磁场对运动电荷的作用(上课用)

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1、磁场对运动电荷的作用大量实验和事实证明，磁场对运动的电荷有力的作用，这个力叫洛伦兹力北极光和南极光的形成，还有生活中电视机要远离磁铁，如果靠近磁铁会出现什么现象？磁铁靠近阴极射线管，可以使射线发生偏转等一、洛伦兹力1．定义：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力2．洛伦兹力的大小推导如图所示，直导线长为L，导体中单位体积内含有运动电荷数为n，截面积为S，每个电荷的电荷量为q，运动速度为v，则I接电源正极接电源负极--------------------VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVF安通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现。理解安培力微观实质洛伦

2、兹力宏观表现二、洛伦兹力的大小当电荷运动方向与磁感线垂直时：当电荷运动方向与磁感线平行时：当电荷运动方向与磁感线成α角时：VBθ适用条件：匀强磁场，B和v的方向垂直是B和V的夹角三、洛伦兹力的方向推理：左手定则可以判断安培力的方向，大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力，所以可以用左手定则判断洛伦兹力的方向。三、洛伦兹力的方向手心：磁感线垂直穿过（B）四指方向:正点荷运动方向(V)（与负电荷运动方向相反）大拇指方向:洛仑兹力方向(f)fBv0fv0B试判断下列图中各带电粒子所受洛仑兹力的方向、或带电粒子的电性、或带电粒子的运动方向。VFFVVF粒子垂直于

3、纸面向里运动所受洛仑兹力垂直于纸面向外四、洛伦兹力的特点（1）洛伦兹力的方向既与电荷的运动方向垂直，又与磁场方向直，所以洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向所确定的平面（2）洛伦兹力的方向总垂直于电荷的运动方向，当电荷的运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向随之变化。(3)由于洛伦兹力的方向总与电荷的运动方向垂直，只改变速度的方向不改变速度的大小，所以洛伦兹力对电荷永不做功。如下各图中，匀强磁场的磁感应强度为B，带电粒子的速率均为V，试计算图中带电粒子所受到的洛伦兹力的大小，并标出方向五、洛伦兹力和电场力的区别（1）电场对运动的电荷、静止的电荷都有

4、电场力的作用，磁场只对运动电荷才可能有洛伦兹力的作用（2）在匀强电场中，电荷受到的电场力是一个恒力，在匀强磁场中，若运动电荷的速度大小或方向发生改变，洛伦兹力也会发生改变是一个变力(3)电场力的方向由正负电荷和电场决定，但是运动电荷受到的洛伦兹力则永远于磁场方向垂直(4)电场力可以对电荷做功，但洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直，永不做功速度选择器如图所示，在平行板电容器间加有正交的匀强电场和匀强磁场，运动电荷垂直于电场及磁场射入．运动的电荷受到的电场力和洛仑兹力作用。(不计重力)v0F=Eqf=Bqv粒子向上偏转粒子向下偏转粒子做匀速直线运动故速率v=E/B的粒

5、子，即使电性不同，荷质比不同，也可沿直线穿出右侧小孔．而其它速率的粒子或者上偏，或者下偏，无法穿出右孔，从而该装置可达到选速及控速的目的．地磁场改变宇宙射线中带电粒子的运动方向地磁场改变宇宙射线中带电粒子的运动方向地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强,南北两极最弱一个质量m＝0.1g的小滑块，带有q＝5×10－4C的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(斜面绝缘)，斜面置于B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面。求：(1)小滑块带何种电荷？(2)小滑

6、块离开斜面的瞬时速度多大？(3)该斜面的长度至少多长？【解题切点】对小滑块的受力分析是关键，而离开斜面时FN＝0，则qvB只能垂直斜面向上，由左手定则知带负电。【解析】(1)小滑块沿斜面下滑过程中，受重力mg、斜面支持力FN和洛伦兹力F。若要小滑块离开斜面，洛伦兹力F方向应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带负电荷。(2)小滑块沿斜面下滑时，垂直斜面方向的加速度为零，有qvB＋FN－mgcosα＝0。当FN＝0时，小滑块开始脱离斜面，此时，qvB＝mgcosα，得一个质量m＝0.1g的小滑块，带有q＝5×10－4C的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面

7、上(斜面绝缘)，斜面置于B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面。求：(1)小滑块带何种电荷？(2)小滑块离开斜面的瞬时速度多大？(3)该斜面的长度至少多长？如图所示，质量为m，带电荷量为＋q的P环套在固定的水平长直绝缘杆上，整个装置处在如图所示的匀强磁场中，磁感应强度大小B．现给环一向右的初速度v0，杆的动摩擦因素为μ。求：（1）试判断刚开始运动时，杆对环的支持力方向，并计算该支持力的大小（2）环最后的运动速度是多少？（3）达到稳定状态所损失掉的机械能？带电粒子在磁场

8、中的运动3、某些带电体是否考虑重力，要