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1、该课件由【语文公社】 第五节 研究洛伦兹力 第六节 洛伦兹力与现代技术 该课件由【语文公社】 知识解惑 该课件由【语文公社】 知识点一 洛伦兹力的方向 1洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力 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：由左手定则确定 伸出左手，拇指和四指垂直且在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向 (或负电荷运动的反方向 )，则大拇指指示的就是运动电荷受力的方向 4决定洛伦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
2、电荷的相反方向，也就是电流的方向 该课件由【语文公社】 尝试应用 1 试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 该课件由【语文公社】 解析： 根据左手定则得：甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上 ， 乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向下 ， 丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者 ， 丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里 答案： 见解析 该课件由【语文公社】 知识点二 洛伦兹力的大小 1 安培力可以 看作是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 2 公式推导：设有一段长度为 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
3、量为 q ， 定向移动的平均速度为 v ， 则导线中的电流为 I nq v S ， 将通电直导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为 B 的匀强磁场中 ， 导线所受安培力 F 安 B I L Bn q v 这段导线中含有的运动电荷数为 ， 所以f F 安 q v B 当电荷在垂直于磁场的方向上运动时 ， 磁场对运动电荷的洛伦兹力 f q v B . 该课件由【语文公社】 3洛伦兹力与安培力的关系 (1)区别： 洛伦兹力是指单个带电粒子所受的磁场力，而安培力是指通电直导线所受的磁场力 洛伦兹力永远不做功，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
4、培力在本质上都是运动电荷在磁场中所受的磁场力 大小关系： 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 该课件由【语文公社】 4洛伦兹力与电场力的比较 . 洛伦兹力 电场力 产生条件 仅在运动电荷的速度方向与动电荷才受到洛伦兹力 带电粒子只要处在电场中，一定受到电场力 大小方向 f 向与 左手定则判断 F 同向或反向 特点 洛伦兹力不做功 电场力可做正功，可做负功， 也可不做功 相同点 反映了电场和磁场都具有力 的性质 该课件由【语文公社】 尝试应用 2 ( 多 选 ) 关于安培力和洛伦兹力 ， 下列说法中正确的是 ( A 洛伦兹力和安培力是性质完
5、全不同的两种力 B 安培力和洛伦兹力 ， 其本质都是磁场对运动电荷的作用力 C 安培力和洛伦兹力 ， 二者是等价的 D 安培力对通电导体能做功 ， 但洛伦兹力对运动电荷不能做功 解析 ： 安培力是磁场对通电导体内定向移动电荷所施加洛伦兹力的宏观表现 ， 但洛伦兹力方向与运动电荷位移方向总是垂直的 ， 故洛伦兹力对运动电荷不能做功 ， 而安培力却能使通电导线在其作用方向上产生位移 ，因而能做功 该课件由【语文公社】 知识点三 带电离子在磁场中的运动 1 运动特点：沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 2 向心力：由洛伦兹力提供 3 轨道半径、周期、频率、角速度和动能
6、(1 ) 由 Bq v r m (2 ) 由 T 2 r 得 T 2 与 r 、 v 无关 ) 该课件由【语文公社】 ( 3) 粒子的转动频率 f 1T m. (4 ) 粒子的角速度 2 T (5 ) 粒子的动能 E k 12m 该课件由【语文公社】 尝试应用 3 有三束粒子 ， 分别是质子 p(H)、氚核 (H)和 粒子(子束 ， 如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场 (磁场方向垂直纸面向里 )，下图的四个图中，能正确表示出这三束粒子的运动轨迹的是 (C) 该课件由【语文公社】 解析： 三束粒子以相同的速度沿垂直于磁场方向进入匀强磁场 ，因此粒子做匀速圆周运动 ， 则 q v B
7、 所以 r m 为： R 氚 R m 氚q 氚m q 1 3 2 ， 由此可判断出 C 选项正确 该课件由【语文公社】 典型问题精释 该课件由【语文公社】 题型一 判断离子在磁场中的方向 一左手定则 例 1 (多选 )如图所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线 现射线的径迹往下偏，则 ( ) A导线中的电流从 B导线中的电流从 C若要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变 D电子束的径迹与 该课件由【语文公社】 解析： 由于 通有电流 ， 在阴极射线管中产生磁场 ， 电子受到洛伦兹力的作用而发生偏转 ， 由左手定则可知 ， 阴极射线管中的磁场方向垂直纸面向内 ， 所
8、以根据安培定则 ， 的电流方向应为从B 流向 A ， 当 的电流方向变为从 A 流向 B ， 则 方的磁场方向变为垂直纸面向外 ， 电子所受的洛伦兹力变为向上 ， 电子束的径迹变为向 上偏转 ，所以本题的正确答案应为 B 、 C . 答案： 该课件由【语文公社】 变式训练 1 (多选 )运动电荷进入磁场后 (无其他场 )， 可能做(A 匀速圆周运动 B匀速直线运动 C 匀加速直线运动 D平抛运动 解析： 电荷在磁场中受到的洛伦兹力方向时刻与速度方向垂直 ， 则运动电荷做匀速圆周运动或螺旋圆周运动 ， 则 电荷的速度方向与磁场方向平行时 ，电荷不受力的作用，保持原来的运动状态做匀速直线运动， 该
9、课件由【语文公社】 题型二 带电离子在磁场中仅受洛伦兹力做匀 速圆周运动相关物理量的计算 垂直进入匀强磁场的带电粒子在洛伦兹力作用下的运动是匀速圆周运动 ， 由洛伦兹力提供向心力 ， 带电粒子有确定的半径 r 和运转周期 T . r m T 2 该课件由【语文公社】 例 2 ( 多选 ) 在匀强磁场中 ， 一个带电粒子做匀速圆周运动 ，如果又垂直 进入另一磁感应强度是原来 2 倍的匀强磁场 ， 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 ， 轨道半径为原来的四分之一 D 粒子的速率不变 ， 周期减半 解析： 洛伦兹力对粒子不做功 ，
10、所以粒子速率不变 ， A 、 C 错误；根据 r m 半径和周期都减半 ， B 、 D 正确 答案： 该课件由【语文公社】 变式训练 2 一电子和一质子 ，以相同的速度垂直于磁感线方向进入匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动，那么这两个粒子 ( D ) A 偏转方向相同 ， 半径相同 B 偏转方向不同 ， 半径相同 C 偏转方向相同 ， 半径不相同 D 偏转方向不同 ， 半径不相同 解析： 电子带负电 ， 质子带正电 ， 电荷量大小都是 1 10 19C ，根据左手定则 ， 两者受洛伦兹力方向不同 ， 所以偏转方向不同 ， 根据r m 两者速率相等 ， 质量不相等 该课件由【语文公社】 题型三 带
11、电粒子在磁场中做圆周运动规律的分析 1圆心的确定 如何确定圆心是解决问题的前提，也是解题的关键首先，应有一个最基本的思路：即圆心一定在与速度方向垂直的直线上圆心位置的确定通常有两种方法： (1)已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心 如图 (1)所示，图中 为出射点 该课件由【语文公社】 (2)已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心 如图 (2)所示， 该课件由【语文公社】 2 半径的确定和计算 利用平面几何关系 ， 求出该圆的
12、可能半径 ( 或圆心角 ) 并注意以下两个重要的几何特点： (1 ) 粒子速度的偏向 角 ( ) 等于回旋角 ( ) ， 并等于 与切线的夹角 ( 弦切角 ) 的 2 倍 ( 如图 ), 即 2 t . (2 ) 相对的弦切角 ( ) 相等 ， 与相邻的弦切角 ( ) 互补，即 1 8 0 . 该课件由【语文公社】 3 运动时间的确定 (1 ) 直接根据公式 tt求出运动时间 t . (2 ) 粒子在磁场中运动一周的时间为 T ， 当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为 时 ， 其运动时间可由下式表示： t2 T 或 t3 6 0 T . 4 带电粒子在匀强磁场中的偏转 (1 ) 穿过矩形磁场区 ， 如右图要先画好辅助线 ( 半径、速度及延长线 ) 偏转角由 s i n 移由 ( R y )2解出经历时间由 tm 该课件由【语文公社】
