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1、第一章磁场第三节洛伦兹力第三节洛伦兹力学习学习任务任务1通过实验，认识洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向。通过实验，认识洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向。2经经历历由由安安培培力力公公式式推推导导出出洛洛伦伦兹兹力力公公式式的的过过程程，进进一一步步体会矢量分析的方法。体会矢量分析的方法。3认识电子束的磁偏转，体会物理知识与科学技术的关系。认识电子束的磁偏转，体会物理知识与科学技术的关系。必备知识自主预习储备01 知识梳理知识梳理 知识点一洛伦兹力的方向知识点一洛伦兹力的方向1洛伦兹力洛伦兹力荷荷兰兰物物理理学学家家洛洛伦伦兹兹于于1895年年发发表表了了磁磁场场对对_的的作作用用力力公公式式，人们
2、称这种力为洛伦兹力。，人们称这种力为洛伦兹力。2洛伦兹力的方向判定洛伦兹力的方向判定左手定则左手定则伸开左手，拇指与其余四指伸开左手，拇指与其余四指_，且都与手掌处于同一，且都与手掌处于同一平平面面内，让磁感线垂直穿过内，让磁感线垂直穿过_，四指指向，四指指向_运动的运动的方方向向，那么，那么_所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。运动电荷运动电荷垂直垂直手心手心正电荷正电荷拇指拇指知识点二洛伦兹力的大小知识点二洛伦兹力的大小(1)当当v与与B成成角时：角时：F_(2)当当vB时：时：F_(3)当当vB时：时：F_qvB sin qvB0 基础自测基础自
3、测 1思考判断思考判断(正确的画正确的画“”“”，错误的画，错误的画“”)(1)电荷在磁场中一定受洛伦兹力。电荷在磁场中一定受洛伦兹力。()(2)洛伦兹力一定与电荷运动方向垂直。洛伦兹力一定与电荷运动方向垂直。()(3)电荷运动速度越大，它的洛伦兹力一定越大。电荷运动速度越大，它的洛伦兹力一定越大。()(4)带电粒子在磁场中做圆周运动时，速度越大，半径越大。带电粒子在磁场中做圆周运动时，速度越大，半径越大。()(5)带电粒子在磁场中做圆周运动时，速度越大，周期越大。带电粒子在磁场中做圆周运动时，速度越大，周期越大。()2如如图图所所示示，关关于于对对带带电电粒粒子子在在匀匀强强磁磁场场中中运运
4、动动的的方方向向描描述述正正确确的的是是()ABCDB 由左手定则判断知，由左手定则判断知，B正确。正确。3两两个个带带电电粒粒子子以以相相同同的的速速度度垂垂直直磁磁感感线线方方向向进进入入同同一一匀匀强强磁磁场场，两两粒粒子子质质量量之之比比为为14，电电荷荷量量之之比比为为12，则则两两带带电电粒粒子子受受洛洛伦伦兹力之比为兹力之比为()A21B11C12D14C 带带电电粒粒子子的的速速度度方方向向与与磁磁感感线线方方向向垂垂直直时时，洛洛伦伦兹兹力力FqvB，与电量成正比，与质量无关，与电量成正比，与质量无关，C正确。正确。关键能力情境探究达成02考点1对洛伦兹力的理解考点2洛伦兹力
5、作用下带电体的运动分析(1)如如图图乙乙所所示示是是把把阴阴极极射射线线管管放放入入磁磁场场中中的的情情形形，电电子子束束偏偏转转方方向向是是怎怎样样的的？如如果果把把通通有有与与电电子子运运动动方方向向相相同同的的电电流流的的导导线线放放入入该位置，则所受安培力的方向怎样该位置，则所受安培力的方向怎样？(2)将磁铁的将磁铁的N极、极、S极交换位置，极交换位置，电子电子束束有什么变化，说明了什么？有什么变化，说明了什么？提示提示：(1)电子束向下偏转；通电导线受力向上。电子束向下偏转；通电导线受力向上。(2)两两极极交交换换位位置置，电电子子束束偏偏转转的的方方向向与与原原来来相相反反，表表明
6、明电电子子束束受受力力方向与磁场方向有关方向与磁场方向有关。2洛伦兹力与安培力的区别和联系洛伦兹力与安培力的区别和联系区别区别联系联系洛洛伦伦兹兹力力是是指指单单个个运运动动电电荷荷所所受受到到的的磁磁场场力力，而而安安培培力力是是指指电电流流(即即大大量量定定向向移移动的电荷动的电荷)所受到的磁场力所受到的磁场力洛洛伦伦兹兹力力永永不不做做功功，而而安安培力可以做功培力可以做功安安培培力力是是洛洛伦伦兹兹力力的的宏宏观观表表现现，洛洛伦兹力是安培力的微观解释伦兹力是安培力的微观解释大大小小关关系系：F安安NF洛洛(N是导体中定向运动的电荷数是导体中定向运动的电荷数)方方向向关关系系：洛洛伦伦
7、兹兹力力与与安安培培力力的的方方向向特特点点一一致，均可用左手定则进行判断致，均可用左手定则进行判断3洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力与电场力的比较项目项目洛伦兹力洛伦兹力电场力电场力性质性质磁磁场场对对在在其其中中运运动动的电荷的作用力的电荷的作用力电场对放入其中电荷的作用力电场对放入其中电荷的作用力产生条件产生条件v0且且v不与不与B平行平行电场中无论电荷处于何种状态电场中无论电荷处于何种状态F0大小大小FqvB(vB)FqE方向方向满满足足左左手手定定则则，FB、Fv正正电电荷荷受受力力方方向向与与电电场场方方向向相相同同，负电荷受力方向与电场方向相反负电荷受力方向与电场方向相反项目项目洛
8、伦兹力洛伦兹力电场力电场力做功情况做功情况 任何情况下都不做功任何情况下都不做功可可能能做做正正功功、负负功功，也也可可能能不做功不做功作用效果作用效果只只改改变变电电荷荷运运动动的的速速度度方方向，不改变速度大小向，不改变速度大小既既可可以以改改变变电电荷荷运运动动的的速速度度大大小小，也也可可以以改改变变电电荷荷运运动动的方向的方向【典典例例1】如如图图所所示示，各各图图中中匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度均均为为B，带带电电粒粒子子的的速速率率均均为为v，所所带带电电量量均均为为q，试试求求出出各各图图中中带带电电粒粒子子所所受受洛洛伦伦兹兹力力的的大大小，并标出洛伦兹力的方向小
9、，并标出洛伦兹力的方向。1洛洛伦伦兹兹力力方方向向与与安安培培力力方方向向一一样样，都都根根据据左左手手定定则则判判断断，但但应应注注意以下三点：意以下三点：(1)洛伦兹力必垂直于洛伦兹力必垂直于v、B方向决定的平面。方向决定的平面。(2)v与与B不不一一定定垂垂直直，当当不不垂垂直直时时，磁磁感感线线不不再再垂垂直直穿穿过过手手心心，如如典典例例1中乙图所示情况。中乙图所示情况。(3)当运动电荷带负电时，四指应指向其运动的反方向。当运动电荷带负电时，四指应指向其运动的反方向。2利用利用FqvB sin 计算计算F的大小时，必须明确的大小时，必须明确的意义及大小的意义及大小。C 使使电电子子束
10、束经经过过磁磁场场时时不不偏偏转转，垂垂直直运运动动方方向向合合力力必必须须为为零零，又又由由左左手手定定则则判判断断出出电电子子所所受受洛洛伦伦兹兹力力方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向里里，故故所所受受电电场场力力方方向向必必须须垂垂直直于于纸纸面面向向外外，且且与与洛洛伦伦兹兹力力等等大大，即即qEqvB，故故EvB；电电子子带带负负电电，所所以以电电场场方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向里里。故故C正正确确。考点考点2洛伦兹力作用下带电体的运动分析洛伦兹力作用下带电体的运动分析1带电粒子在匀强磁场中做直线运动的两种情景带电粒子在匀强磁场中做直线运动的两种情景(1)速速度度方方向向与与磁磁场
11、场平平行行，不不受受洛洛伦伦兹兹力力作作用用，可可做做匀匀速速直直线线运运动动，也可在其他力作用下做变速直线运动。，也可在其他力作用下做变速直线运动。(2)速速度度方方向向与与磁磁场场不不平平行行，且且洛洛伦伦兹兹力力以以外外的的各各力力均均为为恒恒力力，若若轨轨迹迹为为直直线线，则则必必做做匀匀速速直直线线运运动动，带带电电粒粒子子所所受受洛洛伦伦兹兹力力也也为为恒力恒力。【典典 例例 2】质质 量量 为为 0.1 g的的 小小 物物 块块，带带 有有 510-4C的的电电量量，放放在在倾倾角角为为30的的绝绝缘缘光光滑滑斜斜面面上上，整整个个斜斜面面置置于于0.5 T的的匀匀强强磁磁场场中
12、中，磁磁场场方方向向如如图图所所示示，物物块块由由静静止止开开始始下下滑滑，滑滑到到某某一一 位位 置置 时时，物物 块块 开开 始始 离离 开开 斜斜 面面(设设 斜斜 面面 足足 够够 长长，g取取 10 m/s2，结果保留三位有效数字，结果保留三位有效数字)。问：。问：(1)物块带电性质如何？物块带电性质如何？解析解析 由由左手定则可知，物块带负电荷。左手定则可知，物块带负电荷。答案答案 负电负电解决带电体在洛伦兹力作用下运动问题的基本思路解决带电体在洛伦兹力作用下运动问题的基本思路(1)正正确确的的受受力力分分析析，除除重重力力、弹弹力力、摩摩擦擦力力外外，要要特特别别注注意意洛洛伦伦
13、兹兹力的分析。力的分析。(2)正正确确分分析析物物体体的的运运动动状状态态，找找出出物物体体的的速速度度、位位置置及及其其变变化化特特点点，分析运动过程。，分析运动过程。(3)恰恰当当灵灵活活地地运运用用力力学学中中的的定定理理、定定律律。学学会会把把“电电学学”问问题题“力力学学”化化。学习效果随堂评估自测031关于电荷在磁场中的受力，下列说法正确的是关于电荷在磁场中的受力，下列说法正确的是()A静静止止的的电电荷荷一一定定不不受受洛洛伦伦兹兹力力的的作作用用，运运动动电电荷荷一一定定受受洛洛伦伦兹兹力的作用力的作用B洛伦兹力的方向有可能与磁场方向平行洛伦兹力的方向有可能与磁场方向平行C洛伦
14、兹力的方向一定与带电粒子的运动方向垂直洛伦兹力的方向一定与带电粒子的运动方向垂直D带电粒子运动方向与磁场方向平行时，可能受洛伦兹力的带电粒子运动方向与磁场方向平行时，可能受洛伦兹力的作用作用1 12 23 34 4C 由由fqvB sin，当当Bv时时，f0；当当v0时时，f0，故故A、D错错误误；由由左左手手定定则则知知，f一定垂直于一定垂直于B且垂直于且垂直于v，故，故B错误，错误，C正确。正确。2如如图图所所示示是是阴阴极极射射线线管管示示意意图图。接接通通电电源源后后，电电子子射射线线由由阴阴极极沿沿x轴轴方方向向射射出出。在在荧荧光光屏屏上上会会看看到到一一条条亮亮线线。要要使使荧荧
15、光光屏屏上上的的亮亮线线向向下下(z轴负方向轴负方向)偏转，在偏转，在下列下列措施措施中可采用的是中可采用的是()A加一磁场，磁场方向沿加一磁场，磁场方向沿z轴负方向轴负方向B加一磁场，磁场方向沿加一磁场，磁场方向沿y轴正方向轴正方向C加一电场，电场方向沿加一电场，电场方向沿z轴负方向轴负方向D加一电场，电场方向沿加一电场，电场方向沿y轴正方轴正方向向1 12 23 34 4B 根根据据左左手手定定则则可可知知，A所所述述情情况况，电电子子受受力力沿沿y轴轴负负向向，A错错误误；B所所述述情情况况，电电子子受受洛洛伦伦兹兹力力沿沿z轴轴负负方方向向，B正正确确；根根据据负负电电荷荷受受电电场场
16、力力方方向向与与电电场场方方向向相相反反，C所所述述电电场场会会使使电电子子向向z轴轴正正方方向向偏偏转转，C错误；错误；D所述电场使电子向所述电场使电子向y轴负方向偏转，轴负方向偏转，D错误。错误。1 12 23 34 43初初速速度度为为v0的的电电子子，沿沿平平行行于于通通电电长长直直导导线线的的方方向向射射出出，直直导导线线中中电电流流方方向向与与电子的初始运动方向如图所示，则电子的初始运动方向如图所示，则()A电子将向右偏转，速率不变电子将向右偏转，速率不变B电子将向左偏转，速率改变电子将向左偏转，速率改变C电子将向左偏转，速率不变电子将向左偏转，速率不变D电子将向右偏转，速率改变电子将向右偏转，速率改变A 由由右右手手定定则则判判定定直直线线电电流流右右侧侧磁磁场场的的方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里，再再根根据据左左手手定定则则判判定定电电子子所所受受洛洛伦伦兹兹力力向向右右，由由于于洛洛伦伦兹兹力力不不做做功功，故故电电子子动动能能不不变变，电子电子的速度大小不变，仅速度方向改变，故的速度大小不变，仅速度方向改变，故A正确。正确。1 12 23 34 44如如图图所所示
