312-洛伦兹力
2022-2021学年高二物理粤教版选修3-1 研究洛伦兹力 课件（29张）
例1 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 运动电荷所受的洛伦兹力都与图示f的方向相反，故A、B、D错误， C正确.
借题发挥 确定洛伦兹力的方向还需明确运动电荷的 电性，特别注意负电荷的运动方向与左手四指的指向 应相反.
3.洛伦兹力与电场力的比较： (1)洛伦兹力f＝qvB：只有运动电荷，且运动电荷的运动方向 与磁场方向不平行时才受到洛伦兹力；洛伦兹力的方向总与 速度方向垂直，用左手定则判断. (2)电场力F＝qE：只要是电荷在电场中就要受到电场力；电 场力的方向与场强E同线(正电荷与E同向，负电荷与E反向).
例2 在图1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、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.
答案 B
洛伦兹力的综合应用 3.在两平行金属板间，有如图5所示的互相正交的匀强电场和匀强 磁场.α粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向 射入时，恰好能沿直线匀速通过.供下列各小题选择的答案有： A.不偏转 B.向上偏转 C.向下偏转 D.向纸内或纸外偏转
图5
(1)若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向 射入时，质子将 . (2)若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向 射入时，电子将 . (3)若质子以大于v0的速度，沿垂直于电场方向和磁场方向从两 板正中央射入，质子将 . (4)若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度 v0沿垂直于电场方向和磁场方向，从两极板中央射入时，电子 将.
所以，(1)(2)两小题应选A.若质子以大于v0的速度射入两板之间，由 于洛伦兹力f＝Bqv，洛伦兹力将大于电场力，质子带正电荷，将向 上偏转，第(3)小题应选B.磁场的磁感应强度B增大时，电子射入的 其他条件不变，所受洛伦兹力f＝Bqv0也增大，电子带负电荷，所 受洛伦兹力方向向下，将向下偏转，所以第(4)小题应选择C. 答案 (1)A (2)A (3)B (4)C
1-2洛伦兹力课件(32张PPT)
第1章 安培力与洛伦兹力
(3)三个公式:由 f=Bvqsin
①半径
sin
r= ;
②周期
2π
T=
sin
=
③螺距 d=Tvcos
(sin )2
θ=m
可得
2π
;
2π cos
θ=
。
第1章 安培力与洛伦兹力
带电粒子(不计重力)以一定的速度进入磁感应强度为的匀强磁场时的运动轨迹:
期分别为Tp和Tα,已知mα=4mp,qα=2qp,下列选项正确的是(
A
)
A.Rp∶Rα=1∶2,Tp∶Tα=1∶2
B.Rp∶Rα=1∶1,Tp∶Tα=1∶1
C.Rp∶Rα=1∶1,Tp∶Tα=1∶2
D.Rp∶Rα=1∶2,Tp∶Tα=1∶1
解析 由洛伦兹力提供向心力 F
4π 2
qvB=m 2 r
(2)半径的确定
①利用半径公式求半径;
②由圆的半径和其他几何边构成直角三角形,利用几何知识求半径。
第1章 安培力与洛伦兹力
本课小结
第1章 安培力与洛伦兹力
当堂检测
1.如图所示是电子射线管示意图,接通电源后,电子射线由阴极沿x轴方向射出,在荧光屏上会看到
一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转,在下列措施中可采用的是(
高中物理 选择性必修第二册
第1章
第
2节洛Βιβλιοθήκη 兹力第1章 安培力与洛伦兹力
学习目标
1.通过实验认识洛伦兹力。
2.能判断洛伦兹力的方向,会计算它的大小。
3.知道洛伦兹力与安培力之间的关系,能推导出洛伦兹力的计算公式。
4.掌握带电粒子在匀强磁场中运动的规律,并能解答有关问题。
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教学设计2
第五节研究洛伦兹力一．教材、学情分析1．教材位置：本课位于粤教版《普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1》第三章第5节2．教材分析在高考要求方面，洛伦兹力及其应用经常以计算题的形式出现，所是它本章的重点也是难点，加之洛伦兹力的应用涉及当今许多高科技的实验装置，如：速度选择器、质谱仪、粒子回旋加速器、磁流体发电机等，在强调试题要联系实际的今天，更赋予了新的热点含义。
在物理内容的联系方面，洛伦兹力既是上一节内容为何通电导线在磁场中会受安培力的微观原因，并且还是以后在物理选修3-2中电磁感应现象的为何导线作切割磁感线运动会产生感应电动势的本质原因，学好洛伦兹力是能否深入理解安培力和电磁感应现象起决定性作用。
教材把安培力与洛伦兹力结合在一起，这种结构能较好地突出理论与现象的统一，使学生明白物理规律既可以从实验直接得出，也可以从已知规律用理论推导得出。
二．新课标要求1．知识与技能（1）通过实验及分析安培力产生的微观原因进而认识到洛伦兹力的存在；（2）用类比方法学会用左手定则判断洛伦力的方向，并理解洛伦兹力对运动电荷不做功；（3）联合安培力及电流的微观计算式推导出洛伦兹力的大小；（4）了解洛伦兹力的简单应用――速度选择器；2．过程与方法（1）观看学习极光的视频、图片、文字资料，联系实际，激发学生的学习兴趣；（2）通过观察电子束在磁场中的偏转研究洛伦兹力的方向，体验研究物理学的实验方法；（3）利用分析安培力产生的微观原因培养学生的微观想象力；（4）对比安掊力导出洛伦力大小的公式进而培养学生的理论推导能力，认识科学探究方法的多样性；3．情感、态度与价值观（1）通过实验观察明确认识洛伦兹力的存在，培养实事求是的科学态度；（2）通过对洛伦兹力的大小和方向的推导培养学生严谨的科学态度及提高解决问题的能力；（3）简述洛伦力的应用，培养学生热爱科学研究的价值观；三．教学重难点重点：正、负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力方向的判断和洛伦兹力大小的公式推导是本节课的重点难点：洛伦兹力是安培力产生的微观原因、安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现四．教学方法和用具1．教学方法：基于本课的特点，在教学中采用情景激学法．．探究法．．．；．．．．．、类比分析．．．．．、演示实验法．．．．法．、讨论2．学习方法：实验．．．．．、推理归纳法．．．．．．．．、假．想法．．、比较迁移法．．观察法3．教学用具：多媒体电脑、实物投影仪、电风车、阴极射线管、蹄形磁铁等A B C D作用：1、层次清楚，结构合理，体现教师在教学过程中的思路和策略；2、突出重点，为学生思考和储备知识提供了导向，帮助学生提高归纳概括能力。
高中物理选修3-1-磁场对运动电荷的作用力
磁场对运动电荷的作用力知识元洛伦兹力知识讲解洛伦兹力1．内容：运动电荷在磁场中受到的力．2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．负电荷受力方向与正电荷的受力方向相反.3．洛伦兹力方向的特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B与v所决定的平面，故洛伦兹力不做功.4．洛伦兹力推导：如图所示，直导线长为L，电流为I，导线中运动电荷数为n，横截面积为S，单个电荷的电量为q，定向运动速度为v，则，安培力F=ILB=nF洛所以洛伦兹力因为I=NqSv(N为单位体积的电荷数)所以，式中n=NSL，故F洛=qvB.上式为电荷垂直磁场方向运动时，电荷受到的洛伦兹力，若电荷运动方向与磁场方向夹角为θ，则洛伦兹力为F=qvB sinθ.5．通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质．例题精讲洛伦兹力例1.如图甲所示，将一带正电的物块无初速地放在倾斜传送带底端，皮带轮以恒定的速率沿顺时针转动，该装置处于垂直纸面的匀强磁场中，物块由传送带底端运动至顶端的过程中，其v-t图象如图乙所示，物块全程运动的时间为t2，以下说法正确的是（图乙中t1、t2、v m均为已知量）（）A．匀强磁场垂直纸面向里B．由图可知皮带轮的传动速度可能小于v mC．由图可以求出物块运动的总位移xD．在t1-t2时间内，物块仍可能相对皮带向下滑动例2.如图所示，一个带正电的小球沿光滑的水平绝缘桌面向右运动，速度的方向垂直于一个水平方向的匀强磁场，小球飞离桌子边缘落到地板上．设其飞行时间为t1，水平射程为s1，落地速率为v1．撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t2，水平射程为s2，落地速率为v2，则（）A．t12B．s1>s2C．s12D．v1=v2如图所示，在x轴上方存在磁感应强度为B的垂直于纸面向里的匀强磁场，一个电子（电荷量为q）从x轴上的O点以速度v斜向上射入磁场中，速度方向与x轴的夹角为45°．电子进入磁场瞬间受到______（填“洛伦兹力”或“安培力”），其大小为_____。
【物理】洛伦兹力课件-2023-2024学年高二下学期物理鲁科版(2019)选择性必修第二册
负电荷所受力的方向与正电荷所受力的方向相反。 即四指指向要和负电荷运动方向相反
角度1 洛伦兹力的方向
图中表示磁场的方向、运动电荷的速度方向和洛伦兹力的方向，其
一、磁场对运动电荷的作用
一、磁场对运动电荷的作用
一、磁场对运动电荷的作用
调换磁场方向
一、磁场对运动电荷的作用
实验现象：当电荷在磁场中运动时， 会受到磁场力的作用
洛伦兹力
01
洛伦兹力
一、磁场对运动电荷的作用
静止电荷在磁场中不受洛伦兹力
1．洛伦兹力：磁场对__运__动__电__荷___的作用力。
∴每个自由电子所受到的洛伦兹力即 每个自由电子所受的洛伦兹力的方向竖直向下
1．洛伦兹力与安培力的关系 (1) 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， 而洛伦兹力是安培力的微观本质。 (2) 安培力和洛伦兹力的方向都遵循左手定则 (3) 洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功 (4) 静止电荷在磁场中不受洛伦兹力，但静止的导体在磁场中可以受到安培 力的作用。
角度1 洛伦兹力与安培力 (2023·重庆南开中学期末)下列有关安培力和洛伦兹力的说法正确的是
( C)
A．判断安培力的方向用左手定则，判断洛伦兹力的方向用右手定则 B．安培力与洛伦兹力的本质相同，所以安培力和洛伦兹力都不做功 C．一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零，但该位置的磁感 应强度不一定为零 D．通电导线放在磁场中时，安培力、磁感应强度和电流方向一定两两垂 直
比较项目 性质
产生条件
《洛伦兹力》 讲义
《洛伦兹力》讲义一、什么是洛伦兹力在物理学中，洛伦兹力是一个非常重要的概念。
当带电粒子在磁场中运动时，会受到一种力的作用，这个力就被称为洛伦兹力。
我们先来想象一下这样一个场景：一个带电的小球在一个充满磁场的空间里自由移动。
这时，磁场就会对这个带电小球施加一个力，让它的运动状态发生改变，这个力就是洛伦兹力。
洛伦兹力的大小与带电粒子的电荷量、速度以及磁场的磁感应强度有关。
它的方向始终与带电粒子的运动方向和磁场方向垂直。
二、洛伦兹力的表达式洛伦兹力的大小可以用公式 F ＝qvBsinθ 来表示。
其中，F 表示洛伦兹力的大小，q 是带电粒子的电荷量，v 是带电粒子的速度，B 是磁场的磁感应强度，θ 是速度方向与磁感应强度方向的夹角。
当速度方向与磁感应强度方向垂直时（θ ＝ 90°），sinθ ＝ 1，洛伦兹力达到最大值 F ＝ qvB。
而当速度方向与磁感应强度方向平行时（θ ＝ 0°或 180°），sinθ ＝0，洛伦兹力为零。
三、洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向可以用左手定则来判断。
伸出左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向（如果是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向），那么大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。
需要注意的是，洛伦兹力始终垂直于带电粒子的运动方向，所以洛伦兹力永远不会对带电粒子做功。
这是因为做功需要力在力的方向上有位移，但洛伦兹力始终与运动方向垂直，在力的方向上没有位移。
四、洛伦兹力的应用洛伦兹力在许多实际应用中都发挥着重要作用。
1、质谱仪质谱仪是一种用于测量带电粒子质量和电荷量的仪器。
在质谱仪中，带电粒子在电场中加速后进入磁场，由于不同质量和电荷量的粒子受到的洛伦兹力不同，它们会在磁场中做不同半径的圆周运动，从而被分离和检测。
2、回旋加速器回旋加速器是利用磁场对带电粒子的洛伦兹力来加速粒子的装置。
带电粒子在回旋加速器的两个半圆形的金属盒之间来回运动，每次通过缝隙时都会被电场加速，同时在磁场中受到洛伦兹力而做圆周运动。
高二物理洛伦兹力课件 新课标 人教
MOMODA POWERPOINT
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312洛仑兹力02
4. 计算题题号：31243001分值：10分难度系数等级：31.在一个显像管的电子束中，电子有eV 101.24⨯的能量，这个显像管安放的位置使电子水平地由南向北运动。
地球磁场的垂直分量5105.5-⊥⨯=B T ，并且方向向下，求：(1)电子束偏转方向；(2)电子束在显像管内通过20cm 到达屏面时光点的偏转间距。
解：（1）如图所示，由洛伦兹力B v q F ⨯=可以判断电子束将偏向东侧。
（3分）（2）在如图所示的坐标中，电子在洛伦兹力作用下，沿圆周运动，其轨道半径R 为 m 6.712k===eB mE eB mv R （3分）由题知y = 20cm ，并由图中的几何关系可得电子束偏向东侧的距离m 102.98322-⨯=--=∆y R R x （4分）即显示屏上的图像将整体向东平移近3 mm ，这种平移并不会影响整幅图像的质量.题号：31242002分值：10分难度系数等级：22.如图所示，设有一质量为me 的电子射入磁感强度为B 的均匀磁场中，当它位于点M 时，具有与磁场方向成α角的速度v ，它沿螺旋线运动一周到达点N ，试证M 、N 两点间的距离为eBαv m MN cos π2e =解：将入射电子的速度沿磁场方向和垂直磁场方向分解⊥v 和v //，在磁场方向前进一螺距MN 所需的时间T =αcos //v MN v MN = (1 ) （4分） 在垂直磁场方向的平面内，电子作匀速圆周运动的周期T =eBv R e m π2π2=⊥ (2) （4分） 由式（1）和式（2），可得eBv m MN αcos π2e =（2分）题号：31241003分值：10分难度系数等级：1 3.测定离子质量的质谱仪如图所示，离子源S 产生质量为m ，电荷为q 的离子，离子的初速很小，可看作是静止的，经电势差U 加速后离子进入磁感强度为B 的均匀磁场，并沿一半圆形轨道到达离入口处距离为x 的感光底片上，试由此计算运动粒子的质量m .解：由离子源产生的离子在电势差为U 的电场中加速，根据动能定理，有qU mv =221 （3分） 离子以速率v 进入磁场后，在洛伦兹力的作用下作圆周运动，其动力学方程为2/2x v m qvB = （4分） 由上述两式可得228x Uq B m = （3分）题号：31244004分值：10分难度系数等级：44．两个正电荷q 1、q 2，当它们相距为d 时，运动速度各为v 1和v 2，如图所示，求：（1）q 1在q 2处所产生的磁感应强度和作用于q 2上的电磁力；（2）q 2在q 1处所产生的磁感应强度和作用于上q 1的电磁力。
高中物理选修3-1磁场对运动电荷的力-洛伦兹力教案有答案
磁场对运动电荷的作用——洛仑兹力一、洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力电荷的定向移动形成电流，磁场对电流的作用力是对运动电荷作用力的宏观表现。
推导：F 安=B I L⇒推导 f 洛=q B v 建立电流的微观图景 (物理模型)垂直于磁场方向上有一段长为L 的通电导线，每米有n 个自由电荷，每个电荷的电量为q ，其定向移动的速率为v 。
在时间内有vt 体积的电量Q 通过载面，vt 体积内的电量Q=n ·vt ·q 导线中的电流I=tQ= n v q 导线受安培力F=B I L= B ·n v q ·L (nL 为此导线中运动电荷数目)单个运动电荷q 受力f 洛=电荷数F= q B v（1）洛伦兹力的大小：F ＝qvB sin α(α为v 与B 的夹角)注意：① 当v ⊥B 时，f 洛最大，f 洛= q B v (f B v 三者方向两两垂直且力f 方向时刻与速度v 垂直)导致粒子做匀速圆周运动。
②当v // B 时，f 洛=0做匀速直线运动。
③当v 与B 成夹角时，(带电粒子沿一般方向射入磁场)，可把v 分解为(垂直B 分量v ⊥,此方向匀速圆周运动；平行B 分量v //,此方向匀速直线运动)⇒合运动为等距螺旋线运动。
磁场和电场对电荷作用力的差别：只有运动的电荷在磁场中才有可能受洛仑兹力，静止电荷中磁场中不受洛仑兹力。
在电场中无论电荷是运动还是静止，都受电场力作用。
f 洛=的特点：① 始终与速度方向垂直，对运动电荷永不做功，而安培力可以做功。
（所以少用动能定理，多与几何关系相结合）。
②不论电荷做什么性质运动，轨迹如何，洛仑兹力只改变速度的方向，不能改变速度的大小，对粒子永不做功（2）洛伦兹力的方向 用左手定则来判断(难点)．实验：判断f B v 三者方向的关系1.洛伦兹力F的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于运动电荷的速度v的方向，即F 总是垂直于B和v所在的平面．2.使用左手定则判定洛伦兹力方向：伸出左手，让姆指跟四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动方向（当是负电荷时，四指指向与电荷运动方向相反）则姆指所指方向就是该电荷所受洛伦兹力的方向．说明：正电荷运动方向为电流方向(即四指的指向),负电运动方向跟电流方向相反.（3）洛伦兹力的特点洛伦兹力的方向一定既垂直于电荷运动的方向，也垂直于磁场方向．即洛伦兹力的方向垂直于速度和磁场方向决定的平面，同时，由于洛伦兹力的方向与速度的方向垂直，所以洛伦兹力的瞬时功率P＝Fv cos90o＝0，即洛伦兹力永远不做功．二、洛伦兹力与安培力的关系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称动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．2.洛伦兹力一定不做功，它不改变运动电荷的速度大小;但安培力却可以做功．三、不计重力的带电粒子在匀强磁场中的运动1.分三种情况：一是匀速直线运动；二是匀速圆周运动；三是螺旋运动．2.做匀速圆周运动：轨迹半径r=mv/qB；其运动周期T=2πm/qB (与速度大小无关)．3.垂直进入匀强电场和垂直进入匀强磁场时都做曲线运动，但有区别：垂直进入匀强电场，在电场中做匀变速曲线运动(类平抛运动)；垂直进入匀强磁场，则做变加速曲线运动(匀速圆周运动)．点评：凡是涉及到带电粒子的动能发生了变化，均与洛仑兹力无关，因为洛仑兹力对运动电荷永远不做功。
【课件】洛伦兹力(课件)-2022-2023学年高二物理(粤教版2019选择性必修第二册)
根据运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的表达式，f=qvbsinθ,θ为v与B的夹
角．可知，当B≠0, 0=0°或θ=180°时，f=0,故同学甲看法错误；由于洛伦兹力始终
与运动电荷的速度垂直，故洛伦兹力只改变速度方向，不改变其大小，即不改
变其动能，但是速度是矢量，方向变了速度也就变了，故同学乙看法错误；当
道处相比，哪个区域地磁场对高能带电粒子的
阻挡效果更好？为什么？
【例题】如图所示，来自太阳和其他星体的宇宙射线含有大量高能带电粒子
，幸好由于地磁场的存在而改变了这些带电粒子的运动方向，使很多带电粒
子不能到达地面，避免了其对地面上生命的危害。已知北京上空某处由南指
向北的磁感应强度为1.2×10-4 T，如果有一速率v=5.0×105m/s、电量
直于电荷运动方向与磁场方向所决定的平面。
【课堂练习】
试判定图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的运动方向
v
f
v
v
（e)f洛的方向垂直纸面向外
利用安培力表达式推导洛伦兹力大小的表达式
【情境】如图所示，通电直导线处于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中
，导线中电流方向与磁场方向垂直，电流强度为I 。导线长度为L ，横截面
生的作用力称为洛伦兹力（lorentz
force）．
阴极射线管两端被加上高电压后，阴极射线管中的电子沿直
线前进。改变磁铁方向即改变磁场方向，观察不同情况下电子偏
转方向，并将实验结果记入表中。
磁场方向
•
•
•
•
电子运动方向
⊖
⊖
电子偏转方向
结论：
（1）电子偏转方向与磁场方向、电子运动方向有关；
教科版洛伦兹力PPT课件
2．一个质量为 m、带电荷量为 q 的粒子，在磁感应强度为 B 的 匀强磁场中，以速度 v 做匀速圆周运动，你能计算出它做圆 周运动的轨道半径 R 和周期 T 吗？
答案 因做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力 F 洛＝qvB 故有 qvB＝mRv2 带电粒子做圆周运动的半径：R＝mqBv 周期：T＝2πvR＝2qπBm.
B．运动过程中三个小球的机械能均保持不变
C．经过最高点时，三个小球的速度相等
D．经过最高点时，甲球的速度最小
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
解析 在整个过程中，洛伦兹力不做功，机械能守恒，所以 B 正 确；在最高点时，甲球受洛伦兹力向下，乙球受的洛伦兹力向上， 而丙球不受洛伦兹力，即三球在最高点所受合力不同，根据牛顿 第二定律和圆周运动公式可知 F＝mvr2，三球的速度不相等，甲 球速度最大，所以 C、D 错误．甲球的速度最大，因机械能守恒， 故甲球释放时的高度最高，所以 A 正确； 答案 AB
答案 左手定则． [要点提炼] 1．洛伦兹力的方向可以根据左手定则来判断，四指所指 的方向为正电荷的运动方向(或为负电荷运动的反方向)，拇指所指的方向就是运 动的正电荷(负电荷)在磁场中所受洛伦兹力的方向．负电荷受力的方向与同方向 运动的正电荷受力的方向相反． 2．洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是 垂直于v和B所决定的平面(但v和B的方向不一定垂直)．
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
[要点提炼] 1．带电粒子所受洛伦兹力与速度方向 垂直 ，只改变速度 方向 ，
不改变速度大小，对运动电荷 不做 功．
2．沿着与磁场垂直的方向射入磁场中的带电粒子，在匀强磁场
鲁科版选修3-1 6.3 洛伦磁力的应用 课件
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.
S2—S3：速度选择器 B：匀强磁场 D：照相底片 4.测定荷质比的装置――质谱仪（最 初由汤姆生发现的）。
质谱仪的构造
①带电粒子源 ②加速电场 ③速度选择器 ④偏转磁场 ⑤照相底片
质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构
造原理如图所示，离子源S产生一个质量为m，电量为q的正离子，离
又有: T 2r 2 • mv 2m
v v qB qB
注：粒子的运动周期与轨道半径和运动速率无关
带电粒子将在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动 。
1、速度特征： 速度大小不变，而方向随时间变化。
2、半径特征：
V越大，r也越大
3 周期特征：
周期T与运动速度及运动半径无关。
1、电子、质子、氘核、氚核以同样的速度垂直射入同一
子产生出来时速度小，可以看作是静止的，离子产生出来后经过电
压Ｕ加速，进入磁感应强度为Ｂ的匀强磁场，沿着半圆运动而达到
记录它的照相底片Ｐ上，测得它在Ｐ上的位置到入口处Ｓ１的距离
为x，则下列说法正确的是
A.若某离子经上述装置后，测得它在 Ｐ上的位置到入口处Ｓ1的距离大于x， 则说明离子的质量一定变大 B.若某离子经上述装置后，测得它在 Ｐ上的位置到入口处Ｓ1的距离大于x， 则说明加速电压Ｕ一定变大 C.若某离子经上述装置后，测得它在 Ｐ上的位置到入口处Ｓ1的距离大于x， 则说明磁感应强度一定变大 D.若某离子经上述装置后，测得它在 Ｐ上的位置到入口处Ｓ1的距离大于x， 则说明离子所带电量ｑ可能变小
新课标教科版31选修三《洛伦兹力的应用》WORD教案1
新课标教科版31选修三《洛伦兹力的应用》WORD 教案1（课程标准教科书人教版选修3－1第109页）背景资料：1879年霍尔()..E H Hall 发觉，处在匀强磁场中的通电导体板，当电流的方向垂直于磁场时，在垂直于磁场和电流方向的导体板的两端面之间会显现电势差，这一现象称为霍尔效应，如图所示，显现的电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。
实验指出，霍尔电势差与通过导体板的电流I ，磁场的磁感强度B 成正比，与板的厚度d 成反比，H a b BI U k dϕϕ=-= （1）式中k 称为霍尔系数。
霍尔效应可用于测量磁场的磁感强度，也能够用于测量电流，专门是测量比较大的电流。
实验原理：这次实验使用的是4引脚的半导体霍尔元件，型号为119sj ，1、3引脚为输入口，也确实是输入电流必须通过1、3引脚流过霍尔元件，而且输入电流一样都专门小，差不多上是几个毫安的电流，以119sj 型号为例，最大输入电流为10mA 。
相对应的2、4引脚确实是输出口，假如输入口通入合适的输入电流，霍尔元件放置在磁场中，那使用灵敏的电压表测量2、4引脚间的电压，就能够测到一个几毫伏的电压，那个电压事实上确实是霍尔电压。
然而明显要用电压传感器直截了当测量两端的电压，是不可行的，因为霍尔电压确实是太小了，只是能够通过另外的途径解决这一问题，假如把霍尔元件当作一个有内阻的电源，那在2、4引脚间串联一个电阻和微电流传感器，因为有霍尔电压的存在，那回路b 中就将有一个电流，也确实是霍尔电流H H U I R r=+，R 为此处串联的电阻，r 为回路b 霍尔电源的内阻。
当输入电流I 固定后，霍尔电压H U 与外界磁场B 变化是成正比的，H U B λ=，因为霍尔电流与霍尔电压成正比，因此也能够说霍尔电流与外界磁感应强度成正比，H I B μ=，在本次实验中我们验证霍尔电流与外界磁感应强度的线性关系。
实验装置按下面的方式连接，选取0500R =Ω，电源使用一个1.5V 的干电池，这确实是固定了输入电流，把霍尔元件与磁场传感器的感应探头固定在一起，然后放置在桌面上，使它们在整个实验过程中静止，把一块大的磁铁靠近或远离霍尔元件时，近似地认为磁场传感器测到的磁感强度确实是霍尔片上的磁感强度，微电流传感器测到的电流变化确实是霍尔电流的变化，最后通过运算机将两组数据的关系表示出来，假如实验是成功的，那霍尔电流与磁感应强度的关系确实是线性的。
洛伦兹力的应用-鲁科版选修3-1教案
洛伦兹力的应用-鲁科版选修3-1教案一、教学内容概述本教学内容为鲁科版选修3-1中关于洛伦兹力的应用的教学。
本节课将深入讲解洛伦兹力的概念、公式及其应用，使学生掌握洛伦兹力的本质并能够熟练运用。
二、教学目标1.了解洛伦兹力的概念及其产生原因。
2.掌握洛伦兹力的计算公式。
3.理解洛伦兹力在电子运动轨道及质谱仪中的应用。
4.能够熟练运用洛伦兹力的计算及应用。
三、教学重点1.洛伦兹力的概念及其产生原因。
2.洛伦兹力的计算公式。
四、教学难点1.理解洛伦兹力在电子运动轨道及质谱仪中的应用。
2.能够熟练运用洛伦兹力的计算及应用。
五、教学方法1.讲授与互动交流相结合的教学模式。
2.通过引导学生思考、讨论和探究等方式，培养学生的独立思考和创新能力。
六、教学内容及进度安排第一课时：洛伦兹力的概念与表达式1.导入：引导学生了解电磁现象及其背后对称性原理。
2.讲解：介绍洛伦兹力的概念及其产生原因，并介绍洛伦兹力的表达式及示例。
3.分组讨论：组织学生进行分组讨论，通过绘制草图和讨论分析，深入理解洛伦兹力的本质及其计算公式。
教学时间：2学时第二课时：洛伦兹力的应用1.复习：回顾上节课的内容。
2.讲解：介绍洛伦兹力在电子运动轨道中的应用及其原理。
3.分组探究：组织学生分组探究，运用洛伦兹力解决各种实际问题，例如：探测器中的电子速度及质谱仪中离子质量的测量。
4.常见问题解答：回答学生在学习过程中遇到的常见问题。
教学时间：2学时第三课时：洛伦兹力的实际应用1.复习：回顾前两节课的内容。
2.实验演示：通过实验演示的方式，让学生亲身感受洛伦兹力在实际应用中的表现形式。
3.应用案例：通过引导学生分析各种实际应用案例，让学生进一步理解洛伦兹力的应用。
教学时间：2学时七、教学评估1.课堂练习及小组讨论的成果。
2.学生洛伦兹力应用案例分析的报告评估。
3.学生实验数据记录及分析报告的评估。
八、教学资源及参考资料1.鲁科版选修3-1教材。
2.电子书籍《电子、电磁和光学基础》。
粤教版高中物理选修3-1：《研究洛伦兹力》教案-新版
3.5《探究洛伦兹力》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处在磁感应强度为B的匀强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，击到长条形的荧光屏上激发出荧光，显示电子束的运动轨迹。
洛伦兹力的特点及对电荷的作用课件
Байду номын сангаас
O Fv F
(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷
v
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．
(4)左手判断洛伦兹力方向，但一定分正、负电荷．
(5)洛伦兹力一定不做功．
2．洛伦兹力与安培力的联系及区别
解析 由左手定则知,a 粒子带负电,b 粒子带正电,A 错误；由 qvB＝mvr2得 r＝mqBv, 故运动的轨迹半径越大,对应的速率越大,所以 b 粒子的速率较大,在磁场中所受洛 伦兹力较大,B 错误；由 Ek＝mv2/2 可得 b 粒子的动能较大，C 正确；由 T＝2qπBm知 两者的周期相同,b 粒子运动的轨迹对应的圆心角小于 a 粒子运动的轨迹对应的圆 心角,所以 b 粒子在磁场中运动时间较短,D 错误。 答案 C
B．t1＞t2
C．v1和v2大小相等 D．v1和v2方向相同
F洛 v
mg
解析 当桌面右边存在磁场时，由左手定则可知，带正电的小球在飞行过 程中受到斜向右上方的洛伦兹力作用，此力在水平方向上的分量向右，竖 直分量向上，因此小球水平方向上存在加速度，竖直方向上的加速度 a＜
g，由 h＝12at2 知 t1＞t2；由 x1＝v0t1＋12at21，x2＝v0t2 知 x1＞x2，A、B 对； 又因为洛伦兹力不做功，故 C 对；两次小球着地时速度方向不同，D 错。 答案 ABC
由①②得：R＝mqBv，T＝2qπBm
所以选项 A、C 正确，B、D 错误。
答案 AC
解析显隐
如图示,空间的某一区域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁
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312-洛伦兹力1. 选择题1．洛仑兹力可以[ ]（A）改变运动带电粒子的速率（B）改变运动带电粒子的动量（C）对运动带电粒子作功（D）增加运动带电粒子的动能答案：B2．原来沿直线前进的电子束，进入一与它垂直的匀强磁场中偏转，形成圆弧轨道，下面说法中正确的是（）A．进入磁场后电子的动能没有变化B．电子所受的洛仑兹力是变力C．洛仑兹力对电子做正功 D．电子的动量是守恒的答案：A3．在静止电子附近放置一条载流直导线，则电子在直导线产生的磁场中的运动状态是[ ] （A）向靠近导线方向运动（B）向远离导线方向运动（C）沿导线方向运动（D）静止；答案：D4．一个带电粒子在下述何种场中运动时,有可能做匀速圆周运动的是[ ]（A）匀强电场（B）匀强磁场；（C）面电荷附近的电场（D）通电直导线的磁场。
答案：B题号：31212007分值：3分难度系数等级：25. 如果带电粒子的速度与均匀磁场B垂直，则带电粒子作圆周运动，绕圆形轨道一周所需要的时间为[ ]（A）mTqB=（B）0mvTqB=（C）2mTqBπ=（D）02mvTBπ=答案：C6．如果你坐在房间内，背靠墙壁，设想有一电子束从你背后墙壁向前面的墙壁水平地射出，并偏向你的右方，则该室内磁场的方向是[ ]（A）水平向右（B）水平向左（C）垂直向上（D）垂直向下答案：D7．一个质子和一个电子以相同的速度射入一垂直磁场，则它们的[ ]（A ）运动周期相同 （B ）圆周运动的半径相同 （C ）动能相同 （D ）以上的都不相同 答案：D8．两个电子分别以速度v 和2v 同时垂直射入一均匀磁场，如不考虑它们之间的相互作用，则它们的[ ]（A ）运动周期相同 （B ）圆周运动的半径相同 （C ）动量不变 （D ）以上答案都不对 答案：A9． 一质量为m 、电量为q 的粒子，以速度v垂直射入均匀磁场B中，则粒子运动轨道所包围范围的磁通量与磁场磁感应强度B大小的关系曲线是[ ]（A ） （B ） （C ） （D ） 答案：B10．从电子枪同时射出两个电子，初速度分别为2v 和3v ，经垂直磁场偏转后，则[ ] （A ） 初速为2v 的电子先回到出发点 （B ） 初速度为3v 的电子先回到出发点 （C ） 同时回到出发点 （D ） 不能回到出发点 答案：C11．一电量为q 的粒子在匀强磁场中运动，下面哪种说法是正确的：[ ] (A) 只要速度大小相同，粒子所受的洛仑兹力就相同(B) 在速度不变的前提下，若电荷电量q 变为-q ，则粒子受力方向相反，数值不变 (C) 粒子进入磁场后，其动量和动能都不改变(D) 洛仑兹力与速度方向垂直，所以带电粒子运动的轨迹一定是圆 答案：B12．两个以相同速度v 同向平行运动的正电荷（v <<c ），在运动过程中将[ ] （A ）继续保持平行 （B ）相互靠近 （C ）相互分开 （D ）无法确定 答案：C13．洛仑兹力公式中的带电粒子的速度v是[ ](A)相对于另一个运动带电粒子的 （B ）相对于外来磁场的 （C ）相对地球的 （D ）相对于观察者的 答案：D14．如图所示，在匀强磁场B 中一个带正电的粒子在xy 平面内以速度v 1运动时，所受到的磁力为F 1，若带电粒子沿z 轴以速度v 2时,所受到的磁力为F 2，则B的方向是[ ](A) 与y 轴同向 (B) y 轴反向 (C) 在xz 平面内与v 1 垂直向上 (D) 在xz 平面内与v 1 垂直向下 答案：B解答：根据洛仑兹力右手法则判断。
2. 填空题1. 电子质量m ，电量e ，以速度v 飞入磁感应强度为B 的匀速磁场中，v 与B 夹角为θ，电子作螺旋运动，则螺旋线的螺旋矩h =__________。
答案： eR mv /cos 2θπ2. 一个电子在匀强磁场中运动而不受到磁场力的作用，则电子运动的方向是 . 答案：和磁场方向平行3．一带电粒子垂直射入磁场B后，运动轨迹是半径为R 的圆周，若要使圆周半径变为R /2，则磁感应强度应变为 . 答案：2B。
4．在非均匀磁场中，有一带电量为q 的运动电荷，当电荷运动至某点时，其速度为v ，运动方向与磁场的夹角为α，此时测出它所受的磁力为m f ，则该运动电荷所在处的磁感应强度的大小为_____________________。
答案：αsin qv f B m=5．一个质量为m ，电量为q 的带电粒子，在电场强度为E ,磁感应强度为B的电磁场中运动，则该带电粒子满足的动力学方程是 。
（不计重力）答案：B v q E q dtrd m ⨯+=226． 一个速度j i v 55102.7100.4⨯+⨯=(ms -1)的电子，在均匀磁场中受到的力为j i F1313105.1107.2--⨯+⨯-=(N)。
如果0=x B ，则B =_____________。
答案：k B34.2=(T)7. 质子m 1和电子m 2以相同的速度垂直飞入磁感强度为B的匀强磁场中，试求质子轨道半径R 1与电子轨道半径R 2的比值 . 答案：2121//m m R R =8．磁场中某点处的磁感应强度B =0.40i－0.20j (T), 一电子以速度j i v ˆ100.1ˆ1050.066⨯+⨯= (ms -1)通过该点,则作用于该电子上的磁场力 .答案：k F ˆ100.814-⨯= (N)9．一电子在3100.2-⨯=B T 的均匀磁场中作半径20=R cm 的螺旋线运动，螺距50=h cm 。
已知电子的比荷1111076.1-⋅⨯=kg C m ee，求这个电子的速度的大小是 . 答案：7106.7⨯=v ms -110．真空中两个电子以相同的速度v 并排沿着同一方向运动，它们的距离为r 。
若在实验室 参照系中进行观测，两个电子间磁相互作用力的大小为____________。
（不考虑相对论效应）答案：22204r V e F πμ=解答：根据运动电荷的磁场公式再考虑洛仑兹力公式。
11. 一电子以v = 105m·s -1的速率，在垂直于均匀磁场的平面内作半径R = 1.2 cm 的圆周运动，则此圆周所包围的磁通量是 .（已知C e kg m e 1931106.1,101.9--⨯=⨯=）答案：2.14×10-8Wb解答：ππππ192531222106.1102.110101.9)/(---⨯⨯⨯⨯⨯=====Φe R mv R ev R v m R B BS m Wb 81014.2-⨯=12．一长直导线流有电流20A ，离导线5.0cm 处有一电子以速度1.010⨯7m.s -1平行于电流运动,则作用在电子上的洛仑兹力的大小是 . 答案：161028.1-⨯N解答：rIev evB F πμ20==3. 计算题1. 测定离子质量的质谱仪如图所示，离子源S 产生质量为m ，电荷为q 的离子，离子的初速很小，可看作是静止的，经电势差U 加速后离子进入磁感强度为B 的均匀磁场，并沿一半圆形轨道到达离入口处距离为x 的感光底片上，试由此计算运动粒子的质量m .解：由离子源产生的离子在电势差为U 的电场中加速，根据动能定理，有qU mv =221（3分） 离子以速率v 进入磁场后，在洛伦兹力的作用下作圆周运动，其动力学方程为2/2x v m qvB = （4分）由上述两式可得 228x Uq B m = （3分）2.如图所示，设有一质量为m e 的电子射入磁感强度为B 的均匀磁场中，当它位于点M 时，具有与磁场方向成 α角的速度v ，它沿螺旋线运动一周到达点N ，试证 M 、N 两点间的距离为eBαv m MN cos π2e =解：将入射电子的速度沿磁场方向和垂直磁场方向分解⊥v 和v //，在磁场方向前进一螺距MN 所需的时间 T =αcos //v MNv MN = (1 ) （4分） 在垂直磁场方向的平面内，电子作匀速圆周运动的周期T =eBv R e m π2π2=⊥ (2) （4分） 由式（1）和式（2），可得 eBv m MN αcos π2e =（2分）3. 在一个显像管的电子束中，电子有eV 101.24⨯的能量，这个显像管安放的位置使电子水平地由南向北运动。
地球磁场的垂直分量5105.5-⊥⨯=B T ，并且方向向下，求：(1)电子束偏转方向；(2)电子束在显像管内通过20cm 到达屏面时光点的偏转间距。
解：（1）如图所示，由洛伦兹力B v q F⨯=可以判断电子束将偏向东侧。
（3分） （2）在如图所示的坐标中，电子在洛伦兹力作用下， 沿圆周运动，其轨道半径R 为m 6.712k ===eBmE eBmvR （3分）由题知y = 20cm ，并由图中的几何关系可得电子束偏向东侧的距离 m 102.98322-⨯=--=∆y R R x （4分）即显示屏上的图像将整体向东平移近3 mm ，这种平移并不会影响整幅图像的质量.4. 试通过分析霍耳效应的实验规律dBIR U HH =，证明霍耳系数nq R H 1=，其中n 代表载流子数密度，q 代表每个载流子的电量。
解：当电力和磁力达到平衡时，qE qvB = （1） （2分） 若板垂直于磁场方向的宽度为b ，则霍耳电势差Bvb Eb U H == （2） （2分）因为 nqvbd I = （3）从而 nqbdIv =（4） （3分） 将（4）代入（2）得dIBnq U H 1=所以 nqR H 1= 证毕。
（3分）5．两个正电荷q 1、q 2，当它们相距为d 时，运动速度各为v 1和v 2，如图所示，求：（1）q 1在q 2处所产生的磁感应强度和作用于q 2上的电磁力；（2）q 2在q 1处所产生的磁感应强度和作用于上q 1的电磁力。
解：（1）速度为v 1的电荷q 1在q 2处产生的磁感强度方向与121r r⨯的指向相同，垂直图面向外，其大小为（1分）q 2 所受的洛伦兹力方向水平向右，大小为（2分）q 2处在q 1的电场中，所受电场力方向垂直向下，大小为202124d q q F e πε=（1分）如图所示，作用于q 2的合力大小为22221202212222214εμπ+=+=v v d q q F F F e m （1分）与水平方向的夹角为2100221arctan arctanv v F F m e εμθ== （1分）(2)由于电荷 q 2的速度v 2与q 2到q 1为的径矢21r方向相同，电荷q 2在q 1处产生的磁感强度为043212122021=⨯=r r v q B πμ q 1所受的洛伦兹力为 0)(21111=⨯=B v q F m（2分）q 1处在q 2的电场中, 受到的电场力方向竖直向上，大小为202114d q q F e πε=所以作用于q 1上的合力方向竖直向上，大小为2021114d q q F F e πε== （2分）。