粤教版高二物理选修3-1第三章 第05节 研究洛伦兹力
2018-2019学年粤教版高中物理选修3-1课件：第三章 第五节 研究洛伦兹力
A．粒子 a 一定带正电 C．粒子 c 一定带正电
B．粒子 b 一定带正电 D．粒子 b 一定带负电
解析：三种粒子的初速度方向相同，均向上；a 向左 偏转，b 不偏转，c 向右偏转，说明粒子 a 受洛伦兹力向 左，b 不受洛仑兹力，c 受向右的洛伦兹力；根据左手定 则可以判断 a 带正电，b 不带电，c 带负电． 答案：A
题后反思 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 B 与 v 所决定的平面．
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， 四指要指向负电荷的相 反方向，也就是电流的方向．
1．如图所示，直导线中通有方向向右的电流，在该 导线正下方有一个电子正以速度 v 向右运动．重力忽略 不计，则电子的运动情况将是(
4．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
正 电荷运动的方向(或____ 负 电荷运动的反 心，四指指向____
方向)，则大拇指指示的就是运动电荷受力的方向．
判断正误 (1)静止的电荷在磁场中也受到洛伦兹力作用．(×) (2) 运 动 的 电 荷 在 磁 场 中 也 一 定 受 到 洛 伦 兹 力 作 用．(×) (3)洛伦兹力的方向可以用左手定则判断．(√)
提示：受洛伦兹力作用；不偏转；用左手定则．
1．洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向和磁场方向 垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于电荷运动方向和磁 场方向所决定的平面，f、B、v 三者的方向关系是：f⊥B， f⊥v，但 B 与 v 不一定垂直． 2 ．洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变 化．但无论怎么变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故 洛伦兹力永不做功，它只改变电荷运动方向，不改变电 荷速度大小．
粤教版高中物理选修3-1课件第三章第五节
特别提醒：(1)速度选择器选择粒子的速度， 只要粒子的速度满足 v＝BE，就可以匀速沿直 线穿过速度选择器，与粒子电荷量、电性、 质量均无关．
【答案】 A 【规律方法】 阴极射线是电子流，电子带 负电，应用左手定则时应将四指指向电子束 运动相反的方向．
变式训练 1．(单选)如图3－5－2所示的磁场B、电荷运动 方向v和磁场对电荷作用力f的相互关系图中,画 得正确的是(其中B、f、v两两垂直)( )
图3－5－2
解析：选C.由于B、f、v两两垂直，根据左手 定则得A选项中受洛伦兹力水平向下，B中受 力方向水平向右，C中受力方向水平向左，D 中受力方向垂直纸面向里,故A、B、D错误， C正确．
D．若带电粒子的入射速度v′<v，它将一定 向下偏转
【关键提醒】 本题应根据带电粒子所受电 场力和洛伦兹力的关系分析求解． 【精讲精析】 本题实际上是一个速度选择器 的模型，带电粒子以速度 v 平行金属板穿出， 说明其所受的电场力和洛伦兹力平衡，即 qE ＝qvB，可得 v＝BE，只要带电粒子的速度 v＝
③当电荷运动方向与磁场方向既不垂直也不 平行，即v与B成θ角时，不难得出运动电荷的 洛伦兹力公式f＝qvBsinθ 从公式中可以发现，洛伦兹力
的大小还和运动电荷的速度与 图3－5－3 磁感应强度之间的夹角θ有关．当θ＝0°(或 180°)时，洛伦兹力为零；当θ＝90°时，洛 伦兹力最大．
2．洛伦兹力和安培力的区别与联系 (1)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 电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．
最新精选高中物理选修3-1第三章 磁场第05节 研究洛仑兹力粤教版拔高训练四十七
最新精选高中物理选修3-1第三章磁场第05节研究洛仑兹力粤教版拔高训练四十七第1题【单选题】磁感应强度、带电粒子的电性和速度v的方向如图所示，其中带电粒子不受洛伦兹力的是( ) A、B、C、D、【答案】：【解析】：第2题【单选题】在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，当磁感应强度突然增大为2B时，这个带电粒子( )A、速率加倍，周期减半B、速率不变，轨道半径减半C、速率不变，周期加倍D、速率减半，轨道半径不变【答案】：【解析】：第3题【单选题】一带电质点在匀强磁场中作圆周运动，现给定了磁场的磁感应强度，带电质点的质量和电量.若用v 表示带电质点运动的速率，R表示其轨道半径，则带电质点运动的周期( )A、与R有关B、与R无关C、与v有关D、与v无关【答案】：【解析】：第4题【单选题】如图示，摆球带负电，在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向里，摆球在AB间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力为F1 ，摆球加速度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉力的大小为F2 ，摆球加速度大小为a2 ，则( )A、F1>F2, a1=a2B、F1<F2, a1=a2C、F1>F2, a1>a2D、F1<F2, a1<a2【答案】：【解析】：第5题【单选题】各带电粒子以相同的速度垂直射入同一匀强磁场做匀速圆周运动，轨道半径大小只与哪个物理量有关( )A、比荷B、电量C、质量D、洛伦兹力【答案】：【解析】：第6题【单选题】如图（甲）从阴极发射出来的电子束，在阴级和阳极间的高电压作用下，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示出电子束运动的径迹。
若把射线管放在如图（乙）蹄形磁铁的两极间，阴极接高压电源负极，阳极接高压电源正极，关于荧光屏上显示的电子束运动的径迹，下列说法正确的是( )A、电子束向下弯曲B、电子束沿直线前进C、电子束向上弯曲D、电子的运动方向与磁场方向无关【答案】：【解析】：第7题【单选题】一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如右图所示，径迹上每一小段都可近似看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)，则由图中情况可知下列说法正确的是( )A、粒子从a到b，带负电B、粒子从b到a，带负电；C、粒子从a到b，带正电D、粒子从b到a，带正电。
高中物理粤教版选修3-1课件第三章 第5讲 研究洛伦兹力
典例精析
例4 带电油滴以水平速度v0垂直进入匀强磁场，恰好做匀速直线运动，
如图3所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是( )
A.油滴必带正电荷，电荷量为vm0Bg
B.油滴必带正电荷，比荷mq ＝vq0B
C.油滴必带负电荷，电荷量为vm0Bg
D.油滴带什么电荷都可以，只要满足 q＝vm0gB
答案
典例精析
例1 如图所示的磁感应强度B、电荷的运动速度v和磁场对电荷的作用力 F的相互关系图中，画得正确的是(其中B、F、v两两垂直)( C )
解析 由于B、F、v两两垂直，根据左手定则得：A、B、D选项中电荷所 受的洛伦兹力的方向都与图示F的方向相反，故A、B、D错误，C正确.
方法点拨
解析答案
图3
总结提升
解析答案
例5 一个质量m＝0.1 g的小滑块，带有q＝5×10－4 C的 电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面 固定且置于B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面 向里，如图4所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面 足 够 长 ， 小 滑 块 滑 至 某 一 位 置 时 ， 要 离 开 斜 面 (g 取 10 m/s2).求：(计算结果保留两位有效数字) (1)小滑块带何种电荷？ 解析 小滑块在沿斜面下滑的过程中，受重力mg、斜面 支持力FN和洛伦兹力F作用，如图所示，若要使小滑块 离开斜面，则洛伦兹力f应垂直斜面向上，根据左手定则 可知，小滑块应带负电荷. 答案 负电荷
答案
【深度思考】
(1)电荷在电场中一定受电场力作用，电荷在磁场中也一定受磁场力作用吗？ 答案 不一定，只有电荷在磁场中运动且速度方向与磁场方向不平行时才 受洛伦兹力作用. (2)负电荷所受洛伦兹力的方向应怎样判断？ 答案 方法一：根据左手定则判断，但四指指向负电荷速度的反方向.方 法二：与沿相同方向运动的正电荷所受的力的方向相反.
高中物理第3章磁场第5节研究洛伦兹力教案粤教版选修3_1.doc
第五节 研究洛伦兹力[学习目标] 1.[物理观念]知道阴极射线是从阴极发射出来的电子束． 2.[科学思维]知道洛伦兹力的方向与电荷运动方向及磁感应强度方向间的关系，会用左手定则判断洛伦兹力的方向．(重点) 3.[科学思维]理解洛伦兹力和安培力的关系，能会推导洛伦兹力的计算公式并会计算洛伦兹力．(重点、难点) 4.[科学思维]知道速度选择器原理．一、洛伦兹力的方向 1．洛伦兹力荷兰物理学家洛伦兹于1895年发表了磁场对运动电荷的作用力公式，人们称这种力为洛伦兹力．2．阴极射线在阴极射线管中，从阴极发射出来的电子束称为阴极射线． 3．洛伦兹力的方向判定——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，四指指向为正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向．二、洛伦兹力的大小 1．公式推导如图，有一段长为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量为q ，定向移动的平均速度为v ，垂直放入磁感应强度为B 的匀强磁场中．导体所受安培力：F ＝BIL ． 导体中的电流：I ＝nqSv ． 导体中的自由电荷总数：N ＝nSL ．由以上各式可推得，每个电荷所受洛伦兹力的大小为f ＝FN＝qvB ． 2．洛伦兹力的计算公式：f ＝qvB ．1．正误判断(1)电荷在磁场中一定会受到洛伦兹力的作用．(×)(2)仅在洛伦兹力作用下，电荷的动能一定不会变化．(√)(3)应用左手定则判断洛伦兹力的方向时，四指一定指向电荷运动方向．(×)(4)公式f＝qvB，用于任何情况．(×)(5)洛伦兹力和安培力是性质不同的两种力．(×)2．(多选)如图是表示磁场磁感应强度B、负电荷运动速度v和磁场对负电荷洛伦兹力F 的相互关系图，这四个图中正确的是(B、v、F两两垂直)( )ABC [根据左手定则，使磁感线垂直穿入手心，四指指向v的反方向，从大拇指所指方向可以判断，A、B、C图中所标洛伦兹力方向正确，D图中所标洛伦兹力方向错误．] 3．两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1∶4，电量之比为1∶2，则两带电粒子受洛伦兹力之比为( )A．2∶1 B．1∶1C．1∶2 D．1∶4C [带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时，洛伦兹力F＝qvB，与电荷量成正比，与质量无关，C项正确．]洛伦兹力的方向特点1．判断方法——左手定则(1)当电荷运动方向跟磁场方向垂直时：伸开左手，使大拇指和其余四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，四指指向正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向，大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向．(2)当电荷运动方向跟磁场方向不垂直时：四指仍指向正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向，磁感线仍然从掌心进入，但磁感线与手掌不垂直，洛伦兹力的方向仍垂直于电荷运动的方向，也垂直于磁场方向．2．决定因素(1)电荷的电性(正、负).(2)速度方向．(3)磁感应强度的方向．当电性一定时，其他两个因素决定洛伦兹力的方向，如果只让一个反向，则洛伦兹力必定反向；如果让两个同时反向，则洛伦兹力方向不变．3．洛伦兹力不做功由于洛伦兹力始终与电荷的运动方向垂直，故洛伦兹力一定不对电荷做功．【例1】长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块，如图所示，则下面说法正确的是( )A．金属块上下表面电势相等B．金属块上表面电势高于下表面电势C．金属块上表面电势低于下表面电势D．无法比较两表面的电势高低C [由左手定则知自由电子所受洛伦兹力方向向上，即自由电子向上偏，所以上表面电势比下表面电势低．C正确．]判断洛伦兹力的两点提醒(1)在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时，对于正电荷，四指指向电荷的运动方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的反方向．不要误以为四指总是指向电荷的运动方向．(2)电荷运动的方向v和B不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度和速度方向．[跟进训练]训练角度1.洛伦兹力的方向判断1．如图所示，一带负电的粒子(不计重力)进入磁场中，图中的磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛伦兹力方向标示正确的是( )A BC DC [A 、C 图中带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向是向下，选项A 错误，C 正确；B 图中带负电粒子的运动方向与磁感线平行，此时不受洛伦兹力的作用，选项B 错误；D 图中带负电的粒子向上运动，掌心向里，四指应向下，大拇指的方向向左，选项D 错误．]训练角度2.洛伦兹力的特点2．(多选)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 ．洛伦兹力改变带电粒子的动能C ．洛伦兹力不改变带电粒子的速度大小D ．洛伦兹力改变带电粒子的速度方向CD [洛伦兹力的方向始终与带电粒子的运动方向垂直，始终不做功，所以洛伦兹力不改变粒子的动能，即不改变粒子的速度大小，但洛伦兹力改变粒子的速度方向，综上所述，选项C 、D 正确．]洛伦兹力的大小 1．推导洛伦兹力公式设有一段长为L ，横截面积为S 的直导线，单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷的电荷量为q ，自由电荷定向移动的速率为v .这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B 的匀强磁场中．(1)根据电流的定义式可知通电导线中的电流I ＝Q t ＝nSvtqt＝nqSv .(2)通电导线所受的安培力F 安＝BIL ＝B (nqSv )L .(3)这段导线内的自由电荷数N ＝nSL . (4)每个电荷所受的洛伦兹力F 洛＝F 安N ＝B （nqvS ）L nSL＝qvB . 2．洛伦兹力的大小特点(1)当v ＝0时，F 洛＝0，即相对磁场静止的电荷不受洛伦兹力作用．(2)当v ⊥B 时，θ＝90°，sin θ＝1，F 洛＝qvB ，即电荷运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大．(3)当v ∥B 时，θ＝0°，sin θ＝0，F 洛＝0，即电荷运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力．(4)若不垂直，F 洛＝qvB sin θ(θ为电荷速度方向与磁感应强度的方向的夹角). 3．洛伦兹力与安培力的区别和联系 (1)区别①洛伦兹力是指单个运动带电粒子所受的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力．②洛伦兹力恒不做功，而安培力可以做功． (2)联系①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． ②大小关系：F 安＝Nf (N 是导体中定向运动的电荷数).③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． 4．洛伦兹力与电场力的比较带电荷量均为q .试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．[解析] (1)因v ⊥B ，所以f ＝qvB ，方向垂直v 指向左上方．(2)v 与B 的夹角为30°，将v 分解成垂直磁场的分量和平行磁场的分量，v ⊥＝v sin 30°，f ＝qvB sin 30°＝12qvB ，方向垂直纸面向里．(3)由于v 与B 平行，所以不受洛伦兹力． (4)v 与B 垂直，f ＝qvB ，方向垂直v 指向左上方． [答案] (1)qvB 垂直v 指向左上方 (2)12qvB 垂直纸面向里 (3)不受洛伦兹力(4)qvB 垂直v 指向左上方 [跟进训练]3．一带电粒子在匀强磁场中沿着磁感线方向运动，现将该磁场的磁感应强度增大一倍，则带电粒子受到的洛伦兹力( )A ．增大两倍B ．增大一倍C ．减小一半D ．依然为零D [本题考查了洛伦兹力的计算公式F ＝qvB ，注意公式的适用条件．若粒子速度方向与磁场方向平行，洛伦兹力为零，故A 、B 、C 错误，D 正确．]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(1)速度方向与磁场平行，不受洛伦兹力作用，可做匀速直线运动，也可在其他力作用下做变速直线运动．(2)速度方向与磁场不平行，且洛伦兹力以外的各力均为恒力，若轨迹为直线，则必做匀速直线运动．带电粒子所受洛伦兹力也为恒力．2．速度选择器(1)如图所示，带电粒子所受重力可忽略不计，粒子在两板间同时受到电场力和洛伦兹力，只有当二力平衡时，粒子才不发生偏转，沿直线从两板间穿过．(2)粒子受力特点． ①不计重力．②同时受方向相反的电场力和磁场力作用．(3)粒子匀速通过速度选择器的条件：速度选择器两极板间距离极小，粒子稍有偏转，即打到极板上．只有电场力和洛伦兹力平衡时，即qE ＝qvB ，v ＝EB时，粒子才能沿直线匀速通过．(4)速度选择器的特点．①速度选择器对正、负电荷均适用．②速度选择器中的E 、B 的大小和方向都具有确定的关系，改变其中任意一项，所选速度都会发生变化．③通过速度选择器的粒子的速度大小和方向都是确定的，如果图中粒子从右侧进入会受到相同方向的电场力和洛伦兹力而打到板上．所以速度选择器选择的是速度而不是速率．④从功的角度看，由于带电粒子的运动方向与电场力及磁场力方向垂直，故电场力、磁场力都对运动粒子不做功．【例3】 质量为0.1 g 的小物块，带有5×10－4C 的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T 的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面(设斜面足够长，g 取10 m/s 2)问：(1)物块带电性质如何？(2)物块离开斜面时的速度为多少？ (3)物块在斜面上滑行的最大距离是多少？ [解析] (1)由左手定则可知，物块带负电荷．(2)当物块离开斜面时，物块对斜面压力为0，受力如图所示，则qvB －mg cos 30°＝0，解得v ＝3.46 m/s.(3)由动能定理得mg sin 30°·L ＝12mv 2，解得物块在斜面上滑行的最大距离L ＝1.2 m .[答案] (1)负电 (2)3.46 m/s (3)1.2 m[一题多变] 在例3中，若物块带5×10－4C 的正电荷，物块与斜面的动摩擦因数μ＝0.2，则物块在斜面上最终做什么性质的运动？速度多大？[解析] 因mg sin 30°>μmg cos 30°，故物块沿斜面向下加速，由mg sin 30°－μ(mg cos 30°＋Bvq )＝ma 可知，随v 的增大，物块的加速度减小，当mg sin 30°＝μ(mg cos 30°＋Bvq )时，a ＝0，物块最终做匀速运动，速度v ＝mg sin 30°－μmg cos 30°μBq＝6.54 m/s.[答案] 匀速直线运动 6.54 m/s解决在洛伦兹力作用下带电体运动问题的基本思路(1)正确的受力分析，除重力、弹力、摩擦力外，要特别注意洛伦兹力的分析． (2)正确分析物体的运动状态，找出物体的速度、位置及其变化特点，分析运动过程． (3)恰当灵活地运用力学中的定理、定律．学会把“电学”问题“力学”化．[跟进训练]训练角度1.速度选择器问题4．一个带正电荷的粒子(重力不计)，穿过图中相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域时，恰能沿直线运动，则欲使粒子向上偏转应采用的办法是( )A ．增大磁感应强度B ．增大粒子质量C ．减小粒子的入射速度D ．增大电场强度A [开始时粒子恰能做直线运动，电场力向下，洛伦兹力向上，合力为零，故qE ＝qvB ；增大磁感应强度，则向上的洛伦兹力增大，合力向上，向上偏转，故A 正确；增加质量，则电场力与洛伦兹力都不变，合力为0，做直线运动，故B 错误；减小入射速度，则洛伦兹力减小，电场力不变，合力向下，向下偏转，故C 错误；增大电场强度，则电场力增大，洛伦兹力不变，合力向下，向下偏转，故D 错误．]训练角度2.带电体的直线运动5.如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平面的M 、N 两小孔中，O 为M 、N 连线的中点，连线上a 、b 两点关于O 点对称．导线中均通有大小相等、方向向下的电流．已知长直导线在周围产生磁场的磁感应强度B ＝KI r，式中K 是常数、I 是导线中的电流、r 为点到与导线的距离．一带正电小球以初速度v 0从a 点出发沿连线运动到b 点，关于该过程中小球对水平面的压力，下列说法中正确的是( )A ．先增大后减小B ．先减小后增大C ．一直在增大D ．一直在减小D [根据右手螺旋定则可知，从a 点出发沿连线运动到b 点，直线M 处的磁场方向垂直于MN 向外，直线N 处的磁场方向垂直于MN 向里，所以合磁场大小先减小，过O 点后反向增大，而方向先外后里，根据左手定则可知，带正电的小球受到的洛伦兹力方向开始向下，大小在减小，过O 点后洛伦兹力的方向向上，大小在增大．由此可知，小球在速度方向不受力的作用，则将做匀速直线运动，而小球对桌面的压力一直在减小，故A 、B 、C 错误，D 正确．][物理观念] 洛伦兹力[科学思维] 1.用左手定则判断洛伦兹力的方向． 2．洛伦兹力的推导过程，会计算洛伦兹力的大小． 3．会分析洛伦兹力作用下带电体的运动．1．带电粒子(重力不计)穿过饱和蒸汽时，在它走过的路径上饱和蒸汽便凝成小液滴，从而显示粒子的径迹，这是云室的原理，如图所示是云室的拍摄照片，云室中加了垂直于照片向外的匀强磁场，图中Oa、Ob、Oc、Od是从O点发出的四种粒子的径迹，下列说法中正确的是( )A．四种粒子都带正电B．四种粒子都带负电C．打到a、b点的粒子带正电D．打到c、d点的粒子带正电D [由左手定则知打到a、b点的粒子带负电，打到c、d点的粒子带正电，D正确．]2．关于电荷所受电场力和运动电荷受到的洛伦兹力，正确的说法是( )A．运动电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用B．运动电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向平行C．电荷在电场中一定受电场力作用D．电荷所受电场力方向一定与该处电场方向相同C [运动的电荷在磁场中不一定受到洛伦兹力作用，比如电荷的运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，故A错误．根据左手定则知，洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，故B错误．电荷在电场中一定受到电场力作用，故C正确．正电荷所受电场力方向与电场强度方向相同，负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反，故D错误．]3．初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与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B．电子将向左偏转，速率改变C．电子将向左偏转，速率不变D．电子将向右偏转，速率改变A [由右手定则判定直线电流右侧磁场的方向垂直纸面向里，再根据左手定则判定电子所受洛伦兹力向右，由于洛伦兹力不做功，故电子动能不变．]4．如图甲所示，一个质量为m、电荷量为q的圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后运动过程中的速度图象如图乙所示．则关于圆环所带的电性、匀强磁场的磁感应强度B，下面说法正确的是(重力加速度为g)( )A．圆环带负电，B＝mgqv0B．圆环带正电，B＝2mgqv0C．圆环带负电，B＝2mgqv0D．圆环带正电，B＝mgqv0B [因圆环最后做匀速直线运动，故圆环在竖直方向上受力平衡，则有Bqv02＝mg，解得B ＝2mgqv0.根据左手定则，圆环带正电，故B正确，A、C、D错误．]。
第05节研究洛伦兹力(20201221122307)
§3.5 探究洛伦兹力（12.19）班级________________ 学号_________________ 姓名_______________课题第5节探究洛伦兹力主讲李海琴课型新授课教学目标知识与技能1．通过实验，认识洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向；2．知道洛伦兹力大小的推理过程，会计算洛伦兹力的大小；3．理解洛伦兹力对运动电荷不做功；过程与方法1．通过观察电子束在磁场中的偏转研究洛伦兹力的方向，体验科学研究的方法；2．学会用左手定则来判定洛伦兹力的方向，体会物理来源于生活.情感态度与价值观1．由实验观察得知洛伦兹力的存在，培养实事求是的科学态度2．由理论推导得出洛伦兹力的大小公式，养成严密推理的科学作风.教学重点1．会利用左手定则判断洛伦兹力的方向；2．掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算.教学难点1．理解洛伦兹力对带电粒子不做功；2．学会用左手定则判定——洛伦兹力方向.教学方法自主学习、实验观察法、比较分析法、分析推理法等.教学用具阴极射线管、磁铁、电源、导线、教学PPT课件、导学案.【学习过程】第一部分．自主学习：请同学们自主完成下列问题，并将结果反馈.1.安培力指的是磁场对__________的作用力.安培力判断的方法是____定则.2.洛伦兹力：磁场对的作用力叫做洛伦兹力.是为了纪念__________物理学家______________而命名的.3.电流在磁场中受到安培力作用，安培力可以看作是_______________所受_______________的宏观表现.4.洛仑兹力的方向判定——用判定.四指指向与________电荷的运动方向相同，与_______电荷的运动方向相反.5.洛仑兹力的大小： f = ，其中是带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角.（1）当=90°时，即v的方向与B的方向垂直时，f= ，这种情况下洛仑兹力最 .（2）当=0°时，即v的方向与B的方向平行时，f= ，洛仑兹力最小.（3）当v=0时，即电荷与磁场无相对运动时，f= ，这表明了一个重要结论：磁场只对相对于磁场运动的电荷有作用力，而对相对于磁场静止的电荷没有作用力.6.洛仑兹力不做功：由于洛仑兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛仑兹力总是做功.它只能改变运动电荷的速度，不能改变运动电荷的速度（或动能）.第二部分．合作探究：环节一：实验探究----探究洛伦兹力存在与否，并研究洛伦兹力的方向.【观察一】结合课本87页3-5-2与3-5-3装置进行实验.并思考下面问题.【思考一】1.在没有加磁场时，电子束的运动轨迹是怎样的？2.将磁铁靠近阴极射线管，电子束的运动轨迹有什么变化？3.改变磁场方向，电子束的运动轨迹又将怎样变化？【活动一】请同学们通过实验观察，以图示的形式，记录实验过程，展示在黑板上.【讨论一】请同学们根据黑板展示的图示，讨论下面问题，并展示.1.洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向有怎样的关系呢？2.怎样运用左手定则判断正负电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向呢？3.洛伦兹力的方向对电荷的运动起到怎样的作用？4.洛伦兹力对在磁场中运动的带电粒子是否做功？为什么？【核心笔记】1.洛伦兹力的方向_______于电荷运动的方向，_______于磁感应强度的方向.2.利用________判断洛伦兹力.四指指向_____电荷的运动方向，与____电荷运动电荷方向相反.3.洛伦兹力只改变电荷的_________,不改变______________,所以洛伦兹力对运动电荷【课堂训练一】如图所示，试判断带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向？环节二：分析论证洛伦兹力的大小.【活动二】理论探究：推导洛伦兹力大小的计算公式，并标注计算公式中各物理量的意义和单位：（请同学们阅读88-89页，尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式,建议你按照以下逻辑线索前进）讲解提示：设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的带电量为q，自由电荷定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B 的匀强磁场中.试分析：1.这段导体中含有的自由电荷数量？分析：N= ____________________2.电流强度I 的微观表达式是什么？分析：I=___________________3.这段导体所受的安培力为多大？分析：F= __________________4.每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？分析：f= ____________________________________________________________【讨论二】1.当速度v方向与磁感应强度B的方向的夹角为0时，洛伦兹力又是多大？2.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，则电荷所受的洛伦兹力为多大？【核心笔记】洛伦兹力的表达式：___________________适用条件：________________________1.当v=0时，f= .2.当v平行于B时，f= ，洛仑兹力最小.3.当v垂直于B时，f= ，洛仑兹力最大.4.当带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角是时，f= (较低要求).环节三：迁移应用（提示：以下类型题，同学们可以讨论交流，各组交流展示）【课堂训练二】洛伦兹力的大小和方向在图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q. 试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并标出洛伦兹力的方向．环节四：总结归纳【小结】本节课我学了哪些知识？【当堂测试】见附页【课后作业】（一）想一想：如果运动电荷只受洛伦兹力作用，它将做什么样的运动？（二）做一做：请你找出洛伦兹力在生产生活中应用的实例，并分析说明之.（三）读一读：探究性学习1.请阅读人教版必修2语文课本《神奇的极光--曹冲》思考：地磁场的洛伦兹力对极光的产生有怎样的作用？2.阅读《中学物理教学参考》2001年第3期17页《安培力做功的微观解释》思考：既然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，为什么安培力做功，但是洛伦兹力却不做功？2013年12月19日编制§3.5《探究洛伦兹力》当堂测试（考试时间 5分钟，每小题20分，满分100分）班别________ 姓名___________ 得分________温馨提示：1-3为单项选择题，只有一个答案正确，4题为双选题，5题是计算题.1．如图所示，带正电的粒子q(不计重力)，水平向左进人匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．该粒子将（）A ．向上偏转B ．向下偏转C ．垂直纸面向里偏转D．垂直纸面向外偏转2．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，正确的是( )A ．f 、B 、v 三者必定两两相互垂直B ．f 一定垂直于B 、v ，但v 不一定垂直于 BC ．B 必定垂直于f 、v ，但f 不一定垂直于vD ．v 必定垂直于f 、B ，但f 不一定垂直于B3．带电量为＋q 的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是 ( )A ．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B ．带电粒子受到洛伦兹力越小，则该磁场的磁感应强度就越小C ．只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用D ．如果把＋q 改为－q ，且速度也反向但速度大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变4．（双选）有关洛伦兹力的理解，下列说法正确的是 ( )A ．在磁感应强度为零的地方，运动电荷一定不受到洛伦兹力的作用B ．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C ．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D ．洛伦兹力对带电粒子一定不做功5. 如图所示，运动电荷的电荷量q =2×10-8C ，电性图中已标明，运动速度v =4×105m/s ，匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T ，请在图中画出该电荷受到的洛伦兹力方向，并求出洛伦兹力的大小.解：+qB第五届广雅杯课堂大赛教学反思：见附页。
粤教版高中物理选修3-1课件第3章第5节
下滑的过程中，下列判断正确的是(
)
图3－5－2
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 D．B很大时，滑块可能静止于斜面上
【审题指导】
(1)用左手定则确定洛伦兹力方向．
(2)滑块受滑动摩擦力f＝μN. (3)用功能关系分析
【解析】
根据左手定则可知，滑块受到垂直斜面向下
洛伦兹力的大小 1.基础知识 (1) 推导：设有一段长为 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
荷量为q，定向移动的平均速度为v，垂直放入磁感应强
度为B的匀强磁场中．
BIL 导体所受安培力F＝_____
nqSv 导体中的电流I＝______
nSL 导体中的自由电荷总数N＝_____
(2)联系
①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． ②大小关系：F安＝Nf(N是导体中定向运动的电荷数) ③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．
3．洛伦兹力与电场力
洛伦兹力 电场力
运动电荷的速度方向与B 作用 带电粒子只要处在电场 不平行时，运动电荷才 条件 中，就一定受到电场力 受到洛伦兹力 f＝qvBsinθ，方向与B垂 大小 直，与v垂直，用左手定 方向 则判断 做功 洛伦兹力永不做功 特点
的洛伦兹力，C对；随着滑块速度的变化，洛伦兹力大小变 化，它对斜面的压力大小发生变化，故滑块受到的摩擦力大 小变化， A 错； B越大，滑块受到的洛伦兹力越大，受到的
摩擦力也越大，摩擦力做功越多，据动能定理，滑块到达地
面时的动能就越小，B错；由于开始时滑块不受洛伦兹力就 能下滑，故B再大，滑块也不可能静止在斜面上，D错． 【答案】 C
粤教版高中物理选修3-1课件第三章第五节研究洛伦兹力
【触类旁通】 4．(双选)有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确 的是( BD ) A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用 B．电荷在电场中一定受电场力的作用 C．电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致 D．电荷若受洛伦兹力，则受力方向与该处的磁场方向垂 直
5．两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀 强磁场，两粒子质量之比为1∶4，电荷量之比为1∶2，则两带
电粒子受洛伦兹力之比为( D ) A．2∶1 B．1∶1 C．1∶4
D．1∶2
解析：由f＝qvB直接得出洛伦兹力之比为1∶2.
知识点1洛伦兹力方向的理解 1．试判断图3－5－1所示的带电粒子刚进入磁场时所受的
1．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．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．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．
图3－5－2 A．向纸内偏B．向纸外偏 C．向下偏转D．向上偏转 解析：直线电流在阴极射线管位置产生的磁场方向垂直纸 面向外，阴极射线带负电、向右运动，由左手定则判断出洛伦 兹力的方向向上，射线向上偏转． 答案：D
【触类旁通】 1．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( B ) 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v C．B必定垂直于f，但f不一定垂直于v D．v必定垂直于f，但f不一定垂直于B 解析：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．但v和B不一定垂直．B对．
物理粤教版高二年级选修3-1第三章第5节研究洛伦兹力教学课件
问题（3）：计算该导线中总的自由电荷数 N=nLs 问题（4）： 把安培力F看作是租用在每个运动电荷 上的洛伦兹力f的矢量和，求每个电荷受到的洛伦兹力 的大小? f=F/N=BqnsvL/nLs=qvB
2．提问：是否只要电荷在磁场中运动就受到洛伦兹力且 大小为f =qvB 学生分析与讨论 结论：只有电荷运动方向与磁场方向垂直时，才有洛伦 兹力f =qvB，电荷运动方向与磁场平行时不受洛伦兹 力作用。 例3．一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则（ A. 此空间一定不存在磁场 B. 此空间可能有磁场，方向与电子速度平行 C. 此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直 D. 以上说法都不对 ）
例1：在阴极射线管中电子流向由左向右， 其上方有一根通有由左向右的电流的直 导线，导线与阴极射线管平行，则阴极 射线将（ ） A. 向上偏转 B. 向下偏转 C. 向纸里偏转 D. 向纸外偏转
例2：来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直 的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在 进入地球周围的空间时，将（ ） A. 竖直向下沿直线射向地面 B. 相对于预定地点向东偏转 C. 相对于预定地点稍向西偏转 D. 相对于预定地点稍向北偏转
三、洛伦兹力的大小 以一根长为L，横截面积为s的直导线为研究对象 1.由学生分4步推导出洛伦兹力的公式
问题（1）：设直导线中单位体积内的自由电荷数为n，每个 电荷电量为q，电荷定向移动速度为v，求通过直导线中 的电流I？ Q=qnsvt I=Q/t =qnsv
问题（2）：设直导线处在磁感应强度为B的匀强磁场中并与 B垂直，求该直导线受到的安培力F为多大？ F=BIL=BqnsvL
3. 提问：若电荷运动速度v与磁场B有一定夹角 θ，受到的洛伦兹力又如何计算？θ
θ
V
粤教版高中物理选修3-13.5研究洛伦兹力.docx
. F I . . . . . . . . . F A B CD高中物理学习材料唐玲收集整理3.5 研究洛伦兹力A学号：_______ 姓名：_______【旧知检测】1、如图所示，表示磁感应强度B ，电流强度 I 和安培力F 三者相互关系图，哪个图是不正确的：【考点呈现】1.用左手定则判断带电粒子在磁场中受洛伦兹力的方向2.带电粒子在磁场中的运动【新课学习】一、洛伦兹力的方向1．磁场对___________的作用力称为洛伦兹力．2．洛伦兹力的方向用________定则来判断：伸开____手，使大拇指跟其余四个手指_____，且处于同一________内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向为___电荷运动的方向（或___电荷运动的反方向），那么大拇指所指的方向就是________所受洛伦兹力的方向．二、洛伦兹力的大小安培力可以看作是大量运动电荷所受________的宏观表现.1．当v ⊥B 时洛伦兹力计算式为f ＝__________.2．当v∥B时，洛伦兹力的大小为________.三、洛伦兹力的特点1. 洛伦兹力的方向与运动电荷的速度方向__________；2.洛伦兹力只改变带电粒子的速度__________，不改变带电粒子的速度__________．3. 洛伦兹力对带电粒子不做功4. 带电粒子仅受洛伦兹力时将会做匀速圆周运动或匀速直线运动。
【新课尝试练】1. 下列各图中已标出磁场方向、电荷运动方向，是确定电荷所受洛伦兹力方向2．(单选)一个长直螺线管中通有大小和方向都随时间变化的交变电流，把一个带电粒子沿如图所示的方向沿管轴线射入管中，则粒子将在管中( )A．做匀速圆周运动B．沿轴线来回振动C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动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三者方向之间的关系，下列说法正确的是( )A．F、B、v三者必定均保持垂直B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v C．B必定垂直于F，但F不一定垂直于v D．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B 4．下列说法正确的是( )A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用B．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C．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速度D．洛伦兹力对带电粒子不做功【拓展练】1、如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为v，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率（）A、变大B、变小C、不变D、条件不足，无法判断2. （选做）质量为0.1 g的小物块，带有5×10－4C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图所示．物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面(设斜面足够长，取g＝10 m/s2)，问：(1)物块带何种电荷？(2)物块离开斜面时的速度为多少？【课堂检测】1．(单选)如下图所示的磁感应强度B、电荷的运动速度v和磁场对电荷的作用力f的相互关系图中，画得正确的是(其中B、f、v两两垂直)( )2. 关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是( )A．带电粒子沿电场线方向射入，静电力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加B．带电粒子垂直于电场线方向射入，静电力对带电粒子不做功，粒子动能不变C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变【巩固练】1．如图，一直线电流下方有一负电荷沿与电流方向运动，试确定电荷的偏转方向【课后作业】1．(单选)一个长直螺线管中通有大小和方向都随时间变化的交变电流，把一个带电粒子沿如图所示的方向沿管轴线射入管中，则粒子将在管中( )A．做匀速圆周运动B．沿轴线来回振动C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动2．（选做）质量为0.1 g的小物块，带有5×10－4C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图所示．物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面(设斜面足够长，取g＝10 m/s2)，问：(1)物块带何种电荷？(2)物块离开斜面时的速度为多少？。
2018-2019学年高中物理粤教版选修3-1课件：第3章 第5节 研究洛伦兹力
1．关于电荷在磁场中运动速度、磁场和电荷受到洛伦兹力三者之间的方向 关系如图所示，其中正确的是( ) 【导学号：30800042】
【解析】 根据左手定则，A 中电荷所受洛伦兹力方向向下，A 正确；B 中 电荷所受洛伦兹力方向向下，B 错误；C 中电荷运动方向与磁场方向平行，不受 洛伦兹力，C 错；D 中电荷所受洛伦兹力方向垂直纸面向外，D 错误． 【答案】 A
【提示】 不一定，因电荷的运动方向与磁场方向平行时不受洛伦兹力．
[合作探讨] 探讨 当 B 与 v 成 θ 角时，应如何计算洛伦兹力的大小？ 【提示】 方法一：将 v 向垂直于 B 的方向分解，该垂直分速度为 vsinθ，
则洛伦兹力等于 qB(vsinθ)．方法二：将磁感应强度向垂直于 v 的方向分解，该 垂直分量为 Bsinθ， 则洛伦兹力等于 qv(Bsinθ)． 方法三： 直接利用公式 f＝qvBsinθ 求解．
2．关于电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的是( A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用 B．电荷在电场中一定受电场力作用 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
)
【解析】
只有运动电荷在磁场中的运动方向与磁场不平行时，带电粒子
才受到洛伦兹力作用，若电荷静止或者电荷的运动方向与磁场平行时，都不受 洛伦兹力作用，A 错误．电荷在电场中一定受到电场力作用，B 正确．正电荷受 到的电场力方向与该处电场方向一致，负电荷受到的电场力方向与该处电场方 向相反，C 错误．电荷所受的洛伦兹力方向一定与磁场方向垂直，也与速度方向 垂直，但 B 与 v 不一定垂直，D 错误． 【答案】 B
知 识 点 一
第五节 研究洛伦兹力
知 识 点 二
学 业 分 层 测 评
2019-2020学年物理高中粤教版选修3-1课件：第3章 第5节 研究洛伦兹力
答案:200 m/s
自主预习 合作探究 触类旁通
知识链接 案例探究 类题试解
(多选)右图所示为一“滤速器”装置的示意图,a、b为水平放置的 平行金属板,一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进 入a、b两板之间.为了选取具有某种特定速率的电子,可在a、b间 加上电压,并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场,使所选电子仍能 够沿水平直线OO'运动,由O'射出.不计重力作用,可能达到上述目的
B.Gb最大 D.Gb最小
一二
自主预习 合作探究
知识精要 思考探究 典题例解
触类旁通
迁移应用
答案：CD 解析：据F合=0可知a带负电.显然,b、c也带负电,所以b所受洛伦 兹力方向竖直向下,c所受洛伦兹力方向竖直向上. 设三个油滴的电荷量为q,电场的电场强度为E,磁场的磁感应强 度为B,运动电荷的速度为v. 据F合=0得对a有:Ga-Eq=0,Ga=Eq; 对b有Gb+Bqv-Eq=0,Gb=Eq-Bqv; 对c有Gc-Bqv-Eq=0,Gc=Eq+Bqv, 所以有Gc>Ga>Gb.
知识链接 案例探究 类题试解
4.电磁流量计
自主预习 合作探究 触类旁通
(1)如图所示,一圆形导管直径为d,用非磁性材料制成,其中有可以 导电的液体流过导管.
知识链接 案例探究 类题试解
自主预习 合作探究 触类旁通
下图为磁流体发电机示意图.其中两极板间距d=20 cm,磁场的磁 感应强度B=5 T,若接入额定功率P=100 W 的灯泡,灯泡正好正常发 光,灯泡正常发光时的电阻R=400 Ω.不计发电机内阻,求等离子体 的流速.
思路分析：等离子体进入磁场,稳定时受洛伦兹力等于电场力.
知识链接 案例探究 类题试解
2018-2019学年高二物理粤教版选修3-1课件：第3章 第5节
满足左手定则.
答案
[知识梳理]
1.洛伦兹力：磁场对 运动电荷 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.实验表明：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 零 .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垂直 ，又与速度方向 垂直 .
竖直向上，A板带___ 正 电. 的方向为________
图3
答案
题型探究
一、洛伦兹力的大小和方向
例1
如图4所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速
率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并
指出洛伦兹力的方向.
图4
解析
答案
总结提升 计算洛伦兹力的大小时，应注意弄清 v 与磁感应强度 B 的方向关系 . 当 v⊥B 时，洛伦兹力 f ＝ qvB ，当 v∥B 时， f ＝ 0 ，当 v 与 B 成 θ 角 (0°＜ θ ＜ 90°)时，应将v(或B)进行分解取它们垂直的分量计算.
＞qvB，则减小速度v、减小磁感应强度B或增大电场强度E均可.
解析 答案
三、带电体在匀强磁场中的运动问题
例3
一个质量为m＝0.1 g的小滑块，带有q＝5×10－4 C的电荷量，放置
在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面固定且置于B＝0.5 T的匀强磁
场中，磁场方向垂直纸面向里，如图8所示，小滑块由静止开始沿斜面
[导学探究]
如图1所示，电子由阴极向阳极运动(向右运动)过程中发生
了向下偏转，试问：
图1
(1)什么力使电子在运动过程中向下偏转？该力的方向如何？
高中物理 第3章 第5节研究洛仑兹力课件 粤教版选修31
第十三页，共32页。
每时每刻 都有大量带电的宇宙射线向地球射 来，地球磁场可以有效地改变这些射 线中大多数带电粒子的运动方向，使 它们不能到达地面，这对地球上的生 命 有 十 分 重 要 (zhòngyào) 的 意 义．假设有一个带正电的宇宙射线粒 子正垂直于地面向赤道射来(如图3－ 5－4所示，地球由西向东转，虚线表 示地球自转轴，上方为地球北极)， 在地球磁场的作用下，它将( )
＝
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由 于 质 子 是 垂 直 进 入 磁 场 ， 故 F ＝ qvB ＝ 1.6×10 －
19×6.0×105×5.0×10－4 N＝4.8×10－17 N，质子的重力 G＝mg
＝ 1.67×10 － 27×10
N ＝ 1.67×10 － 26
N
，
则
F G
＝
4.8×10－17 1.67×10－26
第一页，共32页。
第五节 研究(yánjiū)洛伦兹力
第二页，共32页。
精彩回眸
1．(双选)下列关于磁电式电流表的说法中正确(zhèngquè) 的是( )
A．电流表的工作原理是安培力对通电导线的加速作用 B．电流表的工作原理是安培力对通电导线的转动作用 C．电流表指针的偏转角度与所通电流大小成正比 D．电流表指针的偏转角度与所通电流大小成反比 【答案】BC
第十一页，共32页。
【例1】 如图3－5－3所示，在真空中，水平导线中有恒定 电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相 同，则质子可能(kěnéng)的运动情况是( )
A．沿路径a运动 B．沿路径b运动 C．沿路径c运动 D．沿路径d运动
图3－5－3
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粤教版高中物理教案：选修3-1第三章 第5节研究洛伦兹力
《研究洛伦兹力》教学设计第五节《探究洛伦兹力》教学设计一、教材分析本节课是粤教版高中物理教材选修3-1第三章《磁场》的第五节内容。
高中物理课程标准对这一节要求是“通过实验，认识洛伦兹力。
会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。
”这一节研究洛伦兹力是《磁场》这章的重要内容，既是安培力的延续，又是后面学习带电粒子在磁场中运动的基础，是力学分析中重要部分。
掌握好本节对以后力学综合中涉及洛伦兹力的分析，对利用功能关系解力学问题，有很大的帮助。
二、教学目标知识与技能：1、知道什么是洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向；2、知道洛伦兹力大小的推导过程；3、会利用本节课学的知识简单解释电视显像管的工作原理。
过程与方法：1、通过对安培力微观本质的猜测，培养学生的联想和猜测能力；2、通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力；3、通过演示实验，培养学生的观察能力。
情感态度与价值观：1、通过科学猜想、实验验证认识洛伦兹力，培养学生探求知识的科学方法和实事求是的科学态度。
2、由理论推导得出洛伦兹力大小的公式，养成抽象思维能力和严密推理能力。
3、多种手段相结合，使学生认识科学探究方法的多样性。
三、教学重点、难点：重点：洛伦兹力方向的判断方法和洛伦兹力大小计算。
难点：洛伦兹力计算公式的推导过程。
四、教法、学法分析这节课主要采取讲授法、实验法、讨论法教学模式。
教学时采用新课导入、自主学习、小组讨论、反馈精讲、当堂训练五个环节相结合的方法。
以数学推导方法和实验为重要手段，同时辅以必要的多媒体手段，增强感性认识。
学生可通过观察电子束在磁场中的偏转情况研究洛伦兹力的方向，体验研究物理学的实验方法。
对比安培力和洛伦兹力，从理论上导出洛伦兹力公式，认识科学探究方法的多样性。
观察动画视频，加深对微观世界的理解。
五、教学过程设计L的匀强磁场中，电流与磁场的从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。
高中物理 第三章 磁场 第五节 研究洛伦兹力教学案 粤教版选修3-1-粤教版高二选修3-1物理教学案
第五节研究洛伦兹力1.洛伦兹力的方向可由左手定那么判定，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f ＝qvB 。
3．速度选择器所选择粒子速度满足qvB ＝qE ，即v ＝E B。
一、洛伦兹力的方向1．洛伦兹力荷兰物理学家洛伦兹于1895年发现了磁场对运动电荷的作用力公式，人们称这种力为洛伦兹力。
2．阴极射线在阴极射线管中，从阴极发射出来的电子束称为阴极射线。
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零。
(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垂直，又与速度方向垂直。
4．左手定那么伸开左手，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，四指指向为正电荷运动的方向，那么拇指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相反。
二、洛伦兹力的大小1．实验说明安培力可以看做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量为q，定向移动的平均速度为v，那么导线中的电流为I＝nqvS，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＝BIL＝BnqvSL，这段导线中含有的运动电荷数为nLS，所以f＝F安nLS＝qvB。
综上可知，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＝qvB。
1．自主思考——判一判(1)运动的电荷在磁场中受的力叫洛伦兹力，正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相同，负电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相反。
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讨论交流 二、洛仑兹力的大小
原理：安培力是洛仑兹力宏观表现. 已知：
B、L、S、n、v、q
S
n：单位体积内的
电荷数
v：电荷速度大小
电流模型
L
q:一个电荷的电量
1、在长L的体积内的电荷数为N=__L__S_n_,这些电
荷完全通过截面积S的时间t=___L_/v___,
2、通过导线的电流强度I=__n_q__S_v__长度为L的 导线所受的安培力F=___B_n_q__S_v_L 3、电量为q,速度为v在垂直磁场(磁感应强度为B)中
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
侧进入，都能沿直线通过
• 四、课堂小结 • 1、洛伦兹力的方向（左手定则） • 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)当电荷运动方向与磁场方向夹θ角时
B A．Bv ，方向竖直向上
B．vB ，方向水平向左
v
C．Bv，垂直纸面向里
D．Bv，垂直纸面向外
【课堂练习6】（多选）如图 粒子速度选择器的原理图
如果粒子所具有的速率
v＝
E B
(不计重力)，则(
AC)
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
(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 或负电荷运动的反方向 拇指 ：所指就是运动电荷所受洛伦兹力的方向。
【例题1】试判断图中带电粒子刚进入磁场
时所受的洛伦兹力的方向:
v
v
B
v
F=0
FB
【课堂练习3】(单选) 关于电荷在磁场中的受力，
下列说法中正确的是( D )
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＝qvB C．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
运动受到的洛仑兹力f=_q__v_B___
关于洛仑兹力大小的理解：
(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的方向夹角为θ时，则 f=qvBsinθ。
注意：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。
【课堂练习5】 如图 ，匀强磁场磁感应强度为 B，方向竖 直向上，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( C)
f
f
f
F安
f
f
ff f
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。
荷
兰 物
洛 伦
理
兹
学
家
H.A.Lorentz （1853-1928）
演示实验：洛伦兹力的方向
没有外磁场时，电子束沿直线前进。 让电子运动方向与磁场垂直，电子束轨迹偏转。 说明：磁场对运动电荷有力的作用——洛仑兹力。
兹力的作用
• 【课堂练习4】电子的速率v=3×106m/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？若进入磁场时，速度方向与磁场方 向成θ=300，则洛伦兹力又为多大？
解：（1）f=qvB f= 1.60×10-19×3×106 ×0.10N =4.8×10 -14 N （2）f=qvBsinθ=2.4×10 -14 N
【课堂练习2】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( B )
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 v C．B 必定垂直于 f，但 f 不一定垂直于 v D．v 必定垂直于 f，但 f 不一定垂直于 B
f=qvBsinθ
3、洛仑兹力的应用——速度选择器
qE qvB
78.配件虽小作用大，谨慎小心没误差。 51.把平凡的事情做好就是不平凡，把简单的招式练到极致就是绝招。 77.真正的价值并不在人生的舞台上，而在我们扮演的角色中。 70.不要总谈论自己你若总是谈论自己，那么不是吹嘘自己，就是贬低自己；前者是虚荣的表现，后者是卑微的表现。 45.空想会想出很多绝妙的主意，但却办不成任何事情。 98.人之所以平凡，在于无法超越自己。 41.没有等出来的美好，只有拼出来的幸福。 81.从今天起，大家不要再躲藏了，应该让别人知道你，知道你所做的事情。 98.把平凡的事情做好就是不平凡，把简单的招式练到极致就是绝招。 80.强中更有强中手，莫向人前自夸口。满足现在的成就，就窒息了未来。 93.再冷的石头，坐上三年也会暖。 18.我不敢休息，因为我没有存款。我不敢说累，因为我没有成就。我不敢偷懒，因为我还要生活。我能放弃选择，但是我不能选择放弃。坚 强拼搏是我唯一的选择。
BF
B
F垂直 纸面v 向外
B
F垂直 纸v面向里
思考：洛仑兹力对运动的电荷做功吗？为什么？
不做功，因为洛仑兹力始终垂直于速度
(一)、洛伦兹力的方向
【课堂练习1】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( D )
A．向纸内偏 C．向下偏转
B．向纸外偏 D．向上偏转
(一)、洛伦兹力的方向
三、洛仑兹力的应用———速度选择器
【例2】如右图,若已知两板间存在相互正交的匀强电 场E与匀强磁场B，从粒子源出来的带电的粒子速度 水平向右,重力不计，(1)画出受力分析； (2)速度多大的粒子才能沿直线穿过场区?
三、洛仑兹力的应用———速度选择器
【例2】解：由于F合=0
则：qEqvB
v
E B
方向关系： 1、f洛⊥v(一定) 2、f洛⊥B (一定) 3. v与B不一定垂直
(一)、洛伦兹力的方向
小结：关于洛仑兹力方向的理解： 1.f洛⊥v(一定) f洛⊥B (一定). v与B不一定垂直
洛仑兹力的方向垂直于v和B组成的平面。
2.洛仑兹力只改变速度的方向，不改变速 度的大小。 3.洛仑兹力对电荷不做功。
第三章 第五节 研究洛伦兹力
研究洛伦兹力
情景：神秘的极光
极光视频
极光是一种绚丽多彩的发光现象，其发生是
由于带电粒子流进入地球磁场，在地球南北
两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽
的光辉。
思考并猜想：
电流是怎样形成的?磁场对电流有力的作 用吗?由此推理,你是否可以提出某种猜想?
你的想法是: 磁场对运动电荷有作用力.