2024新人教版（2019）《高中物理》选择性必修第二册第一章 安培力与洛伦兹力 PPT课件 (7)份（全册打包）.rar

第第一一章章 安安培培力力与与洛洛伦伦兹兹力力学科网学科网知识回顾知识回顾比值定义式：比值定义式：磁感应强度定义：在磁场中磁感应强度定义：在磁场中垂直于垂直于磁场方向的通电导线，所受磁场磁场方向的通电导线，所受磁场力力F跟电流跟电流I和位于磁场中导线的长度和位于磁场中导线的长度L的乘积的乘积IL的比值叫做的比值叫做磁感应强度磁感应强度。方向：方向：和通电导线受力和通电导线受力F垂直的垂直的方向方向电场电荷磁场通电导线安培力安培力安培力安培力1、安培力定义：通电导线通电导线在磁场中受到的在磁场中受到的磁场力磁场力称为安培力。称为安培力。电场力电场力电场力电场力一、安培力和安培力的方向一、安培力和安培力的方向安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力，把电流的单位定为安培人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力，把电流的单位定为安培。法国物理学家法国物理学家安培安培通电导线在通电导线在磁场中磁场中安培力方向的探究安培力方向的探究当当电流与磁场方向垂直时电流与磁场方向垂直时:BIFBIF当当电流与磁场方向成一般夹角时电流与磁场方向成一般夹角时:BIFBIFBB2、安培力方向的判断（1）左手定则内容左手定则内容:伸开左手伸开左手,使拇指与其余四个手指使拇指与其余四个手指垂直垂直且都与手掌且都与手掌共共面面;让磁感线让磁感线从掌心进入从掌心进入,并使并使四指指向电流的方向四指指向电流的方向,这时这时拇指所指拇指所指的方向的方向就是就是通电导线在磁场中所受安培力的方向通电导线在磁场中所受安培力的方向。IB时：时：磁感线从掌心磁感线从掌心垂直入垂直入从手背从手背垂直出垂直出I不不B时：时：磁感线从掌心磁感线从掌心斜入斜入从手背从手背斜出斜出（2）安培力方向特点：安培力方向特点：无论无论I是否垂直是否垂直B,都有安培力都有安培力既既垂直磁场方向、垂直磁场方向、又又垂直电垂直电流方向流方向,即安培力垂直于即安培力垂直于磁场方向磁场方向与与导线方向导线方向所在平面所在平面注意：拇指与四指注意：拇指与四指垂直垂直且与手掌且与手掌共面共面;让磁感线让磁感线从掌心进入手背出。从掌心进入手背出。FFFIBIBIBIBF匀强磁场中安培力的方向匀强磁场中安培力的方向1 1(1)(1)即安培力方向决定于磁场方向和电流方向即安培力方向决定于磁场方向和电流方向“一反则反，二反则同一反则反，二反则同”(2)BI(2)BI时，时，安培力方向、磁场方向、电流方向安培力方向、磁场方向、电流方向，相互制约、已知任，相互制约、已知任意两个可判断第三个方向意两个可判断第三个方向匀强磁场中安培力的方向匀强磁场中安培力的方向2 2FFFFFFFF非匀强磁场中的安培力的方向非匀强磁场中的安培力的方向电流在磁场中安培力方向判断思路电流在磁场中安培力方向判断思路（1）确认电流）确认电流I方向方向（2）判断电流所在位置磁场）判断电流所在位置磁场B方向方向（3）判断）判断B、I所在平面所在平面（4）根据左手定则）根据左手定则判断安培力方向判断安培力方向。【注意】【注意】若磁场或电流方向若磁场或电流方向变化时变化时，可用，可用“一反则反，二反则同一反则反，二反则同”判断判断FF安培定则安培定则左手定则左手定则用途因果关系安培定则与左手定则对比理解安培定则与左手定则对比理解判断电流产生的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向电流是因磁场是果电流和磁场都是因安培力是果平行平行通电通电直导线直导线之间的安培力方向特点之间的安培力方向特点推论推论1 1：平行通电直导线平行通电直导线间的安培力方向间的安培力方向:同向同向电流相电流相吸引吸引；反向反向电流相电流相排斥排斥。FFFFa ba bc dc d3、左手定则推论：a a b bb ba ad dc cd dc c思考思考：如图所示，通电直导线：如图所示，通电直导线AB固定，固定，CD可以自由移动，请你判断通可以自由移动，请你判断通电后电后CD的运动情况的运动情况推论推论2：相交直导线相交直导线间的相互作用间的相互作用：有有转到同向的趋势。转到同向的趋势。ABFFDCI1I2【例题【例题】如图所示，固定直导线如图所示，固定直导线c垂直于纸面，可动导线垂直于纸面，可动导线ab通以如图所示通以如图所示方向的电流，用弹簧测力计图中只画了弹簧悬挂在导线方向的电流，用弹簧测力计图中只画了弹簧悬挂在导线c的上方，当导线的上方，当导线c中通以垂直于纸面向外的电流时，以下判断正确的是（中通以垂直于纸面向外的电流时，以下判断正确的是（）A.导线导线a端转向纸外，同时测力计读数增大端转向纸外，同时测力计读数增大B.导线导线a端转向纸外，同时测力计读数减小端转向纸外，同时测力计读数减小C.导线导线b端转向纸外，同时测力计读数减小端转向纸外，同时测力计读数减小D.导线导线b端转向纸外，同时测力计读数增大端转向纸外，同时测力计读数增大A当当BI时时F0当当B和和I夹角为夹角为时，时，F的的方向？方向？F的大小的大小?当当BI时时NSINSINSI安培力大小的探究（1 1）IB时时：（2 2）IB时：时：安培力一般公式的推导B/B（3 3）通电直导线与磁场方向不垂直的情况）通电直导线与磁场方向不垂直的情况:把磁感应强度把磁感应强度B B分解为两个分量：分解为两个分量：有效磁场有效磁场：B=Bsin，无效磁场无效磁场：B/=Bcos，得得F=ILB=ILBsin=BILsinLsinIBLIBL把把导线投影到和磁场方向垂直的方向上导线投影到和磁场方向垂直的方向上：得投影长度即有效长度得投影长度即有效长度：L=Lsin，得得F=ILB=ILsinB=BILsin（1）当）当IB，F安安=BILsin=BIL，最大。最大。（2）当）当IB，F安安=BILsin=0，等于零最小，等于零最小。（3）当）当导线方向与磁场方向成导线方向与磁场方向成角角时，安培力介于最大值和最小值之间时，安培力介于最大值和最小值之间1.大小：当导线方向与磁场方向大小：当导线方向与磁场方向垂直垂直时，通电导线在磁场中受到的时，通电导线在磁场中受到的安培安培力的大小力的大小，既，既与导线的长度成正比与导线的长度成正比，又，又与与导线中的电流导线中的电流I成正比成正比，即与，即与I和和L的乘积成正比。的乘积成正比。2.公式：公式：F安安=BILsin二、安培力的大小二、安培力的大小BI3.安培力公式安培力公式FBILsin的理解的理解（1）B为为导线所处磁场应为导线所处磁场应为匀强磁场匀强磁场，在非匀强磁场中，在非匀强磁场中，仅适用于仅适用于很短的通电导线很短的通电导线，即直线，即直线电流元电流元。（2）L为通电导线为通电导线有效长度有效长度,对于弯曲导线，有效长度为端点连线之间的距离。对于弯曲导线，有效长度为端点连线之间的距离。对对闭合通电导线闭合通电导线的有效长度为的有效长度为0，即所，即所受安培力为受安培力为0。（3）为磁场为磁场B和电流和电流I方向夹角方向夹角.B【例【例1】如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中方向垂直纸面各里的匀强磁场中,则在通电圆环完全进入磁场的过程中，则在通电圆环完全进入磁场的过程中，所受的安培力大小变化是所受的安培力大小变化是()A.逐渐变大逐渐变大B.先变大后变小先变大后变小C.逐渐变小逐渐变小D.先变小后变大先变小后变大BIB题型题型1安培力大小的定性判断：安培力大小的定性判断：【变式训练【变式训练】通电的等腰梯形导线框通电的等腰梯形导线框abcd与无限长通电直导线与无限长通电直导线MN在在同一平面内，电流方向如图所示，同一平面内，电流方向如图所示，ab边与边与MN平行。下列关于通电直平行。下列关于通电直导线导线MN的磁场对线框作用的（的磁场对线框作用的（）A.线框所受安培力的合力为零线框所受安培力的合力为零B.线框有两条边所受的安培力方向相同线框有两条边所受的安培力方向相同C.线框有两条边所受的安培力大小相同线框有两条边所受的安培力大小相同D.线框在安培力作用下一定有向左的运动趋势线框在安培力作用下一定有向左的运动趋势CBacbI【例【例2】如图所示，直角三角形如图所示，直角三角形abc组成的导线框内通有电流组成的导线框内通有电流I1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场并处在方向竖直向下的匀强磁场B2T中，中，ac=2m，求导体棒求导体棒ab、bc、ca、cab所受的安培力。所受的安培力。a题型题型2、安培力大小的定量求值：、安培力大小的定量求值：【例题【例题3】（多选）（多选）如图所示，两根通电长直导线如图所示，两根通电长直导线a、b平行放置，平行放置，a、b中的电流强度分别为中的电流强度分别为I和和2I，此时，此时a受到的磁场力大小为受到的磁场力大小为F，当在，当在a、b的的正中间再放置一根与正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线平行共面的通电长直导线c后，后，a受到的磁场力受到的磁场力大小变为大小变为2F，则此时，则此时b受到的磁场力大小为（受到的磁场力大小为（）A.3F B.4FC.5FD.6FAC题型题型3、安培力的叠加：、安培力的叠加：磁电式电流表的结构和原理视频磁电式电流表的结构和原理视频1 1、灵敏电流计：、灵敏电流计：测电流强弱和方向的电学仪器测电流强弱和方向的电学仪器电流表，它就是电流表，它就是根据磁场对电流的安培力根据磁场对电流的安培力制成的。制成的。三、三、磁电式电流表2.灵敏电流计灵敏电流计的构造和功用的构造和功用(1)主要构造：指针、蹄形磁铁、主要构造：指针、蹄形磁铁、极靴（极靴（软铁软铁制成）制成）、螺旋弹簧、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（线圈、圆柱形铁芯（软铁软铁制成）。制成）。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。(2)极靴和铁芯作用：极靴和铁芯作用：产生均匀辐向磁场：产生均匀辐向磁场：(非匀强磁场非匀强磁场)方向：方向：沿半径方向指向或远离铁芯中心沿半径方向指向或远离铁芯中心，任意，任意位置位置线圈平面与磁感线线圈平面与磁感线都平行，即都和两侧导线都平行，即都和两侧导线垂直垂直,产生的安培力方向相反。产生的安培力方向相反。大小：到铁芯中心距离相同的位置大小：到铁芯中心距离相同的位置B的大小相同。的大小相同。3.电流表的工作原理电流表的工作原理(1)力矩平衡：力矩平衡：刻度特点：因为刻度特点：因为I，所以，所以表盘的表盘的刻度均匀刻度均匀.电流大小：根据指针偏转电流大小：根据指针偏转角度大小角度大小，知道被测，知道被测电流的强弱电流的强弱。电流方向：根据指针的电流方向：根据指针的偏转方向偏转方向，可以知道被测，可以知道被测电流的方向电流的方向。4.优缺点优缺点(1)优点优点：灵敏度高灵敏度高，可以测出很弱的电流。，可以测出很弱的电流。(2)缺点缺点：线圈的导线：线圈的导线很细很细，允许通过的，允许通过的电流很弱电流很弱。5.灵敏度灵敏度(1)表达式：表达式：(2)提提高高灵灵敏敏度度方方法法：可可以以通通过过增增加加线线圈圈的的匝匝数数、增增大大磁磁铁铁的的磁磁感感应应强度、强度、增大增大线圈的面积，线圈的面积，更细更细的弹簧片等方法提高灵敏度。的弹簧片等方法提高灵敏度。【例题【例题3】如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右盘下挂着矩形线框，匝数为它的右盘下挂着矩形线框，匝数为n，线框的，线框的dc边水平，且长为边水平，且长为l，处于，处于匀强磁场内，磁感应强度匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线框平面垂直的方向与线框平面垂直.当线框中通过电流当线框中通过电流I时，时，调节砝码使两臂达到平衡调节砝码使两臂达到平衡.然后使电流反向，大小不变然后使电流反向，大小不变.这时需要在左盘这时需要在左盘中增加质量为中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡的砝码，才能使两臂再达到新的平衡.（1）cd边的电流在反向之后其电流方向为边的电流在反向之后其电流方向为（2）导出用）导出用n、m、l、I表示磁感应强度表示磁感应强度B的表达式。的表达式。答案：（答案：（1）向左（）向左（2）mg/nBIl谢谢谢谢 再见！再见！一、安培力作用下的导体的运动（1）等效法：）等效法：将通电圆环等效为将通电圆环等效为小磁针小磁针，将通电，将通电螺线管等效为螺线管等效为条形磁铁，条形磁铁，将较将较复杂复杂的磁体对电流的磁体对电流的作用力转化为的作用力转化为较简单较简单的磁极之间的作用力。的磁极之间的作用力。（2）电流元法：）电流元法：将环形电流分成将环形电流分成无数个电流元无数个电流元，将将曲线电流曲线电流转化为转化为直线电流元直线电流元，先判断先判断对称电流对称电流元元所受所受F安安方向，再判断方向，再判断整段导线整段导线所受所受F安安方向。方向。导体在磁场中的运动取决于安培力时，安培力的方向判断是问题的关键导体在磁场中的运动取决于安培力时，安培力的方向判断是问题的关键1、环形电流的处理方法：、环形电流的处理方法：NS2、较长直线电流在非匀强磁场中的处理方法：、较长直线电流在非匀强磁场中的处理方法：（1）电流元法：）电流元法：将环形电流分成将环形电流分成无数个电无数个电流元流元，将，将较长电流较长电流转化为转化为两个对称电流元两个对称电流元，先判断先判断对称电流元对称电流元所受所受F安安方向，再判断方向，再判断整整段导线段导线所受所受F安安方向。方向。（2）特殊位置法：）特殊位置法：将环形电流分成将环形电流分成无数个电无数个电流元流元，将，将较长电流较长电流转化为转化为两个对称电流元两个对称电流元，先先判断判断对称电流元对称电流元所受所受F安安方向，再判断方向，再判断整段导整段导线线所受所受F安安方向。方向。3、直线电流对磁体作用力的处理方法：、直线电流对磁体作用力的处理方法：（1）转换研究对象法：）转换研究对象法：判断磁体受到电流施加的判断磁体受到电流施加的磁场力没有直接的判断方法磁场力没有直接的判断方法，先转化为先转化为判断判断电流电流受受到磁体施加的到磁体施加的安培力方向安培力方向，然后根据牛顿第三定律，然后根据牛顿第三定律确定磁体所受确定磁体所受磁场力方向。磁场力方向。4、直线电流之间和环形电流之间作用力的处理方法：、直线电流之间和环形电流之间作用力的处理方法：（1）结论法：）结论法：平行直线电流，环形电流，平行直线电流，环形电流，同向相吸同向相吸，反向相斥反向相斥 不平行的直线电流和环形电流有不平行的直线电流和环形电流有转到平行转到平行且且电流同向的趋势电流同向的趋势【例【例1】如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁 N极附近，磁极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，则线圈电流后，则线圈()A向左运动，向外扩张向左运动，向外扩张 B向右运动向右运动，向内收缩，向内收缩C向左运动，向内收缩向左运动，向内收缩 D向右运动，向外扩张向右运动，向外扩张A题型题型1等效法或电流元法：等效法或电流元法：NS【例【例2】如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I I时，导线的时，导线的运动情况是（从上往下看）（）运动情况是（从上往下看）（）A A顺时针方向转动，同时下降顺时针方向转动，同时下降B B顺时针方向转动，同时上升顺时针方向转动，同时上升C C逆时针方向转动，同时下降逆时针方向转动，同时下降D D逆时针方向转动，同时上升逆时针方向转动，同时上升C题型题型2特殊位置法特殊位置法【例【例3】把一根柔软的螺旋弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好与杯里把一根柔软的螺旋弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好与杯里的水银面相接触，并组成如图所示电路图，当开关的水银面相接触，并组成如图所示电路图，当开关S接通后，将看到的接通后，将看到的现象是（现象是（）A.弹簧向上收缩弹簧向上收缩B.弹簧上下跳动弹簧上下跳动C.弹簧被拉长弹簧被拉长D.弹簧仍静止不动弹簧仍静止不动B题型题型3结论法结论法【例例4】如如图图所所示示，条条形形磁磁铁铁平平放放于于水水平平桌桌面面上上，在在它它的的正正中中央央上上方方固固定定一一根根直直导导线线，导导线线与与磁磁场场垂垂直直，现现给给导导线线中中通通以以垂垂直直于于纸纸面面向向外外的的电流，则下列说法正确的电流，则下列说法正确的是（是（）A.磁铁对桌面的压力减小，不受摩擦力磁铁对桌面的压力减小，不受摩擦力B.磁铁对桌面的压力增大，受到向左的摩擦力磁铁对桌面的压力增大，受到向左的摩擦力C.磁铁对桌面的压力不变，不受摩擦力磁铁对桌面的压力不变，不受摩擦力D.以上说法都以上说法都不对不对A题型题型4 转化研究对象法转化研究对象法如果将导线移动到图示位置，桌面的压力、摩擦力如何如果将导线移动到图示位置，桌面的压力、摩擦力如何二、安培力作用下的平衡问题1.常见模型：导体棒所在闭合回路和磁场构成的常见模型：导体棒所在闭合回路和磁场构成的空间受力模型空间受力模型。2.研究对象特点：导体棒既是研究对象特点：导体棒既是电学对象电学对象也是也是力学对象力学对象（1）电学对象）电学对象:导体棒是闭合回路的一部分，导体棒是闭合回路的一部分，满足闭合电路欧姆定律满足闭合电路欧姆定律（2）力学对象：受力平衡，）力学对象：受力平衡，满足牛顿第二定律满足牛顿第二定律F合合=ma，受力分析时需，受力分析时需 先将先将立体图转化为平面图立体图转化为平面图。【例【例1】质量为质量为m，长度为，长度为L的导体棒的导体棒MN静止于水平导轨上，通过静止于水平导轨上，通过MN的的电流为电流为I，匀强磁场的磁感应强度为，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成，方向与导轨平面成角斜向下，如角斜向下，如图所示，求棒图所示，求棒MN所受的支持力大小和摩擦力大小所受的支持力大小和摩擦力大小BM IG GN NfF F安安【例例2】如如图图所所示示，两两平平行行光光滑滑导导轨轨相相距距0.2m，与与水水平平面面夹夹角角为为37，金金属属棒棒MN的的质质量量为为0.1kg，电电源源电电动动势势为为6V，内内阻阻为为1，电电阻阻R=0.2，MN处于静止状态，求处于静止状态，求（1）磁场竖直向上时的磁感应强度）磁场竖直向上时的磁感应强度B的大小的大小（2）磁场垂直导轨平面向上时的磁感应强度）磁场垂直导轨平面向上时的磁感应强度B的大小的大小（3）磁场方向任意时，磁感应强度）磁场方向任意时，磁感应强度B应满足的条件？应满足的条件？答案：（答案：（1）0.75T（2）0.6T（3）B0.6T安培力作用下的平衡求值思路安培力作用下的平衡求值思路（1）作导体棒平面情景图；）作导体棒平面情景图；（2）确认电流确认电流I、B是否垂直，是否垂直，判断判断B、I所在平面；确认安培力方向所在平面；确认安培力方向；（3）一重二弹三摩擦；）一重二弹三摩擦；（4）列共点力平衡方程和辅助方程求相关量。）列共点力平衡方程和辅助方程求相关量。安培力和重力、弹力、摩擦力一样，也会涉及做功、冲量问题，可以用动安培力和重力、弹力、摩擦力一样，也会涉及做功、冲量问题，可以用动量定理和动能定理等来分析。分析时应注意安培力所起作用。量定理和动能定理等来分析。分析时应注意安培力所起作用。1、安培力冲量、安培力冲量:I安安=F安安t=BILt=BqL（1）B为导体棒所在位置的磁感应强度为导体棒所在位置的磁感应强度（2）q是安培力作用时间内通过该导体棒的电荷量是安培力作用时间内通过该导体棒的电荷量（3）L为导体棒的有效长度。为导体棒的有效长度。2、安培力做功：、安培力做功：W=BILx（1）安培力做正功实现电能转化为其它形式能量安培力做正功实现电能转化为其它形式能量（2）恰好相反，安培力做负功实现其它形式能量转化为电能，下一章讲解恰好相反，安培力做负功实现其它形式能量转化为电能，下一章讲解三、安培力作用下的动量和能量问题tBF安安xBF安安【例【例1】如图所示，长为如图所示，长为d、质量为、质量为m的细金属杆的细金属杆ab，用长为，用长为l的细线悬的细线悬挂后，恰好与水平光滑的平行金属导轨接触，平行金属导轨间距也为挂后，恰好与水平光滑的平行金属导轨接触，平行金属导轨间距也为d，导轨平面处于竖直向下的磁感应强度为，导轨平面处于竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中.闭合开关闭合开关S后，细金属杆后，细金属杆ab向右摆起，悬线的最大偏角为向右摆起，悬线的最大偏角为.重力加速度为重力加速度为g，则闭，则闭合开关的短时间内求合开关的短时间内求（1）安培力对金属杆）安培力对金属杆ab所做功所做功（2）通过细金属杆）通过细金属杆ab的电荷量的电荷量【变式训练【变式训练】如图所示，金属棒如图所示，金属棒ab的质量的质量m=5g，放在相距，放在相距L=1m、处于、处于同一水平面上的两根光滑的平行金属导轨最右端，导轨距地面的高度同一水平面上的两根光滑的平行金属导轨最右端，导轨距地面的高度h=0.8m，电容器电容，电容器电容C=400F，电源电动势，电源电动势E=16V，整个装置放在方向，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度竖直向上、磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中的匀强磁场中.开关开关S先合向先合向1，稳定后再，稳定后再合向合向2，金属棒被抛出水平距离，金属棒被抛出水平距离x=6.4cm后落到地面上，空气阻力忽略不后落到地面上，空气阻力忽略不计，取计，取g=10m/s2.求金属棒求金属棒ab被抛出后电容器两端的电压被抛出后电容器两端的电压.答案：答案：12V谢谢谢谢 再见！再见！温故知新磁场对通电导线（电流）有作用力导体中的电流是由电荷的定向移动产生问题：磁场是否对运动电荷有力的作用？F安【演示实验】观察阴极射线在磁场中的偏转【演示实验】观察阴极射线在磁场中的偏转实验观察到的现实验观察到的现象：象：1、没磁场，沿直线运动、没磁场，沿直线运动2、电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲3、当磁场的方向发生变化时，电子流的弯曲方向也发生了改变当磁场的方向发生变化时，电子流的弯曲方向也发生了改变结论结论：1、磁场对、磁场对运动电荷运动电荷有力的作用有力的作用2、磁场对、磁场对运动电荷运动电荷力的方向与力的方向与磁场的方向磁场的方向及及电荷的运动方向电荷的运动方向有关有关阴极阴极射线管的原理：射线管的原理：从阴极发射出来的电子，在阴阳两极间从阴极发射出来的电子，在阴阳两极间的高压的高压作用下，使其加速，形成电作用下，使其加速，形成电子束，子束，轰击轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示可以显示电子束的运动轨迹电子束的运动轨迹1、定义：运动电荷运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力2、洛伦兹力与安培力的关系（2）安培力）安培力是洛伦兹力的是洛伦兹力的宏观表现，是洛伦兹力的结果。宏观表现，是洛伦兹力的结果。（1）洛伦兹力）洛伦兹力是安培力的是安培力的微观本质，是安培力的原因。微观本质，是安培力的原因。一、洛伦兹力的方向一、洛伦兹力的方向一一.洛伦兹力洛伦兹力 洛伦兹是荷兰物理学家、数学家。洛伦兹是荷兰物理学家、数学家。洛伦兹是荷兰物理学家、数学家。洛伦兹是荷兰物理学家、数学家。1853185318531853年年年年7 7 7 7月月月月18181818日生于阿纳姆。日生于阿纳姆。日生于阿纳姆。日生于阿纳姆。1870187018701870年入莱顿大年入莱顿大年入莱顿大年入莱顿大学学习数学、物理学，学学习数学、物理学，学学习数学、物理学，学学习数学、物理学，1875187518751875年获博士学位。年获博士学位。年获博士学位。年获博士学位。25252525岁起任莱顿大学理论物理学教授，达岁起任莱顿大学理论物理学教授，达岁起任莱顿大学理论物理学教授，达岁起任莱顿大学理论物理学教授，达35353535年。洛伦兹是年。洛伦兹是年。洛伦兹是年。洛伦兹是经典电子论经典电子论经典电子论经典电子论的创立者。他以电子概念为基础来解释物质的电性质，并从的创立者。他以电子概念为基础来解释物质的电性质，并从的创立者。他以电子概念为基础来解释物质的电性质，并从的创立者。他以电子概念为基础来解释物质的电性质，并从电子论推导出运动电荷在磁场中要受到力的作用，即洛伦兹力。电子论推导出运动电荷在磁场中要受到力的作用，即洛伦兹力。电子论推导出运动电荷在磁场中要受到力的作用，即洛伦兹力。电子论推导出运动电荷在磁场中要受到力的作用，即洛伦兹力。洛伦兹洛伦兹洛伦兹洛伦兹(Lorentz forceLorentz force)简介：简介：简介：简介：二二二二.洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向-左手左手定则定则1、左手定则：伸伸开开左左手手，使使拇拇指指和和其其余余四四指指垂垂直直，并并且且都都与与手手掌掌在在同同一一平平面面内内，让让磁磁感感线线从从掌掌心心进进入入，并并使使四四指指指指向向正正电电荷荷运运动动方方向向或或负负电电荷荷运动反方向运动反方向，这时这时拇指所指方向拇指所指方向就是该电荷在磁场中就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力方向。所受洛伦兹力方向。-Fv+Fv2、左手定则理解：（1 1）左手拇指和四指垂直且共面）左手拇指和四指垂直且共面）左手拇指和四指垂直且共面）左手拇指和四指垂直且共面（2）磁感线）磁感线:手心手心入入手背手背出出（3）四指：指向）四指：指向电流方向电流方向指向指向正电荷运动方向正电荷运动方向指向指向负电荷运动反方向负电荷运动反方向（4）大拇指：洛伦兹力方向）大拇指：洛伦兹力方向3 3、洛伦兹力的、洛伦兹力的特点：特点：（1 1）沿相同方向）沿相同方向进入同一磁场的进入同一磁场的正、负正、负电荷受到的洛伦兹力方向电荷受到的洛伦兹力方向相反相反;（2）无论无论v和和B是否垂直，都有是否垂直，都有F洛洛Bv平面平面（3 3）由于洛伦兹力始终和速度）由于洛伦兹力始终和速度v v方向垂直，洛伦兹力方向垂直，洛伦兹力对电荷对电荷不做功不做功,只只改变改变粒子粒子速度的方向速度的方向，不改变不改变粒子速度的粒子速度的大小大小。例例1 1、试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.F+V F+V-V-VFF垂直纸面向里垂直纸面向外+V垂直纸面向里F=0（1）洛伦兹力）洛伦兹力F方向由方向由B、v方向和电荷方向和电荷q的正负三个因素决定，满足；的正负三个因素决定，满足；“一反则反，二反则同，三反则反一反则反，二反则同，三反则反”（2）vB时，时，F、B、V方向、方向、q的正负的正负已知任意三个可以判断第四个。已知任意三个可以判断第四个。+VF例例2.2.将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以一定速度垂直将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以一定速度垂直于磁场喷入匀强磁场中，它们在磁场中的运动径迹分成了如图所示的于磁场喷入匀强磁场中，它们在磁场中的运动径迹分成了如图所示的三束，其中三束，其中是直线。则是直线。则()A A是带正电的粒子是带正电的粒子B B是带正电的粒子是带正电的粒子C C是带正电的粒子是带正电的粒子D D是不带电的粒子是不带电的粒子A 若有一段长度为若有一段长度为L的通电导线，横截面积为的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中。的匀强磁场中。这段导体所受的安培力：这段导体所受的安培力：I 的微观表达式：的微观表达式：这段导体中含有的自由电荷数：这段导体中含有的自由电荷数：每个自由电荷所受的洛伦兹力大小每个自由电荷所受的洛伦兹力大小：F=BILI=nqsvN=nLs二、洛伦兹力的大小二、洛伦兹力的大小1、洛伦兹力的计算公式（2）若带电粒子速度）若带电粒子速度v与磁场与磁场B夹角为夹角为时：时：vB11Bvvv11（1 1）当电荷）当电荷运动的方向与磁场运动的方向与磁场方向垂直时方向垂直时（vBB）：）：F洛洛qvB.B可理解为有效磁场v可理解为有效速度（3）洛伦兹力洛伦兹力FqvBsin 的物理量理解：的物理量理解：q为带电粒子所带电荷量；为带电粒子所带电荷量；v为带电粒子在磁场中运动速度大小；为带电粒子在磁场中运动速度大小；B为磁感应强度；为磁感应强度；为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角.（4）洛伦兹力洛伦兹力FqvBsin 的大小理解：的大小理解：当当vB，FqvB，洛伦兹力最大；，洛伦兹力最大；当当vB 时，时，F0，不受洛伦兹力，最小；，不受洛伦兹力，最小；当当电荷静电荷静时时（v=0）:F洛洛0，即磁场对静止电荷不产生力的作用。，即磁场对静止电荷不产生力的作用。洛伦兹力洛伦兹力安培力安培力电场力电场力性质条件大小方向做功F=0作用效果2.洛伦兹力和安培力、电场力的比较：磁场对运动电荷的力磁场对运动电荷的力电场对电荷的力电场对电荷的力磁场对磁场对电流电流的力的力v 0且且v不与不与B平行平行电场电场对对电荷一定电荷一定有有力作用力作用I 0且且I不与不与B平行平行F qvBsinF qEF BILsinFBv平面平面F正正与与E同，同，F负负与与E反反FBI平面平面不做功不做功能能做功做功能能做功做功F为零，为零，B不一定为零不一定为零F为零，为零，E一定为零一定为零F为零，为零，B不一定为零不一定为零只只改变改变电荷电荷速度方向速度方向可可改变电荷改变电荷速度速度可可改变改变导体导体速度速度1、(多选多选)关于电场和磁场对电荷的作用力，下列说法正确的是关于电场和磁场对电荷的作用力，下列说法正确的是()A洛伦兹力对运动电荷一定不做功洛伦兹力对运动电荷一定不做功B带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用C正电荷在电场中所受电场力的方向就是电场强度的方向正电荷在电场中所受电场力的方向就是电场强度的方向D正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向就是磁感应强度的方向正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向就是磁感应强度的方向AC2、电荷、电荷量为量为q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的是的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的是()A相同电荷在磁场中运动的速度大小相同，所受洛伦兹力就相同相同电荷在磁场中运动的速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B如果把如果把q改为改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力不变，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力不变C洛伦兹力一定与电荷速度垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直洛伦兹力一定与电荷速度垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D粒子的速度一定变化粒子的速度一定变化B三、三、电子束的磁偏转一、磁偏转：洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，粒子受到洛伦兹力的作用，从而发生偏转。中运动时，粒子受到洛伦兹力的作用，从而发生偏转。二、应用：电视显像管显像管1、主要、主要构造构造:（1）电子枪（阴极），发射电子。）电子枪（阴极），发射电子。（2）偏转线圈、产生垂直纸面）偏转线圈、产生垂直纸面向里或向外向里或向外的偏转磁场。的偏转磁场。（3）荧光屏：）荧光屏：被电子束撞击时被电子束撞击时发光发光。【思考与讨论】【思考与讨论】（1）要使电子打在要使电子打在O点点,偏转磁场大小如何偏转磁场大小如何?（2）要使电子打在）要使电子打在A点点,偏转磁场应该沿什么方向偏转磁场应该沿什么方向?（3）要使电子打在）要使电子打在B点点,偏转磁场应该沿什么方向偏转磁场应该沿什么方向?（4）要使电子从）要使电子从A点向点向B点逐渐移动点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化？偏转磁场应该怎样变化？垂直纸面向外垂直纸面向外先垂直纸面向外并逐渐减小先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大后垂直纸面向里并逐渐增大.垂直纸面向里垂直纸面向里B=0在在偏偏转转区区的的磁磁场场有有水水平平和和竖竖直直方方向向的的偏偏转转磁磁场场，其其方方向向、强强弱弱都都在在不不断断变变化化，因因此此电电子子束束打打在在荧荧光光屏屏上上的的光光点点就就像像如如图图所所示示那那样样不不断断移移动动，这这在在电电视视技技术术中中叫叫做做扫扫描描。电电子子束束在在荧荧光光屏屏上上扫扫描描一一行行之之后后，迅迅速速返返回回（虚虚线线），再再做做下下一一行行扫扫描描，直直到到荧荧光光屏屏的的下下端端,叫叫做做一一场场，电电视视机机中中每每秒秒要要进进行行5050场场扫描，扫描，由于人的由于人的“视觉暂留视觉暂留”，我们感到整个荧光屏都在发光，我们感到整个荧光屏都在发光3、电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理 从太阳或其他星体上，时刻都有大量从太阳或其他星体上，时刻都有大量从太阳或其他星体上，时刻都有大量从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为的高能粒子流放出，称为的高能粒子流放出，称为的高能粒子流放出，称为宇宙射线宇宙射线宇宙射线宇宙射线。这。这。这。这些高能粒子流若都到达地球，将对地球些高能粒子流若都到达地球，将对地球些高能粒子流若都到达地球，将对地球些高能粒子流若都到达地球，将对地球上的生物带来危害。但由于地球周围存上的生物带来危害。但由于地球周围存上的生物带来危害。但由于地球周围存上的生物带来危害。但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作用下，改变了在磁场，在洛伦兹力的作用下，改变了在磁场，在洛伦兹力的作用下，改变了在磁场，在洛伦兹力的作用下，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用。对宇宙射线起了一定的阻挡作用。对宇宙射线起了一定的阻挡作用。对宇宙射线起了一定的阻挡作用。宇宙射线和极光太阳风（带电亚原子颗粒流）大约每秒太阳风（带电亚原子颗粒流）大约每秒400公里的速度撞击地球磁场，公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏向地磁极下落，它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，磁场使该颗粒流偏向地磁极下落，它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红、绿使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的极光特征色彩，形成极光或蓝等色的极光特征色彩，形成极光1、阴极射线管中电子束由阴极沿阴极射线管中电子束由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上出现如轴正方向射出，在荧光屏上出现如图所示的一条亮线。要使该亮线向图所示的一条亮线。要使该亮线向z轴正方向偏转，可加上沿轴正方向偏转，可加上沿()Az轴正方向的磁场轴正方向的磁场By轴负方向的磁场轴负方向的磁场Cx轴正方向的磁场轴正方向的磁场 Dy轴正方向的磁场轴正方向的磁场B2、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、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竖直向下沿直线射向地面B相对于预定地面向东偏转相对于预定地面向东偏转C相对于预定点稍向西偏转相对于预定点稍向西偏转D相对于预定点稍向北偏转相对于预定点稍向北偏转BV Vv v南南北北东东西西B B（3 3）摆球在最低点时速度反向，洛伦兹力反向，拉力大小不同）摆球在最低点时速度反向，洛伦兹力