第3章 第5节　研究洛伦兹力

1、.第五节研究洛伦兹力学 习 目 标知 识 脉 络老师用书独具1.会判断洛伦兹力的方向重点2.理解洛伦兹力和安培力的关系，能会推导洛伦兹力的计算公式并会计算洛伦兹力重点、难点3.知道速度选择器原理.自 主 预 习·探 新 知知识梳理一、洛伦兹力的方向1洛伦兹力荷兰物理学家洛伦兹于1895年发表了磁场对运动电荷的作用力公式，人们称这种力为洛伦兹力2阴极射线在阴极射线管中，从阴极发射出来的电子束称为阴极射线3洛伦兹力的方向断定左手定那么伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向为正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受

2、洛伦兹力的方向二、洛伦兹力的大小1公式推导如图3­5­1，有一段长为L的通电导线，横截面积为S，单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向挪动的平均速度为v，垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中图3­5­1导体所受安培力：FBIL.导体中的电流：InqSv.导体中的自由电荷总数：NnSL.由以上各式可推得，每个电荷所受洛伦兹力的大小为fqvB.2洛伦兹力的计算公式：fqvB.根底自测1考虑判断1通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现2洛伦兹力的方向与磁场方向平行3洛伦兹力使粒子的速度变大4带电粒子在磁场中运动一定受洛伦兹力5公

3、式fqvB，用于任何情况6洛伦兹力和安培力是性质不同的两种力【答案】12×3×4×5×6×2关于电荷在磁场中运动速度、磁场和电荷受到洛伦兹力三者之间的方向关系如下图，其中正确的选项是A根据左手定那么，A中电荷所受洛伦兹力方向向下，A正确；B中电荷所受洛伦兹力方向向下，B错误；C中电荷运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，C错误；D中电荷所受洛伦兹力方向垂直纸面向外，D错误3两个带电粒子以一样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14，电量之比为12，那么两带电粒子受洛伦兹力之比为A21B11C12D14C带电粒子的速度方向与磁感

4、线方向垂直时，洛伦兹力FqvB，与电荷量成正比，与质量无关，C项正确4如图3­5­2所示，在长直导线AB旁，有一带正电的小球用绝缘细绳悬挂在O点，当导线中通入恒定电流时，以下说法正确的选项是 【导学号：52592114】图3­5­2A小球受到磁场力的作用，其方向指向纸里B小球受到磁场力的作用，其方向指向纸外C小球受到磁场力的作用，其方向垂直AB向右D小球不受磁场力的作用D根据右手螺旋定那么知，小球所处的磁场方向垂直纸面向里，因为小球处于静止状态，所以不受洛伦兹力作用，故D正确，A、B、C错误合 作 探 究·攻 重 难洛伦兹力的方向特点1决定洛伦

5、兹力方向的因素有三个电荷的电性正、负、速度方向、磁感应强度的方向当电性一定时，其他两个因素决定洛伦兹力的方向，假如只让一个因素相反，那么洛伦兹力方向必定相反；假如同时让两个因素相反，那么洛伦兹力方向将不变2F、B、v三者方向间关系电荷运动方向和磁场方向间没有因果关系，两者关系是不确定的电荷运动方向和磁场方向确定洛伦兹力方向，F B，Fv，即F垂直于B和v所决定的平面3特点洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化但无论怎样变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度的大小如下图是表示磁场B，负电荷运动方向v和磁场对电荷作用力f的互相关系图，这四个图中画

6、的正确的选项是图中B、v、f两两垂直B据左手定那么：磁感线穿入手心，四指指向负电荷运动的反方向，拇指指向洛伦兹力方向，可知，洛伦兹力方向应向下，故A错误；根据左手定那么：磁感线穿入手心，四指指向电荷运动的反方向，拇指指向洛伦兹力方向，可知，洛伦兹力方向向左，故B正确；根据左手定那么：磁感线穿入手心，四指指向电荷运动的反方向，拇指指向洛伦兹力方向，可知，洛伦兹力方向应向左，故C错误；根据左手定那么：磁感线穿入手心，四指指向电荷运动的反方向，拇指指向洛伦兹力方向，可知，洛伦兹力方向应向里，故D错误所以A图洛伦兹力方向应向下，B图洛伦兹力方向向左，C图洛伦兹力方向应向左，D图洛伦兹力方向应向里，故B

7、正确，A、C、D错误确定洛伦兹力的方向需明确运动电荷的电性，特别注意负电荷的运动方向与左手四指的指向应相反.针对训练1如图3­5­3所示，在电子射线管上方平行放置一通电长直导线，那么电子射线将图3­5­3A向上偏B向下偏C向纸内偏D向纸外偏A长直导线中电流方向自右向左，根据安培定那么可知，导线下方磁场方向指向纸外，根据左手定那么知，电子受到的洛伦兹力的方向向上，那么电子射线将向上偏，故A正确，B、C、D错误洛伦兹力的大小1.洛伦兹力的大小1当v0时，F洛0，即相对磁场静止的电荷不受洛伦兹力作用2当vB时，90°，sin 1，F洛qvB，即运动方

8、向与磁场垂直时，洛伦兹力最大3当vB时，0°，sin 0，F洛0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力4假设不垂直，F洛qvBsin 为速度方向与磁感应强度的方向2洛伦兹力与安培力1区别洛伦兹力是指单个运动带电粒子所受的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力洛伦兹力恒不做功，而安培力可以做功2联络安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释大小关系：F安NfN是导体中定向运动的电荷数方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，均可用左手定那么进展判断一初速度为零的质子，经过电压为1 880 V的电场加速后，垂直进入磁感应强度为5.0×104 T的匀强磁场中，质子受

9、到的洛伦兹力多大？质子质量m1.67×1027kg，g取10m/s2【解析】质子的初速度为零，由动能定理得Uqmv2可得质子进入匀强磁场时的速率v6.0×105m/s由于质子是垂直进入磁场的，按照洛伦兹力的计算公式可以得到FqvB1.6×1019×6.0×105×5.0×104N4.8×1017N.【答案】4.8×1017N针对训练2一带电粒子在匀强磁场中沿着磁感线方向运动，现将该磁场的磁感应强度增大一倍，那么带电粒子受到的洛伦兹力A增大两倍 B增大一倍C减小一半D仍然为零D此题考察了洛伦兹力的计算公式F

10、qvB，注意公式的适用条件假设粒子速度方向与磁场方向平行，洛伦兹力为零，故A、B、C错误，D正确洛伦兹力作用下带电体的运动分析如图3­5­4所示，外表粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中质量为m、带电量为Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑在滑块下滑的过程中，以下判断正确的选项是图3­5­4A滑块受到的摩擦力不变B滑块到达地面时的动能与B的大小无关C滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下DB很大时，滑块可能静止于斜面上思路点拨：滑块与斜面之间存在滑动摩擦力洛伦兹力的方向可由左手定那么判断洛伦兹力随滑块速度的增大而增大C根据左手定那么

11、可知，滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力，C对随着滑块速度的变化，洛伦兹力大小变化，它对斜面的压力大小发生变化，故滑块受到的摩擦力大小变化，A错B越大，滑块受到的洛伦兹力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，据动能定理，滑块到达地面时的动能就越小，B错由于开场时滑块不受洛伦兹力就能下滑，故B再大，滑块也不可能静止在斜面上，D错针对训练3如图3­5­5所示，一个带正电q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，假设小带电体的质量为m，为了使它对程度绝缘面正好无压力，应该 【导学号：52592115】图3­5­5A使B的数值增大B使磁场以速率v

12、向上挪动C使磁场以速率v向右挪动D使磁场以速率v向左挪动D为使小球对平面无压力，那么应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力，磁场不动而只增大B，静止电荷在磁场里不受洛伦兹力，A不对；磁场向上挪动相当于电荷向下运动，受洛伦兹力向右，不可能平衡重力；磁场以v向右挪动，等同于电荷以速率v向左运动，此时洛伦兹力向下，也不可能平衡重力，故B、C不对；磁场以v向左挪动，等同于电荷以速率v向右运动，此时洛伦兹力向上当qvBmg时，带电体对绝缘程度面无压力，即v，选项D正确当 堂 达 标·固 双 基1关于电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的选项是A电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用B电荷在电场中一定受电场

13、力作用C电荷所受电场力一定与该处电场方向一致D电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直B只有电荷在磁场中的运动方向与磁场不平行时，电荷才受到洛伦兹力作用，假设电荷静止或者电荷的运动方向与磁场平行时，都不受洛伦兹力作用，A错误电荷在电场中一定受到电场力作用，B正确正电荷受到的电场力方向与该处电场方向一致，负电荷受到的电场力方向与该处电场方向相反，C错误电荷所受的洛伦兹力方向一定与磁场方向垂直，也与速度方向垂直，但B与v不一定垂直，D错误2关于洛伦兹力和安培力，以下说法正确的选项是 【导学号：52592116】A洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力B洛伦兹力和安培力，其本质都是磁场对运动电荷的作用C洛伦兹力和安培力，其本质都是磁场对电流的作用D安培力就是洛伦兹力，两者是等价的B洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现所以本质上都是磁场对运动电荷的作用3如图3­5­6所示，一带负电的离子束沿图中箭头方向通过两磁极间时，它受的洛伦兹力方向图3­5­6A向上B向下C向N极D向S极B蹄形磁体N、S极之间存在由N极指向S极的磁场，带电离子束经过该磁场时，由左手定那么可判断，离子束所受洛