《高中物理 第三章 磁場 第5節(jié) 研究洛倫茲力課件 粵教版選修31》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第三章 磁場 第5節(jié) 研究洛倫茲力課件 粵教版選修31（26頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、第五節(jié)第五節(jié)研究洛倫茲力研究洛倫茲力1洛倫茲力：_所受磁場的作用力叫洛倫茲力2左手定則：伸開左手，讓磁感線_手心，四指指向_的方向，或負電荷運動的_，拇指所指的方向為電荷所受_的方向運動電荷垂直穿過 正電荷運動 反方向 洛倫茲力3洛倫茲力的大小帶電量為 q 的粒子，以速率 v 進入磁感應強度為 B 的勻強磁場中：(1) 當帶電粒子的運動方向與磁場方向平行時 ， f _；(2) 當帶電粒子的運動方向與磁場方向垂直時 ， f _.0qvB4下圖所示中，帶電粒子所受洛倫茲力方向垂直紙面向外的是()5兩個帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進入同一勻強磁場，兩粒子質量之比為 1 4，電荷量之比為 1 2
2、，則兩帶電粒子受洛倫茲力之比為()A2 1B1 1C1 4D1 2解析：由 fqvB 直接得出洛倫茲力之比為 1 2.CD知識點 1 洛倫茲力方向的理解1試判斷圖 351 所示的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向圖 351答案：甲中正電荷所受的洛倫茲力方向向上；乙中正電荷所受的洛倫茲力方向向下；丙中正電荷所受的洛倫茲力方向垂直于紙面指向讀者；丁中正電荷所受的洛倫茲力的方向垂直于紙面向里2如果在磁場中運動的電荷是負電荷，那么負電荷受到的洛倫茲力方向應怎么判斷？答案：仍然遵循左手定則，但四指要指向負電荷運動的反方向1決定洛倫茲力方向的因素有三個：電荷的電性(正、負)、速度方向、磁感應強度的方
3、向當電荷電性一定時，其他兩個因素中，如果只讓一個因素相反，則洛倫茲力方向必定相反；如果同時讓兩個因素相反，則洛倫茲力方向將不變2由左手定則可知，洛倫茲力的方向既與磁場方向垂直，又與電荷的運動方向垂直，即洛倫茲力垂直于 v 和 B 兩者所決定的平面3判斷負電荷在磁場中運動所受洛倫茲力的方向，四指要指向負電荷運動的相反方向，也就是電流的方向4由于洛倫茲力的方向總是跟運動電荷的速度方向垂直，所以洛倫茲力對運動電荷不做功，洛倫茲力只能改變運動電荷的速度方向，不能改變速度的大小【例 1】如圖 352 所示，在陰極射線管正上方平行放一通有強電流的長直導線，則陰極射線將()圖 352A向紙內偏 B向紙外偏C
4、向下偏轉 D向上偏轉解析：直線電流在陰極射線管位置產生的磁場方向垂直紙面向外，陰極射線帶負電、向右運動，由左手定則判斷出洛倫茲力的方向向上，射線向上偏轉答案：D【觸類旁通】1關于帶電粒子所受洛倫茲力 f、磁感應強度 B 和粒子速度 v 三者之間的關系，下列說法中正確的是()Af、B、v 三者必定均相互垂直Bf 必定垂直于 B、v，但 B 不一定垂直 vCB 必定垂直于 f，但 f 不一定垂直于 vDv 必定垂直于 f，但 f 不一定垂直于 B解析：由左手定則可知，洛倫茲力的方向既與磁場方向垂直，又與電荷的運動方向垂直，即洛倫茲力垂直于 v 和 B 兩者所決定的平面但 v 和 B 不一定垂直B
5、對B知識點 2 洛倫茲力大小的理解1電子以 4106 m/s 的速率垂直射入磁感應強度為 0.5 T的勻強磁場中，受到的洛倫茲力為_N；如果電子射入磁場時的速度 v 與 B 的方向間的夾角是 180，則電子所受的洛倫茲力為_N.3.21013 02一帶電粒子以速度 v0 射入勻強磁場中，粒子能做勻速直線運動嗎？有沒有可能做勻變速運動？(不計粒子重力)答案：若粒子平行于磁場方向射入，粒子不受洛倫茲力作用，將做勻速直線運動若粒子受洛倫茲力作用，洛倫茲力因與速度方向垂直，使速度的方向不斷變化，因此洛倫茲力的方向也在變化，故粒子不可能做勻變速運動1洛倫茲力大小的推導設直導線長 L，電流為 I，導線中運
6、動電荷數為 n，橫截面積為 S，電荷的電荷量為 q，運動速度為 v，垂直放入磁感應強度為 B 的勻強磁場中安培力 FILBnf 洛導體中的電流 INqSv(N 為單位體積的電荷數)nNSL所以 f 洛qvB.2計算公式(1)當 vB 時，f 洛qvB.(2)當 vB 時，f 洛0，即運動方向與磁場平行時，不受洛倫茲力(3)當 v0 時，f 洛0，即靜止電荷不受洛倫茲力3洛倫茲力與安培力的關系(1)洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中受到的力，而安培力是導體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)(2)盡管安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但洛倫茲力不做功，安培力卻可以做功行磁場的分量，vvsin3
7、0，fqvBsin30 qvB，方向垂直【例 2】在圖 353 所示的情形中，勻強磁場的磁感應強度均為 B，帶電粒子的速率均為 v，帶電荷量均為 q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指出洛倫茲力的方向圖 353解：(1)因 vB，所以 fqvB，方向與 v 垂直向左上方(2)v 與 B 的夾角為 30，將 v 分解成垂直磁場的分量和平紙面向里12(3)由于 v 與 B 平行，所以不受洛倫茲力，f0.(4)v 與 B 垂直，fqvB，方向與 v 垂直斜向上題后反思：(1)用左手定則判斷洛倫茲力方向時，要特別注意運動電荷的正負，四指應指向正電荷運動的方向，或指向負電荷運動的反方向(2)計算
8、洛倫茲力的大小時，應注意弄清 v 與磁感應強度 B的方向關系當 vB 時，洛倫茲力 fqvB；當 vB 時，f0；當 v 與 B 成角(090)時，應將 v(或 B)進行分解取它們垂直的分量計算【觸類旁通】2關于電荷在磁場中的受力，下列說法中正確的是()A靜止的電荷一定不受洛倫茲力的作用，運動電荷一定受到洛倫茲力的作用B洛倫茲力的大小始終滿足 fqvBC若電荷穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(不計其他力)，則此空間一定不存在磁場D帶電粒子運動方向與磁場平行時，一定不受洛倫茲力的作用解析：因當 Bv 時，f0 ，故 A、B 、C 錯，D 對DA帶正電粒子必須沿 ab 方向從左側進入，才能沿直線通過B帶負
9、電粒子必須沿 ba 方向從右側進入，才能沿直線通過C不論粒子電性如何，沿 ab 方向從左側進入，都能沿直線通過D不論粒子電性如何，沿 ba 方向從右 圖 354側進入，都能沿直線通過如果粒子所具有的速率 v (不計重力)，則()速度選擇器【例 3】(雙選)如圖 354 是粒子速度選擇器的原理圖，EB速率v 當正電粒子從左側進入時，受到的電場力F向下，要粒子的速度v ，無論是帶正電還是負電，沿ab方向從左解析：根據速度選擇器的原理，要保證粒子直線通過，則要滿足電場力與洛倫茲力大小相等、方向相反，即 qEqvB，EB洛倫茲力向上，兩力大小相等、方向相反，故可直線通過場區(qū)；當負電粒子從左側進入時，受
10、到的電場力 F 向上，洛倫茲力向下，兩力大小相等、方向相反，故仍可直線通過場區(qū)顯然只EB側進入場區(qū)都能沿直線通過當帶電粒子從右側進入時，無論是帶正電還是負電，電場力與洛倫茲力都同向，將做曲線運動答案：AC 關只要粒子的速度v ，若從同一側帶正電粒子能沿直線題外拓展：(1)速度選擇器是洛倫茲力與現(xiàn)代科技相聯(lián)系的一個實際例子在速度選擇器中，帶電粒子進入選擇區(qū)域后，只有當帶電粒子所受的電場力與洛倫茲力平衡時，即 qvBqE，粒子才能直線穿過，否則就會偏轉(2)由于洛倫茲力方向與速度方向垂直，電場力方向與場強在一直線上，要保證粒子沿直線運動不偏轉，速度選擇器中的勻強磁場與勻強電場必須垂直正交(3)速度
11、選擇器選擇的是粒子的速度大小，與其他因素無EB通過，則帶負電粒子也必定能沿直線通過，與粒子帶電量多少、電性無關A ，方向豎直向上B ，方向水平向左【觸類旁通】3如圖 355 所示，空間有磁感應強度為 B，方向豎直向上的勻強磁場，一束電子流以初速度 v 從水平方向射入，為了使電子流經過磁場時不偏轉(不計重力)，則在磁場區(qū)域內必須同時存在一個勻強電場，這個電場的場強大小與方向應是() B v B vCBv，垂直紙面向里DBv，垂直紙面向外圖 355解析：粒子直線通過，則要滿足電場力與洛倫茲力大小相等、方向相反，即 qEqBv，EBv，A、B 錯由左手定則得，洛倫茲力垂直紙面向里，電場力 F 垂直紙
12、面向外；電子帶負電，電場力與場強方向相反，故場強垂直紙面向里答案：C洛倫茲力電場力產生條件B0v0v 與 B 不平行E0大小計算FqvB(vB)FqE方向特點與 B、v 方向垂直(遵循左手定則)正電荷受力方向與電場方向一致，負電荷受力方向與電 場方向相反作用效果只改變電荷運動速度的方向，不改變速度的大小 洛倫茲力一定不做功可以改變電荷運動速度的方向，又可以改變速度大小電場力可能做正功，可能 做負功，也可能不做功洛倫茲力與電場力【例 4】一個電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉，則()A此空間一定不存在磁場B此空間一定不存在電場C此空間可能只有勻強磁場，方向與電子速度垂直D此空間可能有相互正交的勻強磁場
13、和勻強電場解析：電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉，說明電子可能不受外力，或合外力為零，或外力的方向與速度方向在一直線上當 vB 或 B0 時，洛倫茲力為零，電子不偏轉，A 錯誤；速度 vB 時，洛倫茲力不為零，且與 v 垂直，必偏轉，C 錯誤；電子在電場中所受的靜電力和運動方向在同一直線上時，電子不發(fā)生偏轉，B 錯誤；當電子所受靜電力和洛倫茲力平衡時也不發(fā)生偏轉，故 D 正確答案：D【觸類旁通】4(雙選)有關電荷所受電場力和洛倫茲力的說法中，正確的是()A電荷在磁場中一定受洛倫茲力的作用B電荷在電場中一定受電場力的作用C電荷受電場力的方向與該處的電場方向一致D電荷若受洛倫茲力，則受力方向與該處的磁場方向垂直BD
高中物理 第三章 磁場 第5節(jié) 研究洛倫茲力課件 粵教版選修31
