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第五节 研究洛伦兹力孔子中学 高二物理备课组一、磁场对运动电荷有力的作用——这个力叫洛仑兹力。 在没有外磁场时,电子束是沿直线前进的。如果把射线管放在磁铁之间,让电子运动方向与磁场方向垂直,荧光屏上显示的电子束运动轨迹发生了偏转。思考一下,这说明了什么? 磁场对电流有安培力的作用,而电流是由电荷定向运动形成的。所以磁场对电流的安培力是磁场对运动电荷的作用力的宏观表现。即: 1.安培力是洛伦兹力的宏观表现. 2.洛伦兹力是安培力的微观本质。(一)、洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向符合左手定则:伸开左手,使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂直手心:磁感线垂直穿入 四指:指正电荷运动的方向拇指 :所指就是运动电荷所受洛伦兹力的方向。 或负电荷运动的反方向【例题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:【例题2】如图所示,在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线,则阴极射线将(  )A.向纸内偏 B.向纸外偏C.向下偏转 D.向上偏转D 1 2 3 4【例题3】关于带电粒子所受洛伦兹力 f、磁感应强度 B 和粒子速度 v 三者之间的关系,下列说法中正确的是(  )A.f、B、v 三者必定均相互垂直B.f 必定垂直于 B、v,但 B 不一定垂直 vC.B 必定垂直于 f,但 f 不一定垂直于 vD.v 必定垂直于 f,但 f 不一定垂直于 BB关于洛仑兹力的说明:1.洛仑兹力的方向垂直于v和B组成的平面。 洛仑兹力永远与速度方向垂直。2.洛仑兹力对电荷不做功3.洛仑兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小。(二)、洛伦兹力的大小【理论基础】 1.安培力是洛伦兹力的宏观表现; 2.洛伦兹力是安培力的微观本质。设:导线内单位体积内的电荷数为n,每个电荷的电量为q,电荷定向运动的速度为v,阴影部分导线内电荷数为N(1)当 v⊥B 时,f =qvB。(2)当 v∥B 时,f =0,即电荷运动方向与磁场平行时,不受洛伦兹力。(3)当 v=0 时,f =0,即静止电荷不受洛伦兹力。(4)当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向不垂直时,设夹角为θ,则f=qvBsinθ。 【例题4】 (单选) 关于电荷在磁场中的受力,下列说法中正确的是(  )A.静止的电荷一定不受洛伦兹力的作用,运动电荷 一定受到洛伦兹力的作用B.洛伦兹力的大小始终满足 f=qvBC.若电荷穿过某一空间而未发生偏转(不计其他力), 则此空间一定不存在磁场D.带电粒子运动方向与磁场平行时,一定不受洛伦 兹力的作用D• 【例题5】电子的速率v=3×10 m/s,垂直射入B=0.10 T的匀强磁场中,它受到的洛伦兹力是多大?6• 解:-19f=qvBf= 1.60×10 ×3×10 ×0.10N=4.8×10 N6-14【例题6】质量为m,带电量为q的带电粒子,以速率v垂直进入如图所示的匀强磁场中,恰好做匀速直线运动.求:磁场的磁感应强度及带电粒子的电性. 解:由于物体所受重力的方向竖直向下,所以洛伦兹力的方向一定竖直向上,这样才能使物体做匀速直线运动。物体带正电。• 三、课堂小结• 1、洛伦兹力的方向(左手定则)• 伸开左手,使拇指与四指在同一个平面内并跟四指• 垂直• 手心:磁感线垂直穿入• 四指:指向正电荷运动的方向(负电荷运动的反方向)• 拇指:所指的就是洛伦兹力安培力的方向。• • 2、洛伦兹力的大小• (1)当电荷运动的方向与磁场方向垂直时,f=qvB • (2)当 v∥B 时,f=0,即运动方向与磁场平行时,• 不受洛伦兹力• (3)当 v=0 时,f=0,即静止电荷不受洛伦兹力.• (4)当电荷运动的方向与磁场方向夹θ角时, 四、速度选择器在电、磁场中,若不计重力,则:1.速度选择器只选择速度,与电荷的正负无关;2.注意电场和磁场的方向搭配。A.带正电粒子必须沿 ab 方向从左侧进入,才能沿直线通过B.带负电粒子必须沿 ba 方向从右侧进入,才能沿直线通过C.不论粒子电性如何,沿 ab 方向从左侧进入,都能沿直线通过D.不论粒子电性如何,沿 ba 方向从右  图 3-5-4侧进入,都能沿直线通过如果粒子所具有的速率 v= (不计重力),则(  )【例题6】(双选)如图 3-5-4 是粒子速度选择器的原理图,EB速率v= 当正电粒子从左侧进入时,受到的电场力F向下,要粒子的速度v= ,无论是带正电还是负电,沿ab方向从左解析:根据速度选择器的原理,要保证粒子直线通过,则要满足电场力与洛伦兹力大小相等、方向相反,即 qE=qvB,EB洛伦兹力向上,两力大小相等、方向相反,故可直线通过场区;当负电粒子从左侧进入时,受到的电场力 F 向上,洛伦兹力向下,两力大小相等、方向相反,故仍可直线通过场区.显然只EB侧进入场区都能沿直线通过.当带电粒子从右侧进入时,无论是带正电还是负电,电场力与洛伦兹力都同向,将做曲线运动.答案:ACA. ,方向竖直向上B. ,方向水平向左【例题7】 如图 所示,空间有磁感应强度为 B,方向竖直向上的匀强磁场,一束电子流以初速度 v 从水平方向射入,为了使电子流经过磁场时不偏转(不计重力),则在磁场区域内必须同时存在一个匀强电场,这个电场的场强大小与方向应是(  ) B v B vC.Bv,垂直纸面向里D.Bv,垂直纸面向外解析:粒子直线通过,则要满足电场力与洛伦兹力大小相等、方向相反,即 qE=qBv,E=Bv,A、B 错.由左手定则得,洛伦兹力垂直纸面向里,电场力 F 垂直纸面向外;电子带负电,电场力与场强方向相反,故场强垂直纸面向里.答案:C 查看更多

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