磁场对运动电荷的作用5剖析.ppt

* 第三、四课时 磁场对运动电荷的作用 带电粒子在磁场中的运动 基本概念 一、磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力 磁场的基本性质： 对放在其中的通电导线和运动电荷有力的作用，称作 磁场力 通电导线受到的磁场力叫安培力 运动电荷受到的磁场力叫洛仑兹力 安培力是大量定向运动的电荷受到洛仑兹力的宏观表现，洛仑兹力是安培力的微观本质。 （1）洛伦兹力的大小 当电荷运动方向与磁感线垂直（在垂直于磁感线的平面内的运动）时 若电荷运动方向与磁感线不垂直而成α角，则 若电荷运动方向与磁感线平行时，f = 0 （2）洛伦兹力的方向判断——左手定则： 伸出左手，拇指和四指垂直且在同一平面内， 让磁感线垂直穿过手心， 四指指示: 正(负)电荷运动的方向(反方向) 大拇指指示:运动电荷受力的方向。 （3）洛伦兹力的特点： f 的方向与粒子速度方向垂直,与B方向垂直 f 对运动电荷不做功，f只改变电荷的运动方向，不改变电荷运动速度的大小。 初速为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则（　　） A．电子将向右偏转，速率不变 B．电子将向左偏转，速率改变 C．电子将向左偏转，速率不变 D．电子将向右偏转，速率改变 如图所示，MDN为绝缘材料制成的光滑竖直半圆环，半径为R。匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，一带电量为-q、质量为m的小球自M点无初速下滑，下列说法中正确的是（　　） A．由M点滑到最低点D时所用时间与磁场无关 B．球由M滑到D点时，速度大小 C．球由M滑到D点时，对环的压力一定大于mg D．球由M滑到D点时，对环的 压力随圆半径增大而减小 二、带电粒子在匀强磁场中的运动 （1）若速度方向与磁感线平行，则粒子不受磁场力，做匀速直线运动； （2）若速度方向与磁感线垂直，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力起向心力作用。 半径R与动量、磁场和带电量有关。 周期T 与 质量、电量、磁感应强度有关。 与速度、半径无关 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其转过圆弧对应的圆心角越大，运动时间就越长，时间与圆心角成正比。 若速度方向与磁感线成任意角度 ，则带电粒子做什么样的运动？ 思 考？ 一电子在匀强磁场中，在以一固定的正电荷为圆心的圆轨道上运行，磁场方向垂直于它的运动平面，电场力恰好是磁场作用在电子上的磁场力的3倍。设电子电量为e，质量为m，磁场的磁感强度为B，那么电子运动的角速度可能为  A． B． C． D． A． 如图所示，一对正、负电子垂直于磁场方向，沿与边界成q=300角的方向射入匀强磁场中，则正、负电子在磁场中运动的时间之比是 A．1∶1 B．2∶1 C．5∶1 D．1∶5 q 如图所示，两个相切的圆所表示的是一个静止的放射性原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，据此可知该原子核可能（　　） A．发生了α衰变（放出氦核） B．发生了β衰变（放出电子） C．反冲核的运动轨迹是半径大的圆轨道 D．反冲核的运动轨迹是半径小的圆轨道 基本问题讨论 一、有关洛伦兹力的力学问题 一带电量为+q，质量为m的小球从一倾角为θ的光滑斜面上由静止开始下滑，斜面处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向外，如图所示，求：小球在斜面上滑行的速度范围和最大距离值。 MN是一根与水平面成θ角的绝缘细棒，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒与磁场垂直，磁感线水平向纸内，如图所示，棒上套一个可在其上滑动的带负电的小球C球，质量为m，电量为q，球与棒间滑动摩擦因数为μ，让小球从棒上端由静止下滑，求： （1）小球的最大加速度； （2）小球的最大速度。 A、B、C是三个完全相同的带电小球，从同一高度开始自由下落，A球穿过一个水平方向的匀强磁场；B球下落过程中穿过一个水平方向的匀强电场，C球直接落地。如图所示，若不计空气阻力，试比较三个小球下落过程中所需要的时间tA、tB、tC、的大小及三个小球到达地面的速率vA、vB、vC、的大小。 二、带电粒子在有界的匀强磁场中的运