确的是（　　）A．（1）中电荷受到的洛伦兹力垂直于纸面向内B．（2）中电荷受到的洛伦兹力大小等于0C．（3）中电荷受到的洛伦兹力大小等于qvBD．（4）中电荷受到的洛伦兹力平行于纸面斜向左上
3．显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转。设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若要使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是（　　）
4．如图所示，平行金属板上下两极板之间有场强为E的匀强电场，在此空间有方向垂直于纸面向里的匀强磁场。左右两块绝缘板上的小孔a、b连线与金属极板平行。不计带电粒子的重力。任意的带电粒子从一个孔入射，下列说法中正确的是（　　）A．只能是正电荷以合适速度从a孔射入，都能从b孔射出B．只能是负电荷以合适速度从b孔射入，都能从a孔射出C．不管正负电荷，只要速度合适，从a孔射入，都能从b孔射出D．不管正负电荷，只要速度合适，从b孔射入，都能从a孔射出
　　我国第21次南极科考队在南极观察到了美丽的极光，极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁场俘获，从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动时出现的现象，如图所示。这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子，使其发出有一定特征的各种颜色的光。地磁场的存在，使多数宇宙粒子不能到达地面而向人烟稀少的两极偏移，为地球生命的诞生和维持提供了天然的屏障。
探究：　　科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，这主要与哪些因素有关？