高中物理洛仑兹力(精选)
高中物理-洛伦兹力
洛伦兹力洛伦兹力是带电粒子在磁场中运动时受到的磁场力。
洛伦兹力f的大小等于Bvq，其最大的特点就是与速度的大小相关，这是高中物理中少有的一个与速度相关的力。
我们从力的大小、方向、与安培力关系这三个方面来研究洛伦兹力。
洛伦兹力的大小⒈当电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力的大小f=Bvq；高中物理网建议同学们用小写的f来表示洛伦兹力，以便于和安培力区分。
⒉磁场对静止的电荷无作用力，磁场只对运动电荷有作用力，这与电场对其中的静止电荷或运动电荷总有电场力的作用是不同的。
⒊当时电荷沿着（或逆着）磁感线方向运行时，洛伦兹力为零。
⒋当电荷运动方向与磁场方向夹角为θ时，洛伦兹力的大小f=Bvqsinθ；洛伦兹力的方向⒈用左手定则来判断：让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动方向的反方向），大拇指指向就是洛伦兹力的方向。
⒉无论v与B是否垂直，洛伦兹力总是同时垂直于电荷运动方向与磁场方向。
洛伦兹力的特点洛伦兹力的方向总与粒子运动的方向垂直，洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，故洛伦兹力永远不会对v有积分，即洛伦兹力永不做功。
安培力和洛伦兹力的关系洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，安培力是磁场对通电导线的作用力，两者的研究对象是不同的。
安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观实质。
两者之间的推导请阅读《安培力与洛伦兹力》对洛伦兹力和安培力的联系与区别，可从以下几个方面理解：1.安培力大小为F＝ILB，洛伦兹力大小为F＝qvB。
安培力和洛伦兹力表达式虽然不同，但可互相推导，相互印证。
2.洛伦兹力是微观形式，安培力是宏观表现。
洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受的洛伦兹力的宏观表现。
3.尽管安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受的洛伦兹力的宏观表现，但也不能认为定培力就简单地等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样认为。
高中物理：洛伦兹力
高中物理：洛伦兹力
1．洛伦兹力的特点
(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向共同确定的平面，所以洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，即洛伦兹力永不做功．
(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化．
(3)用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，要注意将四指指向电荷运动的反方向．
2．洛伦兹力与安培力的联系及区别
(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力．
(2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功．
例1图7中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是()
图7
A．向上B．向下
C．向左D．向右
①大小相同的电流；②向外运动．
答案B
解析根据安培定则及磁感应强度的矢量叠加，可得O点处的磁场向左，再根据左手定则判断带电粒子受到的洛伦兹力向下．
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高中物理选修2-1洛伦兹力
练习3，一半径为R的 半圆形光滑绝缘滑轨
置于垂直向里的匀强 磁场B中．一带电量 +q，质量m的小球在 A点无初速释放，沿 滑轨运动．在运动过
程中，小球在最低点
时对滑轨的压力为：
（设整个运动过程小 球不离开轨道）
mgR
1 2
mV
2
N mg f mV 2 R
f BqV
左手定则：伸开左手，使大拇 指跟其余四指垂直，且处于同 一平面内，把手放于磁场中， 让磁感线垂直穿入手心，四指 指向正电荷运动方向，那么， 拇指所指的方向就是正电荷所 受洛伦玆力的方向。
注意：左手定则中四指方向应 与正电荷的移动方向相同，与 负电荷的运动方向相反。
设在一磁感强度为B的匀强磁场中，垂直于 磁场方向放入一段长为L通电直导线，横截 面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n， 每个电荷的电量为q，定向移动的速率为v。 试推导每个电荷所受洛仑兹力的大小
T 3mg Bq 2gR
小结
洛伦兹力的概念：运动电荷在磁场中 受到的作用力。
通电导线在磁场中所受到的安培力是 大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。
洛伦兹力的方向由左手定则判定
1、正电荷的运动方向与电流方向相同， 负电荷运动方向与电流方向相反。
2、洛伦兹力垂直于ν与Β所在的平面
洛伦兹力的大小
1.当电荷运动方向与磁场方向垂直
（v⊥B）时，f=qvB.
2.当电荷的运动方向与磁场方向平行 （v//B)时，电荷不受洛伦兹力.
洛伦兹力对运动电荷不做功
区分带电粒子在电场和在磁场中受力 情况不同
带电粒子置于电场中必受电场力，与运动状 态无关，但在磁场中洛伦兹力的大小和方向 与运动状态有关
「高中物理」洛伦兹力的性质
「高中物理」洛伦兹力的性质『基础知识』一、洛仑兹力的大小和方向1、洛仑兹力的概念：磁场对运动电荷的作用力叫洛仑兹力。
2、洛仑兹力的大小。
（1）洛仑兹力计算式为F＝qvBsinθ，其中θ为v与B之间的夹角；（2）当θ＝0°时，v∥B，F＝0；当θ＝90°时，v⊥B，F最大，最大值Fmax＝qvB。
3、洛仑兹力的方向。
（1）洛仑兹力的方向用左手定则判定：伸开左手，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入掌心，四指指向正电荷的运动方向，那么，大拇指所指的方向就是正电荷所受洛仑兹力的方向；如果运动电荷为负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向。
（2）F、v、B三者方向间的关系。
已知v、B的方向，可以由左手定则确定F的唯一方向：F⊥v、F⊥B、则F垂直于v和B所构成的平面；但已知F和B的方向，不能唯一确定v的方向，由于v可以在v 和B所确定的平面内与B成不为零的任意夹角，同理已知F和v的方向，也不能唯一确定B的方向。
二、洛仑兹力的特性1、洛仑兹力计算公式F洛＝qvB可由安培力公式F安=BIL和电流的微观表达式I＝nqvS共同推导出：F安＝BIL＝B（nqvS）L＝（nSL）qvB，而导体L中运动电荷的总数目为N＝nsL，故每一个运动电荷受洛伦兹力为F洛＝F安/N＝qvB。
安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。
2、无论电荷的速度方向与磁场方向间的关系如何，洛仑兹力的方向永远与电荷的速度方向垂直，因此洛仑兹力只改变运动电荷的速度方向，不对运动电荷做功，也不改变运动电荷的速率和动能。
所以运动电荷垂直磁感线进入匀强磁场仅受洛仑磁力作用时，一定作匀速圆周运动。
3、洛仑兹力是一个与运动状态有关的力，这与重力、电场力有较大的区别，在匀强电场中，电荷所受的电场力是一个恒力，但在匀强磁场中，若运动电荷的速度大小或方向发生改变，洛仑兹力是一个变力。
物理洛伦兹力-概述说明以及解释
物理洛伦兹力-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在物理学中，洛伦兹力是一种与带电粒子在电场和磁场中的相互作用有关的力。
这种力是由19世纪的荷兰物理学家洛伦茨提出的，他发现当带电粒子移动时，会受到电场和磁场的双重影响，从而产生一种受力。
洛伦茨力的存在和性质对于解释许多物理现象和现代科学的发展都至关重要。
本文将会对洛伦兹力的概念、公式以及其在物理学中的应用进行深入探讨，同时也将探讨洛伦兹力在现代科学中的作用以及展望其未来的发展。
通过本文的阐述，读者将能更全面地了解洛伦兹力对于物理学和科学发展的重要性。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将分为以下几个部分来详细介绍物理洛伦兹力的相关概念、公式和应用。
首先，在引言部分将对物理洛伦兹力进行简要概述，介绍文章的结构和目的。
接下来，在正文部分将详细解释洛伦兹力的概念，介绍洛伦兹力的公式以及讨论洛伦兹力在实际应用中的重要性。
最后，在结论部分将总结洛伦兹力在物理学中的重要性，并探讨其在现代科学中的作用，展望未来洛伦兹力的发展方向。
通过以上分析和讨论，读者将能够更深入地了解物理洛伦兹力的相关知识，为其在科学研究和实践中的应用提供更多参考和启发。
1.3 目的本文的主要目的是探讨物理学中的洛伦兹力，并深入了解其在电磁学和磁场中的重要性。
通过对洛伦兹力的概念、公式和应用进行全面的分析和讨论，我们希望读者能够更加深入地理解洛伦兹力在物理学领域中的作用和意义。
此外，本文也将探讨洛伦兹力在现代科学研究中的应用以及未来的发展趋势，以便读者能够更好地认识和理解这一重要力学概念的前沿研究和应用领域。
通过阐述洛伦兹力的重要性和影响，本文旨在引发读者对物理学领域的兴趣和思考，促进科学研究和相关学科的发展。
2.正文2.1 洛伦兹力的概念洛伦兹力是指在电磁场中，带电粒子受到的力。
这个力是由荷电粒子在电场和磁场中相互作用而产生的。
洛伦兹力的大小和方向取决于带电粒子的电荷量、速度以及电场和磁场的强度。
高二物理洛伦兹力
洛伦兹力【典型例题1】磁场对电流有力的作用，而电流是由电荷的定向运动形成的，因此，我们自然会想到：这个力可能是作用在运动电荷上的，作用在整根导线上的力，只不过是作用在运动电荷上的力的宏观表现。
后来实验证明了这一点。
我们把磁场对运动电荷的作用力称为洛仑兹力。
设在磁感应强度为B （T ）的匀强磁场中，垂直于磁场方向放入一段长为L （m ）的通电导线，每米导线中有n 个自由电荷，每个自由电荷的电量为q （C ），定向运动的速度为v （m/s ），试由安培力公式推导出计算洛仑兹力的公式。
解答：导线中的电流强度应为I ＝nqv ，整根导线所受的安培力为F ＝BIL ＝BLnqv ，所以每个运动电荷所受磁场力应为f ＝F N ＝BLnqv Ln＝Bqv 。
【典型例题2】如图63-1所示，摆球带负电的单摆在匀强磁场中摆动，摆动平面与磁场方向垂直，摆球每次通过平衡位置O 时相同的物理量有（ ）（A ）摆球受到的磁场力， （B ）悬线对摆球的拉力， （C ）摆球的动能， （D ）摆球的动量。
解答：因为洛伦兹力不做功，所以摆球两次经过O 点时的速度大小相等，则摆球每次通过平衡位置O 时的动能相同，（C ）正确。
而向左通过和向右通过时速度方向不同，因此动量也不同，（D ）错误。
摆球受到的磁场力大小为Bqv ，每次经过平衡位置O 时磁场力大小是相等的，但从左向右经过时所受磁场力方向向下，而从右向左经过时所受磁场力方向向上，因此所受磁场力不同，（A ）错误。
从左向右通过最低点时有：T 1－mg －Bqv ＝m v 2R， 而从右向右左通过最低点时有：T 2－mg ＋Bqv ＝m v 2R，可见悬线对摆球的拉力大小不相等，（B ）错误。
故应选（C ）。
【典型例题3】如图63-2所示，电子电量和质量分别为e 和m ，电子以速率v在匀强磁场中从P 点沿半圆弧运动到Q 点，PQ 间的距离为L ，则在电子运动的区域中匀强磁场的方向是_______________，磁感应强度的大小为_______________，电子由P 运动到Q 所用的时间是_______________。
高中物理选择性必修件洛伦兹力的应用
在微观尺度上，洛伦兹力可以用来操控微小颗粒和细胞等物体。通过精确控制磁场和电流，可以实现微纳物体的精确 定位、移动和旋转等操作，为生物医学、纳米科技等领域提供新的技术手段。
洛伦兹力在量子计算中的应用
量子计算是一种基于量子力学原理的计算方式，具有超强的计算能力和信息处理能力。在量子计算中， 洛伦兹力可以用来操控量子比特的状态和演化过程，为实现高效、可靠的量子计算提供有力支持。
06
总结回顾与思考题
关键知识点总结回顾
洛伦兹力的定义和性质
洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，其大小与电荷量、 速度、磁感应强度有关，方向遵循左手定则。
洛伦兹力的应用
洛伦兹力在电磁学、粒子物理等领域有广泛应用，如质谱 仪、粒子加速器等。
洛伦兹力与安培力的关系
安培力是洛伦兹力的宏观表现，当导线中电流方向与磁场 方向不平行时，导线受到的安培力实际上是导线中运动电 荷受到的洛伦兹力的合力。
磁约束聚变原理简介
磁约束聚变是利用强磁场将高温等离子体约束在特定空间内，以实现核聚变反应的 一种方法。
在磁约束聚变中，高温等离子体被强磁场约束成环形或球形，以达到高温高压条件 ，从而引发核聚变反应。
磁约束聚变具有清洁、高效、可持续等优点，是未来能源发展的重要方向之一。
环形磁场对等离子体约束效果分析
能量守恒
根据能量守恒定律，电磁感应过程中 系统总能量保持不变。即机械能的减 少等于电能的增加，总能量保持不变 。
03
洛伦兹力在粒子加速器中应用
粒子加速器原理简介
粒子加速器是一种利用电磁场将带电粒子 加速到高能量的装置。
粒子加速器的基本原理是利用电场或磁场 对带电粒子施加力，使其获得动能。
高二物理：9洛伦兹力
磁场对运动电荷的作用 1．洛伦兹力的大小和方向（1）洛伦兹力大小的计算公式：F qvB =sin θ其中θ为v 与B 之间的夹角，当v 与B 垂直时，F qvB =；当v 与B 平行时，0F =，此时电荷不受洛伦兹力作用．（2）洛伦兹力的方向：、、F v B 方向间的关系，用左手定则来判断．注意：四指指向为正电荷的运动方向或负电荷运动方向的反方向；洛伦兹力既垂直于B 又垂直于v ，即垂直于B 与v 决定的平面． （3）洛伦兹力的特征①洛伦兹力与电荷的运动状态有关．当0v =时，0F =，即静止的电荷不受洛伦兹力．②洛伦兹力始终与电荷的速度方向垂直，因此，洛伦兹力只改变运动电荷的速度方向，不对运动电荷做功，不改变运动电荷的速率和动能．2．洛伦兹力与安培力的关系（1）洛伦兹力是单个运动电荷受到的磁场力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷所受洛伦兹力的宏观表现．（2）洛伦兹力永不做功，而安培力可以做功． 3考试要求第九讲 洛伦兹力知识点睛4在带电粒子只受洛伦兹力作用、重力可以忽略的情况下，其在匀强磁场中有两种典型的运动（1）若带电粒子的速度方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力，做匀速直线运动．（2）若带电粒子的速度方向与磁场方向垂直，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动，其运动所需的向心力即洛伦兹力．几个重要的关系式：①向心力公式：2vqvB mr=②轨道半径公式：mvrBq=③周期公式：2mTBqπ=频率12BqfT mπ==④角频率2qBT mπω==可见T与v及r无关，只与B及粒子的比荷有关．荷质比qm相同的粒子在同样的匀强磁场中，、T f和ω相同．磁场中的运动基础题【例1】带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。
下列表述正确的是（）A．洛伦兹力对带电粒子做功B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能C．洛伦兹力的大小与速度无关D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向【例2】两个粒子，带电荷量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动，则（）A．若速度相等，则半径必相等B．若质量相等，则周期必相等C．若动量大小相等，则半径必相等D．若动能相等，则周期必相等例题精讲【例3】 【2009崇文一模】如图所示，在通电直导线下方有一质子沿平行导线方向以速度v 向左运动，则下列说法中正确的是（ ） A ．质子将沿轨迹Ⅰ运动，半径越来越小 B ．质子将沿轨迹Ⅰ运动，半径越来越大 C ．质子将沿轨迹Ⅱ运动，半径越来越小 D ．质子将沿轨迹Ⅱ运动，半径越来越大【例4】 在半径为r 的圆形空间内有一匀强磁场，一带电粒子以速度v 从A 沿半径方向入射，并从C 点射出，如图所示（O 为圆心）．已知120AOC ∠=︒．若在磁场中，粒子只受洛伦兹力作用，则粒子在磁场中运行的时间：（ ）A ．23rvπ BC ．3rvπ D【例5】 一个质量为m 电荷量为q 的带电粒子从x 轴上的P （a ，0）点以速度v ，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y 轴射出第一象限。
高中物理选择性必修件洛伦兹力的应用实例
洛伦兹力在电磁感应中作用机制
洛伦兹力
运动电荷在磁场中所受到的力，其方向垂直于磁场方向和电 荷运动方向所构成的平面，大小与电荷量、电荷运动速度和 磁场强度有关。
作用机制
当导体在磁场中运动时，其中的自由电荷会受到洛伦兹力的 作用，从而在导体两端产生感应电动势。如果导体回路闭合 ，则会在回路中产生感应电流。洛伦兹力是电磁感应现象中 的重要因素之一。
洛伦兹力在电磁波传播中作用
洛伦兹力是电磁波传播的 基础，它使得电场和磁场 能够相互激发并在空间中 传播。
在电磁波传播过程中，电 场和磁场不断变化，产生 洛伦兹力，使得电磁波能 够不断向前传播。
洛伦兹力的大小与电磁波 的频率、振幅和传播介质 有关。
实例分析：天线辐射原理
天线是电磁波辐射和接收的装置，其工作原理基于洛 伦兹力。
产生向心加速度
洛伦兹力作为向心力，使带电粒子产 生向心加速度，从而改变粒子的运动 轨迹。
实例分析：回旋加速器原理
加速电场
在回旋加速器中，两个D 形金属盒间的缝隙中产生 匀强电场，使带电粒子在 缝隙中受到电场力的作用
而加速。
偏转磁场
D形金属盒处于匀强磁场中 ，带电粒子在磁场中受到 洛伦兹力的作用而偏转，
学生自我评价报告
知识掌握情况
通过本次课程的学习，我对洛伦兹力的概念、公式及其应用有了更深入的理解，能够运用 所学知识解决相关问题。
学习方法与效率
我认为自己在课堂上能够积极参与讨论，及时提出疑问并寻求解答，这对于加深理解和记 忆非常有帮助。同时，我也注重课后的复习和巩固，通过做题和总结来加深对知识点的掌 握。
多做练习题巩固知识
通过大量的练习可以加深对知识点的理解和掌握，提高解题能力和思维水平。建议学生多做相关练习题，注重解题思 路和方法的总结与归纳。
高中物理洛仑兹力共31页
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪Hale Waihona Puke 28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
31
16、云无心以出岫，鸟倦飞而知还。 17、童孺纵行歌，斑白欢游诣。 18、福不虚至，祸不易来。 19、久在樊笼里，复得返自然。 20、羁鸟恋旧林，池鱼思故渊。
高中物理洛仑兹力
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
高中物理选择性必修件洛伦兹力
结构
回旋加速器主要由两个D形金属盒、高频 交流电源、磁体等部分组成。其中，两个 D形金属盒分别与交流电源的两极相连， 形成加速电场；磁体则提供匀强磁场，使 带电粒子在其中做匀速圆周运动。
04 洛伦兹力在电磁 感应中作用
法拉第电磁感应定律内容及应用
法拉第电磁感应定律内容
当穿过回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电动势，感应电动势的大小与穿 过回路的磁通量对时间的变化率成正比。
右手定则
伸开右手，使拇指与其余四指垂直且在同一平面内，让磁感 线从掌心进入，拇指指向导体运动的方向，四指所指的方向 就是感应电流的方向。
洛伦兹力与安培力关系
联系
洛伦兹力和安培力之间的联系是它们都是磁场对运动电荷的作用力。安培力是洛 伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质。
区别
安培力是通电导线在磁场中受到的作用力，而洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到 的作用力。安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，而洛伦兹力的 方向只跟磁场方向垂直，跟速度方向不一定垂直。
4. 通过示波器观察带 电粒子在回旋加速器 中的运动轨迹和速度 变化。
THANKS
感谢观看
观察阴极射线管中电子束偏转实验
01
3. 改变磁场方向或强度，观察电 子束偏转的变化。
02
4. 记录实验数据，分析实验结果 。
测量电子比荷实验设计思路
实验目的
通过测量电子在电场和磁场中的偏转情况，计算电子的 比荷。
实验器材
阴极射线管、亥姆霍兹线圈、电源、电流表、电压表、 测量尺等。
测量电子比荷实验设计思路
洛伦兹力使带电粒子偏转
1 2
带电粒子在磁场中偏转
当带电粒子以一定速度进入磁场时，会受到洛伦 兹力的作用而发生偏转。
洛伦兹力经典例题(有解析)
洛仑兹力典型例题〔例1〕一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场．粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变）．从图中情况可以确定[ ]A．粒子从a到b，带正电B．粒子从b到a，带正电C．粒子从a到b，带负电D．粒子从b到a，带负电R=mv／qB，由于q不变，粒子的轨道半径逐渐减小，由此断定粒子从b到a运动．再利用左手定则确定粒子带正电．〔答〕B．〔例2〕在图中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场．已知从左方水平射入的电子，穿过这区域时未发生偏转，设重力可忽略不计，则在这区域中的E和B的方向可能是[ ]A．E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相同B．E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相反C．E竖直向上，B垂直纸面向外D．E竖直向上，B垂直纸面向里〔分析〕不计重力时，电子进入该区域后仅受电场力F E和洛仑兹力F B作用．要求电子穿过该区域时不发生偏转电场力和洛仑兹力的合力应等于零或合力方向与电子速度方向在同一条直线上．当E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相同时，洛仑兹力F B等于零，电子仅受与其运动方向相反的电场力F E作用，将作匀减速直线运动通过该区域．当E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相反时，F B=0，电子仅受与其运动方向相同的电场力作用，将作匀加速直线运动通过该区域．当E竖直向上，B垂直纸面向外时，电场力F E竖直向下，洛仑兹力F B动通过该区域．当E竖直向上，B垂直纸面向里时，F E和F B都竖直向下，电子不可能在该区域中作直线运动．〔答〕A、B、C．〔例3〕如图1所示，被U=1000V的电压加速的电子从电子枪中发射出来，沿直线a方向运动，要求击中在α=π／3方向，距枪口d=5cm的目标M，已知磁场垂直于由直线a和M所决定的平面，求磁感强度．〔分析〕电子离开枪口后受洛仑兹力作用做匀速圆周运动，要求击中目标M，必须加上垂直纸面向内的磁场，如图2所示．通过几何方法确定圆心后就可迎刃而解了．〔解〕由图得电子圆轨道半径r=d／2sinα．〔说明〕带电粒子在洛仑兹力作用下做圆周运动时，圆心位置的确定十分重要．本题中通过几何方法找出圆心——PM的垂直平分线与过P点垂直速度方向的直线的交点O，即为圆心．当带电粒子从有界磁场边缘射入和射出时，通过入射点和出射点，作速度方向的垂线，其交点就是圆心．〔例4〕两块长为L、间距为d的平行金属板水平放置，处于方向垂直纸面向外、磁感强度为B的匀强磁场中，质量为m、电量为e的质子从左端正中A处水平射入（如图）．为使质子飞离磁场而不打在金属板上，入射速度为____．〔分析〕审清题意可知，质子临界轨迹有两条：沿半径为R的圆弧AB及沿半径为r的圆弧AC．〔解〕根据R2=L2+（R－d／2）2，得〔说明〕若不注意两种可能轨迹，就会出现漏解的错误．〔例5〕三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图1长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°．则它们在磁场中运动时间之比为[ ]A．1∶1∶1B．1∶2∶3C．3∶2∶1〔分析〕同种粒子以不同速度射入同一匀强磁场中后，做圆运动的周期相同．由出射方向对入射方向的偏角大小可知，速度为v1的粒子在磁场中的为了进一步确定带电粒子飞经磁场时的偏转角与时间的关系，可作一般分析．如图2，设带电粒子在磁场中的轨迹为曲线MN．通过入射点和出射点作速度方向的垂线相交得圆心O．由几何关系知，圆弧MN所对的圆心角等于出射速度方向对入射速度方向的偏角α．粒子通讨磁场的时间因此，同种粒子以不同速度射入磁场，经历的时间与它们的偏角α成正比，即t1∶t2∶t3＝90°∶60°∶30°=3∶2∶1．〔答〕C．〔例6〕在xoy平面内有许多电子（质量为m、电量为e），从坐标O不断以相同速率v0沿不同方向射入第一象限，如图1所示．现加一个垂直于xoy平面向内、磁感强度为B的匀强磁场，要求这些电子穿过磁场后都能平行于x轴向x 正方向运动，求符合该条件磁场的最小面积．从O点射入的电子做1／4圆周运动后（圆心在x轴上A点）沿x正方向运动，轨迹上任一点均满足坐标方程（R－x）2 + y2 = R2，①如图2中图线I；而沿与x轴任意角α（90°＞α＞0°）射入的电子转过一段较短弧，例如OP或OQ等也将沿x正方向运动，于是P点（圆心在A′）、Q 点（圆心在A″）等均满足坐标方程x2 +（R－y）2 = R2．②更应注意的是此方程也恰是半径为R、圆心在y轴上C点的圆Ⅱ上任一点的坐标方程．数学上的相同规律揭示了物理的相关情景．〔解〕显然，所有射向第一象限与x轴成任意角的电子，经过磁场一段圆弧运动，均在与弧Ⅱ的交点处开始向x轴正方向运动，如图中P、Q点等．故该磁场分布的最小范围应是Ⅰ、Ⅱ两圆弧的交集，等效为图3中两弓形面积之和，即〔例7〕如图1所示，一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场．现从矩形区域ad边的中点O处垂直磁场射入一速度方向跟ad边夹角为30°、大小为v0的带电粒子．已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，重力影响忽略不计．（1）试求粒子能从ab边上射出磁场的v0的大小范围？（2）问粒子在磁场中运动的最长时间是多少？）在这种情况下，粒子从磁场区域的某条边射出，试求射出点在这条边上的范围．〔分析〕设带电粒子在磁场中正好经过cd边（相切），从ab边射出时速度为v1，轨迹如图2所示．有以下关系：据几何关系分析得R1=L．②又设带电粒子在磁场中正好经过．ab边(相切），从ad边射出时速度为V2，则〔解〕因此，带电粒子从ab边射出磁场的v0的大小范围为：v1≥v0≥v2，（2）带电粒子在磁场中的周期带电粒子在磁场中运动轨迹占圆周比值最大的，运动时间最长．据几何间．〔例8〕如图所示，在一矩形区域内存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场．电场强度为E、磁感应强度为B，复合场的水平宽度d，竖直方向足够长．现有一束电量为q、质量为m的α粒子，初速度v0各不相同，沿电场方向进入场区，能逸出场区的α粒子的动能增量△E k为[ ]A．q（B+E）d B．qEd／B C．Eqd〔分析〕α粒子重力可以忽略不计．α粒子进入电磁场时，除受电场力外还受到洛仑兹力作用，因此α粒子速度大小变化，速度方向也变化．洛仑兹力对电荷不做功，电场力对电荷做功．运动电荷从左进从右出．根据动能定理W=△E k，即△E K=Eqd，选项C正确．如果运动电荷从左进左出，电场力做功为零，那么选项D正确．〔例9〕如图1所示，在空间存在着水平方向的匀强磁场和竖直方向的匀强电场．电场强度为E，磁感应强度为B．在某点由静止释放一个带电液滴a，它运动到最低点处，恰与一个原来处于静止的液滴b相撞．撞后两液体合为一体，沿水平方向做直线运动．已知液滴a的质量是液滴b的质量的2倍，液滴a所带电量是液滴b所带电量的4倍．求两液滴初始位置的高度差h．（设a、b之间的静电力可以不计．）〔分析〕由带电液滴a的运动轨迹可知它受到一个指向曲率中心的洛仑兹力，由运动方向、洛仑兹力方向和磁场方向可判断出液滴a带负电荷．液滴b静止时，静电力与重力平衡，可知它带正电荷．本题包含三个过程，一个是液滴a由静止释放到运动至b处，其间合外力（静电力和重力）对液滴a做功，使它动能增加．另一个是碰撞过程，液滴a与b相碰，动量守恒．第三个过程是水平方向直线运动，竖直方向合外力为零．〔解〕设a的质量为2m，带电量为-4q，b的质量为m，带电量为q．碰撞：2mv1=3mv2，③碰后：3Eq+3mg=3qv2B．（图2c）④〔例10〕如图所示，在x轴上方是垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，在x轴下方是方向与y轴正方向相反的场强为E的匀强电场，已知沿x轴方向跟坐标原点相距为l处有一垂直于x轴的屏MN．现有一质量m、带电量为负q 的粒子从坐标原点沿y轴正方向射入磁场．如果想使粒子垂直打在光屏MN上，那么：（l）电荷从坐标原点射入时速度应为多大？（2）电荷从射入磁场到垂直打在屏上要多少时间？〔分析〕粒子在匀强磁场中沿半圆做匀速圆周运动，进入电场后做匀减速直线运动，直到速度为零，然后又做反方向匀加速直线运动．仍以初速率垂直进入磁场，再沿新的半圆做匀速圆周运动，如此周而复始地运动，直至最后在磁场中沿1／4圆周做匀速率运动垂直打在光屏MN上为止．〔解〕（1）如图所示，要使粒子垂直打在光屏MN上，必须n·2R+R=l，(1)（2）粒子运动总时间由在磁场中运动时间t1和在电场中运动时间t2两部分构成．〔例11〕如图所示，以正方形abco为边界的区域内有平行于x轴指向负方向的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，正方形边长为L，带电粒子（不计重力）从oc边的中点D以某一初速度平行于y轴的正方向射入场区，恰好沿直线从ab 边射出场区．如果撤去磁场，保留电场，粒子仍以上述初速度从D点射入场区，则从bc边上的P点射出场区．假设P点的纵坐标y=h；如果撤去电场，保留磁场，粒子仍以上述的初速度从D点射入场区，在l有不同取值的情况下，求粒子射出场区时，出射点在场区边界上的分布范围．〔分析〕设电场强度为E，磁感应强度为B，粒子的电量为q，质量为m，初速度为v．当电场和磁场同时存在时，带电粒子所受电场力和磁场力平衡，做直线运动．若撤去磁场，则粒子向右做抛物线运动，从bc边上的p点射出场区．若撤去电场，保留磁场，则粒子做反时针方向圆周运动，从y轴上的某点射出场区．也可能从x轴上某点射出．〔解〕当电场和磁场同时存在时，据题意有qBv=qE ①撤去磁场，电偏转距离为撤去电场，磁偏转距离为①~④式联立求得若要从o点射出，则y=0，R=L／4，由⑤式得h=L／2．〔例12〕两块板长l=1.4m、间距d=0.3m水平放置的平行板，板间加有垂直纸面向里，B=1.25T的匀强磁场和如图1（b）所示的电压．当t=0时，有一质量m=2×10-15kg、电量q=1×10－10C带正电荷的粒子，以速度v0=4×103m／s从两板正中央沿与板面平行的方向射入．不计重力的影响，画出粒子在板间的运动轨迹．〔分析〕板间加上电压时，同时存在的匀强电场场强粒子射入后受到的电场力F E和磁场力F B分别为它们的方向正好相反，互相平衡，所以在两板间加有电压的各段时间内（0－1×10-4s；2－3×10-4s；4－5×10-4s；……），带电粒子依入射方向做匀速直线运动．板间不加电压时，粒子仅受洛仑兹力作用，将做匀速圆周运动．〔解〕粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动的半径运动．运动周期它正好等于两板间有电压时的时间间隔，于是粒子射入后在两板间交替地做着匀速直线运动和匀速圆周运动，即加有电压的时间内做匀速直线运动；不加电压的时间内做匀速圆周运动．粒子经过两板间做匀速直线运动的时间它等于粒子绕行三周半所需时间，所以粒子正好可作三个整圆，其运动轨迹如图2所示．。
高中物理选修课件探究洛伦兹力
洛伦兹力定义
02
洛伦兹力公式
洛伦兹力是指运动电荷在磁场中所受到的力，是磁场对运动电荷的作 用力。
洛伦兹力的公式为F=qvBsinθ，其中q为电荷量，v为电荷运动速度 ，B为磁感应强度，θ为速度方向与磁场方向的夹角。
洛伦兹力与电场力关系
洛伦兹力与电场力的区别
洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，而电场力是电场对电 荷的作用力。二者产生的机理不同，但都是电磁相互作用的 表现。
数据处理与结果分析
数据处理
通过对实验数据进行整理、筛选和计算，得到粒子在磁场中的运动半径、周期 等关键参数。然后根据洛伦兹力公式和相关物理量之间的关系，计算洛伦兹力 的大小。
结果分析
将计算得到的洛伦兹力与理论值进行比较，分析误差来源。同时，通过改变实 验条件（如粒子电荷量、速度和磁感应强度），观察洛伦兹力的变化情况，进 一步验证洛伦兹力定律的正确性。
05
洛伦兹力在科技领域应用
粒子加速器原理简介
粒子加速器基本概念
粒子加速器是一种利用电磁场将带电粒子加速到高能状态的装置。
洛伦兹力在粒子加速器中的作用
洛伦兹力是粒子加速器中使带电粒子获得加速力的关键因素，通过改变电磁场的强度和 方向，可以控制粒子的运动轨迹和速度。
粒子加速器的种类和应用
粒子加速器种类繁多，包括线性加速器、回旋加速器等，广泛应用于科研、医学、工业 等领域。
实验误差来源及改进措施
误差来源
实验误差主要来源于装置误差、测量误 差和环境因素等。例如，磁场发生装置 的不均匀性、粒子源的稳定性、探测器 的灵敏度以及环境温度和湿度的变化等 都可能对实验结果产生影响。
VS
改进措施
为了减小实验误差，可以采取以下措施： 优化实验装置设计，提高磁场均匀性和粒 子源稳定性；选用高精度测量设备，提高 测量精度；严格控制实验环境条件，减小 环境因素对实验结果的影响；增加实验次 数和数据量，采用统计方法对数据进行分 析和处理。
高中物理最基础考点考点洛伦兹力新人教选修
考点28 洛伦兹力洛伦兹力(选修3-1第三章：磁场的第五节运动电荷在磁场中受到的力)★★★○○○○洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力．1、方向：（1）判定方法：用左手定则；其内容是：掌心——磁感线垂直穿入掌心；四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；拇指——指向洛伦兹力的方向．（2）方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面（注意：洛伦兹力不做功）．2、大小：F＝qvBsinθ:（其中θ为电荷运动方向与磁场方向之间的夹角）（1）v∥B时，洛伦兹力F＝0.（θ＝0°或180°）（2）v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB.（θ＝90°）（3）v＝0时，洛伦兹力F＝0.1、洛伦兹力的特点（1）洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面．（2）当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化．（3）运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用，即当电荷的运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力的作用．（4）用左手可以判断洛伦兹力方向，但一定分正、负电荷．（5）洛伦兹力一定不做功．总结: 洛伦兹力对运动电荷（或带电体）不做功，不改变速度的大小，但它可改变运动电荷（或带电体）速度的方向，影响带电体所受其他力的大小，影响带电体的运动时间等．2、洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力电场力性质磁场对在其中运动的电荷的作用力电场对放入其中电荷的作用力产生条件v≠0且v不与B平行电场中的电荷一定受到电场力作用大小F＝qvB（v⊥B）F＝qE力方向与场方向的关系一定是F⊥B，F⊥v，与电荷电性无关正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功力为零时场的情况F为零，B不一定为零F为零，E一定为零作用效果只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向例：下列关于运动电荷和磁场的说法中正确的是( )A．运动电荷在某点不受洛伦兹力作用，该点的磁感应强度必为零B．电荷运动的方向、磁感应强度的方向和电荷所受洛伦兹力的方向一定两两垂直C．电子由于受到垂直于它的磁场作用而偏转，这是洛伦兹力对电子做功的结果D．电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力【答案】D1、关于电荷所受电场力和洛伦兹力,下列说法中正确的是( )A. 电荷在电场中一定受电场力作用B. 电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用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【答案】A【精细解读】电荷在电场中一定受电场力作用，而正电荷受力方向才与电场方向一致，选项A正确，C错误；只有运动电荷在磁场中才可能受洛伦兹力，而洛伦兹力的方向一定与磁场方向垂直，选项B、D错误.故选A.2、如图所示，在电子射线管上方平行放置一通电长直导线，则电子射线将A. 向上偏B. 向下偏C. 向纸内偏D. 向纸外偏【答案】A【精细解读】长直导线中电流方向自右向左，根据安培右手定则可知，导线下方磁场方向指向纸外，根据左手定则，电子射线的等效电路的方向向左，所以受到的洛伦兹力的方向向上，则电子射线将向上偏，故A正确，BCD错误。
高二物理洛仑兹力知识精讲
高二物理洛仑兹力知识精讲洛仑兹力，带电粒子在匀强磁场中的运动（B 级要求） 质谱仪，回旋加速器（A 级要求）（一）洛仑兹力1. 大小：f Bqv B v 洛：与的夹角=sin θθv B f B q v v B f ⊥==时时洛洛//02. 方向：用左手定则判定，注意四指指向正电荷运动方向，对于负电荷，四指指向负电荷运动的反方向，f 洛方向不仅垂直于磁感强度B ，且垂直于速度v 。
3. 特点：f 洛对运动电荷不做功。
（二）带电粒子在匀强磁场中运动1. 定性分析带电粒子在匀强磁场中运动形式：带电粒子在匀强磁场中的运动形式仍由粒子的受力情况及粒子的初速度情况共同决定。
不同的磁场对带电粒子施加f 洛特点不同，导致带电粒子在磁场中运动形式非常复杂，下面主要讨论匀强磁场中：初速度 力的特点 运动形式 v =0 f 洛=0 静止v B // f 洛=0 匀速直线运动 v B ⊥ f B q v 洛= 匀速圆周运动 v B f B q v 与夹角（）等距螺旋运动洛θθθ090 <<=sin2. 研究带电粒子在匀强磁场中的运动规律：在匀强磁场中，当带电粒子初速度方向与磁场方向垂直时，粒子将在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动，其向心力由洛仑兹力提供，利用牛顿第二定律可求解带电粒子在匀强磁场中做圆周运动问题。
F f 向洛=v B m v RB q vR mvBqT R v m Bq⊥∴=∴===222ππ1. 带电粒子在磁场中运动的研究方法（定圆心，画轨迹，利用几何关系求半径）（1）圆心的确定：因为f 洛始终指向圆心充当向心力，且f v 洛⊥，画出粒子运动轨迹中任意两点（一般射入和射出磁场的两点）f 洛的方向，其延长线的交点即为圆运动的圆心。
特殊方法：也可利用圆上弦的中垂线必过圆心的特点找圆心。
（2）半径的确定：根据数学几何知识，解三角形求圆运动的半径。
（3）带电粒子在磁场中运动时间t 的确定：先找到粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角θ，可利用圆心角与弦切角的关系，或四边形内角之和等于360 ，计算出圆心角θ，则t T T mBq ==θπ3602若θ为弧度制，则t mBq =θ例1. K -介子衰变的方程为K --→+ππ0，其中K -介子和π-介子带负的基元电荷，π0介子不带电。
洛仑磁力知识点总结
洛仑磁力知识点总结在日常生活中，我们能够感受洛尔兹力的作用。
例如，当我们使用磁铁吸引铁屑时，就能够感受到铁屑受到磁场的作用。
当电流通过一个导线时，附近的铁屑会被吸引到导线附近，这是由于洛伦茨力的作用。
洛伦兹力也是太阳耀斑和行星磁层加热的重要机制。
此外，洛伦兹力还在研究原子、核物理、半导体器件等方面有重要的应用。
洛伦茨力的具体公式为：F = q(E + v × B)其中， F 为洛伦茨力， q 为电荷量， E 为电场， v 为电荷运动的速度， B 为磁场。
根据这个公式，我们可以得出以下几点关于洛伦兹力的知识点：1. 电荷在电场中的受力电荷在电场中会受到电场力的作用，其大小与电荷量和电场强度有关。
根据洛伦茨力的公式，电荷在电场中受到力的大小为 F = qE。
这个力会使电荷发生加速度，从而产生运动。
2. 电荷在磁场中的受力当电荷运动时，它会在磁场中受到力的作用。
洛伦茨力的公式告诉我们，电荷在磁场中受到的力的大小与电荷量、运动速度和磁场强度有关。
这个力会使电荷在磁场中发生转向，或者产生受力运动。
3. 洛伦茨力对导体的影响当电流通过导体时，导体中的自由电子会受到洛伦茨力的影响。
这个力会使电子受到一个向导体的一侧偏移的力，从而导致导体内部的电子产生偏移，形成感应电场和感应电流。
洛伦兹力不仅在电磁学中有着重要应用，在物理学、工程学、生物学等领域也有着广泛的应用。
了解洛伦兹力的原理和公式，对于探索自然界规律、发展新型电子器件、解决重大技术问题等都具有重要意义。
因此，深入学习和了解洛伦兹力是非常有必要的。
补充一些洛伦兹力的其他重要知识点：1. 洛伦茨力对磁场的影响当电荷运动时，会在其周围产生磁场，并且会受到磁场的力的作用。
这个力会使电荷在磁场中发生转向，或者产生受力运动。
这个现象被称为洛伦茨力。
2. 洛伦茨力对电子运动的影响当自由电子在导体中运动时，会受到洛伦茨力的作用。
这个力会使电子在导体内部产生偏移，从而导致导体内部的电子产生感应电场和感应电流。