第三章第五节研究洛伦兹力.ppt

1、第三章 磁场,理解教材新知,应用创新演练,随堂基础巩固,知识点一,知识点二,课时跟踪训练,把握热点考向,第五节 研究洛伦兹力,考向一,考向二,考向三,考向四,1.洛伦兹力的方向可由左手定则 判定，其中四指指向正电荷的 运动方向，拇指的指向为正电 荷的受力方向。运动的负电荷 受力跟相同方向正电荷受力方 向相反。,2洛伦兹力的大小：当运动电 荷的方向与磁场方向平衡时， 运动电荷受到的洛伦兹力为 零；当运动电荷的速度方向 与磁场方向垂直时，受到洛 伦兹力fqvB。,自学教材,1洛伦兹力 荷兰物理学家洛伦兹于1895年发现了磁场对 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

2、阴极发射出来的 称为阴极射线。,运动电荷,电子束,3实验结论 (1)当运动电荷的速度方向与磁场方向平行时，运动电荷受到的洛伦兹力为 。 (2)当运动电荷的速度方向与磁场方向垂直时，运动电荷受到的洛伦兹力的方向既与磁场方向 ，又与速度方向 。,零,垂直,垂直,4左手定则 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 运动的方向，那么 所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。 运动的负电荷在磁场中所受的洛伦兹力的方向跟沿相同方向运动的正电荷所受的力的方向 。,正电荷,拇指,相反,重点诠释,(1)决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、

3、负)、速度方向、磁感应强度的方向。当电荷电性一定时，其他两个因素中，如果只让一个因素相反，则洛伦兹力方向必定相反；如果同时让两个因素相反，则洛伦兹力方向将不变。 (2)在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时，由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的平面。,(3)由于洛伦兹力的方向总是跟运动电荷的速度方向垂直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功，洛伦兹力只能改变电荷速度的方向，不能改变速度的大小。 (4)判断负电荷在磁场中运动受到的洛伦兹力的方向时，四指要指向负电荷运动的相反方向，也就是电流的方向。,1如图351所示，是表示磁场磁感

4、应强度B，正电荷运 动方向v和磁场对电荷洛伦兹力F的相互关系图，这四个 图中正确的是(B、v、F两两垂直) (),图351,解析：根据左手定则可判断：A中电荷受力应为向下；B中电荷受力应为向右；C中电荷受力应为向右；D中电荷受力正确。 答案：D,自学教材,宏观表现,nqvS,BnqvSL,qvB,qvB,重点诠释,1洛伦兹力与安培力的关系 (1)区别： 洛伦兹力是指单个运动的带电粒子所受到的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力。 洛伦兹力永不做功，而安培力可以做功。,(2)联系： 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。洛伦兹力和安培力在本质上都是运动电荷在磁场中所受的

5、磁场力。 大小关系：F安Nf(N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，均可用左手定则进行判断。,2洛伦兹力与电场力的比较 这两种力都是带电粒子在两种不同的场中受到的力，反映了磁场和电场都有力的性质，但这两种力的区别也是十分明显的。,2关于安培力和洛伦兹力，下列说法中正确的是 () A安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力 B安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷 一定不做功 C运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感 应强度一定为零 D洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变 带电粒子的运动状态,解析：洛伦兹力是磁场对一个运动电荷的磁场力作用，而安培力是

6、磁场对所有参与定向移动的电荷(电流)的磁场力的合力，二者本质都是磁场力，故选项A错误。洛伦兹力永远与电荷运动方向垂直，所以洛伦兹力不做功。安培力是洛伦兹力的宏观表现，它虽然对引起电流的定向移动的电荷不做功，但对通电导线是可以做功的，二者虽本质相同，但效果不同，故选项B正确。电荷运动方向与磁感线方向在同一直线上时，运动电荷不受洛伦兹力作用，而该处磁感应强度不为零，所以选项C错误。洛伦兹力不改变带电粒子的速度大小，但改变速度的方向，选项D错误。 答案：B,3(双选)下列说法正确的是 () A所有电荷在电场中都要受到电场力的作用 B所有电荷在磁场中都要受到磁场力的作用 C一切运动电荷在磁场中都要受到

7、磁场力的作用 D运动电荷在磁场中，只有当垂直于磁场方向的速度 分量不为零时，才受到磁场力的作用,解析：电荷在电场中受电场力FqE，不管q运动还是静止都一样，故A对；而运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力fqvB，其中v是垂直于B的分量。当v平行于B时，电荷不受洛伦兹力，故C错，D对。 答案：AD,例1如图352所示，在阴极射 线管正下方平行放置一根通有足够强直流 电流的长直导线，且导线中电流方向水平 向右，则阴极射线将会 () A向上偏转B向下偏转 C向纸内偏转 D向纸外偏转,图352,解析本题首先需要判断通电直导线周围磁场情况，再由左手定则判断电子受力方向。题目设置巧妙，灵活考查了左手定则对电子所

8、受力方向的判断。在阴极射线管所在位置处，直导线产生的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则可以判断阴极射线中的电子受力方向向上，故选A。 答案A,阴极射线是电子流，电子带负电。判断运动的负电荷在磁场中所受洛伦兹力可用以下两种思路分析：(1)根据左手定则判断出假设为正电荷的受力方向，而负电荷与正电荷受力方向相反；(2)应用左手定则将四指指向负电荷运动相反的方向，则拇指的指向即为负电荷的受力方向。,1试判断图353中各带电粒子所受洛伦兹力的方向 或带电粒子的带电情况。,图353,解析：根据左手定则可判断。 答案：a图：竖直向上，b图：垂直纸面向外；c图：粒子带负电荷；d图：垂直纸面向里。,例2一初速度为

9、零的质子(质量m1.671027 kg，电荷量q1.61019 C)，经过电压为1 880 V的电场加速后，垂直进入磁感应强度为5.0104 T的匀强磁场中，质子所受的洛伦兹力是多大？,答案4.81017 N,只有运动的带电粒子才可能受洛伦兹力作用，当速度与磁场方向垂直时，洛伦兹力fqvB。,2.(双选)如图354所示，用丝线吊一 个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强 磁场中，空气阻力不计，当小球分别 从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时() A小球的动能相同 B丝线所受的拉力相同 C小球所受的洛伦兹力相同 D小球的向心加速度相同,图354,答案：AD,例3如图355所示，M、N 为一对

10、水平放置的平行金属板，一带 电粒子以平行于金属板方向的速度v穿 过平行金属板。若在两板间存在互相 垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发生偏转。若不计粒子所受的重力，则以下叙述正确的是 ( ),图355,A若改变带电粒子的电性，既使它以同样速度v射入该区域，其运动方向也一定会发生偏转 B带电粒子无论带上何种电荷，只要以同样的速度v入射，都不会发生偏转 C若带电粒子的入射速度vv，它将做匀变速曲线运动 D若带电粒子的入射速度vv，它将一定向下偏转,若vv，则有qvBqE，洛伦兹力大于电场力，粒子将向洛伦兹力方向偏转而做曲线运动，电场力做负功，粒子的速度将减小，但当粒子速度变化，洛伦兹力

11、也随之发生变化，所以粒子所受合外力时刻发生变化，因此粒子不做匀变速曲线运动，C错。若vv，则qvBqE，将向电场力方向偏转，由于粒子带电正、负不知，故D错。 答案B,(1)求解有关速度选择器的问题时，不可盲目认为电场力与洛伦兹力一定反向，若带电粒子从另一侧射入，二者方向就是相同的。 (2)速度选择器只能选择速度，不能选择电性。,上例中若两板间电压为U，带电量为q，质量为m的负粒子从两板间中心线以速度v射入。 (1)当入射速度vv时，粒子偏向哪个方向？电场力和洛伦兹力各做什么功？粒子动能如何变化？ (2)若粒子刚好从下板边缘射出，则求粒子射出时的速度大小。,例4如图356所示，表面粗糙 的斜面固

12、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，下列判断正确的是 () A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,图356,解析滑块受重力、支持力、洛伦兹 力、摩擦力，如图所示。由左手定则首先容 易判断洛伦兹力的方向为垂直斜面向下，C 正确；由f洛QvB，当速度发生变化时，洛 伦兹力变化，由FNf洛mgcos，支持力也随之变化，由fFN知摩擦力也随之变化，A错误；磁场B的大小最终影响摩擦力的大小，影响滑块到达地面的过程中摩擦力做功的大小，滑块到达地面时的动能与B的大小有关，B错误；滑块从斜面顶端由静止下滑，所以中间不可能静止在斜面上，D错误。 答案C,这类问题的分析方