20xx教科版高中物理選修（3-1）3-4《磁場對運動電荷的作用 洛倫茲力》(文件)
【正文】 放在垂直于它的磁感應 強度為 B 的均勻磁場中，當電流通過導體 板時，在導體板的上側面 A 和下側面 A ′ 之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效 應．實驗表明，當磁場不太強時， 電勢差 U 、電流 I 和 B 的關系為 U ＝ kIBd，式中的比例系數(shù) k 稱為霍爾系數(shù)． 設電流 I 是由電子的定向流動形成的，電子的平均定向流動速度為 v ，電荷量為 e ，回答下列問題： 圖 3－ 4－ 12 ( 1 ) 達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導體板上側面 A 的電勢 _ _ _ _ _ _ _ _ 下側面A ′ 的電勢 ( 填 “ 高于 ” 、 “ 低于 ” 或 “ 等于 ” ) ． ( 2 ) 電子所受的洛倫茲力的大小為 _ _ _ _ _ _ _ _ ． ( 3 ) 當導體板上、下兩側之間的電勢差為 U 時，電子所受靜電力的大小為 _ _ _ _ _ _ _ _ ． ( 4 ) 由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)為 k ＝1ne，其中 n 代表導體板單位體積中電子的個數(shù)． 解析： ( 1 ) 電子向左移動，由左手定則知，電子受洛倫茲力向上，故上側面 A 聚集電子，下側面 A ′ 聚集正電荷，故上側面的電勢低于下側面． ( 2 ) 洛倫茲力 f ＝ e v B . ( 3 ) 電子受靜電力 eE ＝ eUh. ( 4 ) 電子受橫向靜電力與洛倫茲力的作用，兩力平衡，有： eUh＝e v B ，得 U ＝ h v B ，通過導體的電流強度 I ＝ ne v hdB ，解得 k ＝1ne. 答案： 見解析 。h ，又由 U ＝kIBd，得 h v B ＝ kne v ＝ 0 ，解得 v ＝ 3 .4 6 m /s . ( 3 ) 由動能定理得： mg s in 3 0 176。＝ 2 d ，又 Bq v ＝m v2r得 r ＝m vBq，所以 m ＝2 d B ev，電子在磁場中的運動的時間 t＝α2π ，取 v 與 B 垂直分量，故 F ＝ q v B s in 3 0 176。第 4課時 磁場對運動電荷的作用 ——洛倫茲力 精彩回眸 洛倫茲 ( 1 8 5 3 ～ 1 9 2 8 ) ，荷蘭物理學家、數(shù)學家．少年時他就對物理學很感興趣，并且能熟練地掌握多門外語 .1 8 7 0 年洛倫茲考入萊頓大學，學習數(shù)學、物理和天文 .1 8 7 5 年獲博士學位 .1 8 7 7年，萊頓大學聘請他為理論物理學教授，年僅 24 歲．在萊頓大學任教 35 年，其學術地位很高，他對物理學的貢獻都是在這期間作出的．洛倫茲是經(jīng)典電子論的創(chuàng)立者． 他認為電具有 “ 原子性 ” ，電的本身是由微小的實體組成的．后來這些微小實體被稱為電子．洛倫茲以電子概念為基礎來解釋物質的電性質．從電子論推導出運動電荷在磁場中要受到力的作用，獲得 1 9 0 2 年的諾貝爾物理學獎 . 1 9 2 1 年起擔任高等教育部部長 . 1 9 1 1 ～ 1 9 2 7 年擔任索爾維物理學會議的固定主席．在國際物理學界的各種集會上，他經(jīng)常是一位很受歡迎的主持人 . 1 9 2 3 年他還擔任國際科學協(xié)作聯(lián)盟委員會主席．同時他還是世界上許多科學院的外國院士和科學學會的外國會員． 1928 年洛倫茲去世時，荷蘭全國的電信、電話中止三分鐘．愛因斯坦在洛倫茲墓前致詞說：洛倫茲的成就 “ 對我產(chǎn)生了最偉大的影響 ” ，他是 “ 我們時代最偉大、最高尚的人 ” ． 新知梳理 一、洛倫茲力 1 ． 洛倫茲力的概念 ： 在磁場中所受的力． 2 ． 洛倫茲力的大小 ( 1 ) 實驗觀察 圖 3 － 4 － 1 運動電荷 陰極射線管發(fā)生的電子束，圖 3 － 4 － 1 甲中的徑跡是 ． 把電子射線管放在蹄形磁鐵的磁場中，圖 3 － 4 －1 乙中電子束的徑跡 ，若調換磁鐵南北極的位置，則電子束的徑跡會 ． 一條直線 發(fā)生彎曲 向相反的方向彎曲 ( 2 ) 推理論證 ① 洛倫茲力與安培力的關系 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋． 電流是帶電粒子 形成的，帶電粒子在磁場中運動時受到洛倫茲力的作用，揭示了通電導線在磁場中受到安培力作用的本質． ② 洛倫茲力公式的推導 令長為 l 的一段直導線，其中
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