为什么:地磁场对直射地球的高辐射宇宙射线线的阻

【图文】《磁场对运动电荷的作用》教学课件_百度文库
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《磁场对运动电荷的作用》教学课件
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& 学年高二物理课件:3.4《磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力》(教科版选修3-1)(问题探究式)
学年高二物理课件:3.4《磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力》(教科版选修3-1)(问题探究式)
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资料概述与简介
4.有一匀强磁场,磁感应强度大小为1.2 T,方向由南指向北,如有一质子沿竖直向下的方向进入磁场,磁场作用在质子上的力为9.6×10-14 N,则质子射入时速度为多大?将在磁场中向哪个方向偏转? 答案:5×105 m/s 向东 思路引导 利用动能定理计算动能 由洛伦兹力提供向心力计算半径 由周期公式比较周期大小 * * * 第三章
磁场对运动电荷的作用 ——洛伦兹力 1.知道什么是洛伦兹力,会判断洛伦兹力的方向 2.知道洛伦兹力大小的推导过程 3.理解洛伦兹力对运动电荷不做功 4.会推导带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径公式和周期公式 方向: I B 30° I B 安培力: 1.通电导线在磁场中受到的力 大小: F F 左手定则 2.通电导线中的电流是怎样形成的呢?它的微观表达式是什么?(说明式中各量意义) 电荷的定向移动形成的 n单位体积内的自由电荷数. q每个自由电荷的电荷.
v自由电荷定向移动的速率.
S横截面积.
一、探究运动电荷在磁场中是否受到力的作用? 现象: 极
光 猜想: 受力? 不受力? 一、探究运动电荷在磁场中是否受到力的作用? 实验验证: 阴极射线管 原理:从阴极发射出来电子,在阴阳两极间的高压作用下,使电子加速,形成电子束,轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光,可以显示电子束的运动轨迹。 结论:运动电荷在磁场中受到力的作用 二、探究洛伦兹力的方向 猜
想:左手定则?右手定则? 理论分析: 实验验证:阴极射线管实验 结论:左手定则 安培力 通电导线在磁场中受到的力 因 果 微观原因 宏观表现 洛仑兹力 运动电荷在磁场中受到的力 问题:洛伦兹力的方向怎么判断? 洛伦兹力的方向---左手定则 v 1、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,若四指指向正电荷运动的方向,那么大拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向
2、若四指指向负电荷运动的反方 向,那么大拇指所指的方向就是负 电荷所受洛伦兹力的方向 v F F 洛伦兹力的方向---左手定则 v F v F B B 思维提升:洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面 B
F洛 v 甲 乙 例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
B v F垂直于纸面向外 F垂直于纸面向外 B v 丙 丁 (1)洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系?
洛伦兹力方向与带电粒子运动方向垂直 (2)洛伦兹力带电粒子运动的速度有什么影响?
只改变粒子速度的方向,不改变粒子速度的大小 (3)洛伦兹力对带电粒子做的功是多少?
由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直,所以洛伦兹力对运动电荷不做功 思考与讨论: 三、探究洛伦兹力的表达式: 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: (1)电流强度I。 (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。 三、探究洛伦兹力的表达式: (1)电流强度I。 (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。 2.若带电粒子不垂直射入磁场 1.洛伦兹力:F=qvB
(v⊥ B) v B ∥ B⊥ 2.大小关系:F安=NF洛(N是导体中运动的电荷数) 3.方向关系:F安与F洛方向相同 4.F安与F洛本质都是磁场对运动电荷的作用力 洛伦兹力与安培力的有何关系? 1.安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力微观表现。 F洛=qvB
=1.60×10-19×3×106×0.10N
=4.8×10-14N 例2.电子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T的匀强磁场中,它受到的洛伦兹力是多大? 解析:因为v垂直B,所以所受洛伦兹力大小 思考:图为地磁场的分布图,地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道和两极哪里强? 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,两极地区最弱 思考:你能解释为什么极光只在两极出现吗? 四、带电粒子在匀强磁场中的运动 若带电粒子(不计重力)以沿着与匀强磁场垂直的方向射入磁场,粒子将如何运动? 2、洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直,洛伦兹力只会改变粒子速度的方向,不会改变其大小。
1、由于是匀强磁场,洛伦兹力大小保持不变 3、该带点粒子将会做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力。
亥姆霍兹线圈 电
枪 磁场强弱选择挡 加速电压选择挡 洛伦兹力演示器 实验: 观察1:不加磁场时电子束轨迹 观察2: 若加逆时针的励磁电流,磁场方向如何,电子偏转方向将如何? 若加顺时针的励磁电流,磁场方向如何,电子偏转方向将如何? 观察3 改变加速电压和励磁电流时,电子束轨迹半径有何变化?
结论1:不加磁场时电子束轨迹是一条直线 结论2: 带电粒子垂直于磁场方向进入磁场后将做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力 结论3:磁场增强时电子束轨迹圆半径变小,电子速度增大时,半径变大
1、带电粒子运动轨迹的半径 匀强磁场中带电粒子运动轨迹的半径与哪些因素有关? 思路: 带电粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力。 可见r与速度v、磁感应强度B、粒子的比荷有关 2、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期如何求解? 可见同一个粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关 例3:一个带电粒子,沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场.粒子的一段径迹如下图所示.径迹上的每一小段都可近似看成圆弧.由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐渐减小(带电量不变).从图中情况可以确定(
) A.粒子从a到b,带正电 B.粒子从a到b,带负电 C.粒子从b到a,带正电 D.粒子从b到a,带负电
C 粒子做圆周运动,洛伦兹力提供向心力 半径越来越小 由左手定则确定电性 例4.一个质量为m=0.1 g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(绝缘),斜面固定且置于B=0.5 T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,斜面足够长,小滑块滑至某一位置时,要离开斜面(g取10 m/s2).求: (1)小滑块带何种电荷? (2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大? (3)该斜面长度至少多长?
粒子所受洛伦兹力垂直斜面向上 粒子离开斜面时所受支持力为零 求解粒子做直线运动的位移 解析(1)负电荷 (2)F=mgcos α F=qvmaxB 1.如图所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图(其中B垂直于F与v决定的平面,B、F、v两两垂直).其中正确的是(  ) D 2.两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场,两粒子质量之比为1∶4,电量之比为1∶2,则两带电粒子受洛伦兹力之比为(  ) A.2∶1   B.1∶1   C.1∶2   D.1∶4 解析:带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时,洛伦兹力F=qvB.与电荷量成正比,与质量无关,C项正确. 答案:C
3、一带电粒子在磁感强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,又进入另一磁感强度为2B的匀强磁场中仍做匀速圆周运动,则( )
A.粒子的速率加倍,周期减半
B.粒子的速率不变,轨道半径减半
C.粒子的速率减半,轨道半径变为原来的1/4
D.粒子速率不变,周期减半 洛伦兹力不做功,速率不变 答案:B D 第三章
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磁场专题(二)
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I(×10-3A)
UH(×10-3V)
6.8根据表中数据在给定区域内图3中画出UH-I图线,利用图线求出待测磁场B为T.(3)利用上述方法,可以粗略测出磁场的分布.为了更精细测出磁场的分布,可采取的措施有(A)选用厚度较薄的半导体薄片(B)选用厚度较厚的半导体薄(C)选用霍尔系数k大的半导体薄片(D)增大电流强度I.
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