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(共38張PPT)
1.2磁場對運(yùn)動電荷的作用力
運(yùn)動電荷在磁場中受到的力稱為洛倫茲力
左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動的方向，這時拇指所指的方向就是運(yùn)動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向
負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反
2. 試判斷圖 1.2-10 所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受到的洛倫茲力的方向。
v
v
洛倫茲力的大小
安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)
1、洛倫茲力的方向與帶電粒子的運(yùn)動方向有什么關(guān)系？
2、洛倫茲力對帶電粒子運(yùn)動的速度有什么影響？
3、洛倫茲力對帶電粒子做的功是多少？
思考與討論：
【隨堂挑戰(zhàn)1】初速度為v0的電子，沿平行于通電長直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子初速度方向如圖，試討論：
（1）電子的偏轉(zhuǎn)情況（左偏或者右偏）
（2）電子運(yùn)動速率變化情況
（3）電子所受洛倫茲力大小變化情況
電子束的磁偏轉(zhuǎn)
顯像管中有一個電子槍，工作時它能發(fā)射高速電子。撞擊熒光屏，就能發(fā)光。可是，很細(xì)的一束電子打在熒光屏上只能使一個點(diǎn)發(fā)光，要使整個熒光屏發(fā)光，就要靠磁場來使電子束偏轉(zhuǎn)了。
垂直紙面向外
垂直紙面向內(nèi)
實(shí)際上，在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場，其方向、強(qiáng)弱都在不斷變化，因此電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)就像圖 1.2-8 那樣不斷移動，這在顯示技術(shù)中叫作掃描（scanning）。電子束從最上一行到最下一行掃描一遍叫作一場，電視機(jī)中的顯像管每秒要進(jìn)行 50 場掃描，所以我們感到整個熒光屏都在發(fā)光。
【隨堂挑戰(zhàn)2】如圖所示，一表面粗糙的傾角θ＝37°的絕緣斜面，處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＝4 T。一質(zhì)量m＝0.02 kg、帶電荷量q＝0.01 C的帶正電物體(可視為質(zhì)點(diǎn))從斜面上的某點(diǎn)由靜止開始下滑，斜面足夠長，物體在下滑過程中克服摩擦力做的功Wf＝0.08 J。g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：
(1)物體在斜面上運(yùn)動的最大速率；
(2)物體沿斜面下滑的最大距離。
4m/s
2m
【隨堂挑戰(zhàn)1】用絕緣細(xì)線懸掛一個質(zhì)量為m、帶正電的小球，置于如圖所示的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)小球偏離豎直方向在垂直于磁場方向擺動時，如果細(xì)線始終繃緊，不計(jì)空氣阻力，則前后兩次通過最低點(diǎn)時相比較，相同的物理量是(　 　)
A．小球受到的洛倫茲力 B．小球的向心加速度
C．細(xì)線的拉力 D．小球的動能
【隨堂挑戰(zhàn)2】甲、乙是豎直面內(nèi)兩個相同的半圓形光滑軌道，M、N為兩軌道的最低點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場垂直于甲軌道平面，勻強(qiáng)電場平行于乙軌道平面，兩個完全相同的帶正電小球a、b分別從甲、乙兩軌道的右側(cè)最高點(diǎn)由靜止釋放，在它們第一次到達(dá)最低點(diǎn)的過程中，試討論：
（1）a球下滑的時間與b球下滑的時間關(guān)系？
（2）a、b兩球的機(jī)械能是否守恒？
（3）a球到M點(diǎn)的速度b球到N點(diǎn)的速度的關(guān)系？
（4）a球?qū)點(diǎn)的壓力與b球?qū)點(diǎn)的壓力的關(guān)系？
【隨堂挑戰(zhàn)4】如圖所示，三根通電長直導(dǎo)線P、Q、R互相平行，垂直紙面放置，其間距均為a，電流大小均為I，方向垂直紙面向里(已知電流為 I 的長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中，距導(dǎo)線r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，其中k為常數(shù))。某時刻有一質(zhì)子(質(zhì)量為m、電荷量為e)正好經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)O，速度大小為v，方向沿y軸正方向，求質(zhì)子此時所受的洛倫茲力？
3. 在圖 1.2-11 所示的平行板器件中，電場強(qiáng)度 E 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 相互垂直。具有不同水平速度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來，所以叫作速度選擇器。試證明帶電粒子具有速度 時，才能沿著圖示虛線路徑通過這個速度選擇器。
速度選擇器，粒子的重力不計(jì)：
1、與粒子的電荷量、電性無關(guān)。
2、只與粒子的速度有關(guān)
4. 一種用磁流體發(fā)電的裝置如圖 1.2-12 所示。平行金屬板 A、B 之間有一個很強(qiáng)的磁場，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場，A、B 兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把 A、B 和用電器連接，A、B 就是一個直流電源的兩個電極。
（1） A、B 板哪一個是電源的正極
（2） 若 A、B 兩板相距為 d，板間的磁場按勻強(qiáng)磁場處理，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，等離子體以速度 v 沿垂直于 B 的方向射入磁場，這個發(fā)電機(jī)的電動勢是多大？
B板
C
運(yùn)動電荷在磁場中受到的力稱為洛倫茲力
左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動的方向，這時拇指所指的方向就是運(yùn)動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向
【隨堂挑戰(zhàn)4】如圖所示，一個帶正電荷q 的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。若小帶電體的質(zhì)量為m，為了使它對水平絕緣面正好無壓力，應(yīng)該( )
A.使B的數(shù)值增大 B.使磁場以速率向上移動
C.使磁場以速率向右移動 D.使磁場以速率向左移動
D
重點(diǎn)理解：洛倫茲力中“”是指磁場與運(yùn)動電荷之間的相對速度。
【隨堂挑戰(zhàn)3】如圖所示，在示波器下方有一根與示波器軸線平行放置的通電直導(dǎo)線，直導(dǎo)線中的電流方向向右，在該電流的影響下，試討論示波器中的電子束的偏轉(zhuǎn)情況以及速率變化情況。
(示波器內(nèi)兩個偏轉(zhuǎn)電場的偏轉(zhuǎn)電壓都為零，不考慮地磁場的影響)
9．如圖所示，甲是帶正電的物塊，乙是不帶電的絕緣物塊，甲、乙疊放在一起，置于粗糙的水平地板上，地板上方空間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)用一水平恒力F拉乙物塊，使甲、乙無相對滑動一起向左加速運(yùn)動，在加速運(yùn)動階段(　　)
A．甲、乙兩物塊間的摩擦力保持不變 B．甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷增大
C．甲、乙兩物塊間的彈力不斷增大 D．乙物塊與地面之間的摩擦力不斷減少
10.高大建筑上都有一豎立的避雷針，用以把聚集在云層中的電荷導(dǎo)入大地。在赤道某地兩建筑上空，有一團(tuán)帶負(fù)電荷的烏云經(jīng)過其正上方時，發(fā)生放電現(xiàn)象，如圖所示，則此過程中地磁場對避雷針的作用力的方向是( )
A．向東 B．向南 C．向西 D．向北
C
11.圖中 a、b、c、d 為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個頂點(diǎn)上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示。一帶正電荷的粒子從正方形中心 O 點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動，它所受洛倫茲力的方向是( )
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
B
C
1. 電子的速率 v ＝ 3.0×106 m/s，沿著與磁場垂直的方向射入 B＝0.10 T 的勻強(qiáng)磁場中，它受到的洛倫茲力多大？
拓展：電子的質(zhì)量，求其所受洛倫茲力和重力的比值。
B
AD
AD
如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)的原理圖，將一束等離子體（帶有等量正、負(fù)離子的高速離子流）噴射入磁場，在磁場中有兩塊金屬板A、B。這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓。如果等離子體速度為v，兩金屬板間距離d，板的正對面積為S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與速度方向垂直，負(fù)載電阻為R。當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時，電路中有電動勢。兩塊金屬板A、B間也有電阻，理想電流表A的電流為I，下列說法正確的是（　　）
C
【電磁流量計(jì)】某一種污水流量計(jì)工作原理可以簡化為如圖所示模型，廢液內(nèi)含有大量正、 負(fù)離子，從直徑為 d 的圓柱形容器右側(cè)流入，左側(cè)流出。流量值 Q 等于單位時間通過橫截面的液體的體積。空間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場，下列說法正確的是( )
A．帶電離子所受洛倫茲力方向由 M 指向 N
B．M 點(diǎn)的電勢高于 N 點(diǎn)的電勢
C．污水流量計(jì)也可以用于測量不帶電的液體的流速
D．只需要測量 M、N 兩點(diǎn)間的電壓就能夠推算廢液的流量
D
霍爾效應(yīng)這一現(xiàn)象是美國物理學(xué)家霍爾于1879年發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一附加電場，從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，這個電勢差被稱為霍爾電勢差。
霍爾元件廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域，霍爾元件一般用半導(dǎo)體材料制成，有的半導(dǎo)體中的載流子（自由電荷）是自由電子，有的半導(dǎo)體中的載流子是空穴（相當(dāng)于正電荷）。如圖所示為用半導(dǎo)體材料制成的霍爾元件的工作原理示意圖，厚度為 h，寬度為 d，當(dāng)磁場方向與電流方向垂直時，在導(dǎo)體上下表面會產(chǎn)生電勢差，下列說法正確的是（　　）
A．若元件的載流子是自由電子，上表面的電勢低于下表面電勢
B．若元件的載流子是空穴，上表面的電勢低于下表面電勢
C．保持電流 I 不變，僅增大 h 時，上下表面的電勢差增大
D．保持電流 I 不變，僅增大 d 時，上下表面的電勢差增大
A
5. 我們已經(jīng)知道，垂直于勻強(qiáng)磁場磁感線的通電導(dǎo)線所受的安培力 F ＝ IlB，由此，我們用來定義磁感應(yīng)強(qiáng)度。同樣，運(yùn)動方向垂直于勻強(qiáng)磁場磁感線的帶電粒子所受的洛倫茲力 F ＝ qvB，由此也可以用洛倫茲力來定
義磁感應(yīng)強(qiáng)度，這樣得到磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式是怎樣的？把這個定義式與電場強(qiáng)度的定義式進(jìn)行對比，這兩個定義式的差別在哪里？通過對這兩個定義式的對比，你能獲得哪些認(rèn)識？
擺長為L的單擺在勻強(qiáng)磁場中擺動，擺動中擺線始終繃緊，若擺球帶正電，電量為q，質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)小球從最高處擺到最低處，擺線上拉力T多大？
擺球在運(yùn)動中洛倫茲力不做功，由動能定理得：

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