洛伦兹力课件
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《洛伦兹力的应用》课件
深入探究洛伦兹力在电机中的应用有助于 开发新型电机，满足各种不同的需求和应 用场景。
洛伦兹力在磁悬浮列车中的应用
悬浮与导向作用
磁悬浮列车利用洛伦兹力实现车体的悬浮和导向，消除了 传统列车与轨道的接触摩擦，极大地提高了列车的运行速 度和稳定性。
磁场设计与控制
为了实现稳定悬浮和导向，需要对列车下方的磁场进行精 确的设计和控制，确保列车在高速行驶过程中的稳定性和 安全性。
大小
洛伦兹力的大小与磁感应强度、电荷量、速度和磁感应强度与速度的夹 角有关。
03
作用
洛伦兹力对带电粒子不做功，只改变带电粒子的运动方向，因此是描述
带电粒子在磁场中运动状态的重要物理量。
洛伦兹力的大小
公式
$F = qvBsintheta$，其中$q$为带电 粒子的电荷量，$v$为带电粒子的速 度，$B$为磁感应强度，$theta$为速 度与磁感应强度的夹角。
ERA
洛伦兹力的定义
洛伦兹力
带电粒子在磁场中所受到的力。
定义公式
$F = qvBsintheta$，其中$q$为带电粒子的电荷量，$v$为带电粒子的速度， $B$为磁感应强度，$theta$为速度与磁感应强度的夹角。
洛伦兹力的性质
01 02
方向
洛伦兹力的方向由左手定则确定，即伸开左手，让大拇指与其余四指垂 直，并处于同一平面内，将磁感线穿入手心，四指指向正电荷运动的方 向，大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向。
磁场与电流相互作用
洛伦兹力在电机中起着关键作用，它使带 电粒子在磁场中受到力的作用而产生旋转 ，进而驱动电机的旋转。
电机内部的磁场与电流相互作用，产生洛 伦兹力，该力驱动电机的转子旋转，从而 将电能转换为机械能。
洛伦兹力课件
荷的运动方向！
3、当电荷垂直射入匀强磁场时，在洛伦兹力
作用下电荷作匀速圆周运动。
v2 Bqv m
r
T 2r
v
半径 : r mv
周期T 2m
Bq
Bq
周期T的大小与带电粒子在磁场中的运动速率和
半径无关。
练习
带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说 法正确的是：
A．只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同 B．如果把＋q改为－q，且速度反向大小不变， 则所受的洛伦兹力大小、方向均不变 C．只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦 兹力作用 D．带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应 强度小
qvB
一.洛伦兹力
3.大小： F洛 qvB sin
（为B和v的夹角）
当带电粒子在磁场中运动时，洛 伦兹力对带电粒子的速度有什么影 响.特点：洛伦兹力对电荷不做 功，只改变速度的方向，不 改变速度的大小．
例题：炽热的金属丝可以发射电子。设电子刚
从金属丝射出时的速度为零。电子的质量为m，电荷量 为e，在炽热金属丝和金属板间加以电压U，从炽热金 属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小 孔穿出。进入如图所示磁感应强度为B的匀强磁场。若 不计电子重力,求 (1)电子穿出小孔后的速度有多大？ (2)描述电子进入磁场后的运动。
力的方向.
-q
v
甲
v
+q
乙
f
f
-q v
丙
f垂直纸面向里
v +q 丁
f垂直纸面向外
洛伦兹力大小的推导
B
I
v
v
通电导线垂直放入匀强磁场中 每个电荷的带电量：q
v
Fv
导体的横截面积：S
研究洛伦兹力课件
问题探究
阴极射线管
阴极：
发出电子
束
一、洛伦兹力的概念
一、洛伦兹力（洛 ）
——磁场对运动电荷的作用力
洛伦兹
—
荷兰物理学家洛伦兹于1895年
最早对洛伦兹力进行了研究
问题探究
神
奇
的
力
量
揭
秘
示波器原理示意图
洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力
问题探究
安培力：磁场对电流的作用力
洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用
洛伦兹力的总和
N洛 =安
三、洛伦兹力的大小
安培力大小的回顾
1.求安培力的大小
L
F=0
2.求安培力的大小
L
F=BILຫໍສະໝຸດ 三、洛伦兹力的大小一段导线垂直放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，
若有N个电荷量为q、速度为v 的运动电荷，经过时间
从导线的一端移向了另一端，请推导通电导线所受安培
力的大小
手心—磁感线垂直穿入手心
四指—指向正电荷的运动方向
负电荷运动的反方向
大拇指 —洛伦兹力的方向
洛 ⊥
洛 ⊥
二、洛伦兹力的方向
三、洛伦兹力的大小
安
N洛 =安
安
洛
洛
洛
洛
洛
三、洛伦兹力的大小
科学家经过大量研究表明：
静止的通电导线在磁场中受到的安培力，
在数值上等于大量定向运动电荷受到的
三、洛伦兹力的大小
安培力的大小：
安 = BIL
条件： ⊥
洛伦兹力的大小：
阴极射线管
阴极：
发出电子
束
一、洛伦兹力的概念
一、洛伦兹力（洛 ）
——磁场对运动电荷的作用力
洛伦兹
—
荷兰物理学家洛伦兹于1895年
最早对洛伦兹力进行了研究
问题探究
神
奇
的
力
量
揭
秘
示波器原理示意图
洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力
问题探究
安培力：磁场对电流的作用力
洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用
洛伦兹力的总和
N洛 =安
三、洛伦兹力的大小
安培力大小的回顾
1.求安培力的大小
L
F=0
2.求安培力的大小
L
F=BILຫໍສະໝຸດ 三、洛伦兹力的大小一段导线垂直放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，
若有N个电荷量为q、速度为v 的运动电荷，经过时间
从导线的一端移向了另一端，请推导通电导线所受安培
力的大小
手心—磁感线垂直穿入手心
四指—指向正电荷的运动方向
负电荷运动的反方向
大拇指 —洛伦兹力的方向
洛 ⊥
洛 ⊥
二、洛伦兹力的方向
三、洛伦兹力的大小
安
N洛 =安
安
洛
洛
洛
洛
洛
三、洛伦兹力的大小
科学家经过大量研究表明：
静止的通电导线在磁场中受到的安培力，
在数值上等于大量定向运动电荷受到的
三、洛伦兹力的大小
安培力的大小：
安 = BIL
条件： ⊥
洛伦兹力的大小：
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。
粒子带负电荷时洛伦兹力跟拇指反方向课件
当粒子带负电荷时，根据左手定则，拇指指向洛伦兹力的反 方向。
对粒子带负电荷时洛伦兹力跟拇指反方向的思考
理解重要性
理解洛伦兹力和拇指反方向的概念对于学习电磁学至关重要，因为这些概念是电 磁学中的基础知识点，对于后续的学习和理解具有重要意义。
实践应用
在实际应用中，掌握洛伦兹力和拇指反方向的概念可以帮助我们更好地理解和分 析带电粒子在磁场中的运动情况，例如在粒子加速器、核聚变反应等领域的应用。
方向
根据左手定则，洛伦兹力的方向与正 电荷在磁场中受力方向相反，即与拇 指反方向。
负电荷在磁场中的运动轨迹
曲线运动
由于负电荷受到的洛伦兹力方向 始终与运动方向垂直，因此带负
电的粒子在磁场中做曲线运动。
半径和周期
根据洛伦兹力公式和牛顿第二定律， 可以计算出粒子运动的半径和周期。
应用
在粒子加速器、回旋加速器等设备 中，利用磁场控制带电粒子的运动 轨迹。
CHAPTER 03
拇指反方向的原理
拇指反方向的解 释
洛伦兹力
当带电粒子在磁场中运动时，会受到一个垂直于运动方向和磁场方向的力，这个力就是 洛伦兹力。
拇指反方向
在判断带电粒子在磁场中的运动方向时，可以用左手定则来判断洛伦兹力的方向，具体 做法是将左手平伸，让磁感线穿过掌心，四指指向正电荷运动的方向，大拇指所指的方 向就是洛伦兹力的方向。当粒子带负电荷时，由于电荷的正负与洛伦兹力的方向相反，
实例三：带电粒子在磁场中的速度变化
总结词
带负电荷的粒子在磁场中受到洛伦兹力作用 后，其速度大小和方向均可能发生变化，具 体变化情况与磁场强度和粒子运动速度有关。
详细描述
当带负电荷的粒子在磁场中运动时，由于洛 伦兹力的作用，其速度大小和方向可能会发 生变化。洛伦兹力可以改变粒子的运动方向， 甚至使其发生旋转。同时，洛伦兹力也可能 改变粒子的速度大小，从而影响粒子的动能 和动量。具体变化情况取决于磁场强度、粒
对粒子带负电荷时洛伦兹力跟拇指反方向的思考
理解重要性
理解洛伦兹力和拇指反方向的概念对于学习电磁学至关重要，因为这些概念是电 磁学中的基础知识点，对于后续的学习和理解具有重要意义。
实践应用
在实际应用中，掌握洛伦兹力和拇指反方向的概念可以帮助我们更好地理解和分 析带电粒子在磁场中的运动情况，例如在粒子加速器、核聚变反应等领域的应用。
方向
根据左手定则，洛伦兹力的方向与正 电荷在磁场中受力方向相反，即与拇 指反方向。
负电荷在磁场中的运动轨迹
曲线运动
由于负电荷受到的洛伦兹力方向 始终与运动方向垂直，因此带负
电的粒子在磁场中做曲线运动。
半径和周期
根据洛伦兹力公式和牛顿第二定律， 可以计算出粒子运动的半径和周期。
应用
在粒子加速器、回旋加速器等设备 中，利用磁场控制带电粒子的运动 轨迹。
CHAPTER 03
拇指反方向的原理
拇指反方向的解 释
洛伦兹力
当带电粒子在磁场中运动时，会受到一个垂直于运动方向和磁场方向的力，这个力就是 洛伦兹力。
拇指反方向
在判断带电粒子在磁场中的运动方向时，可以用左手定则来判断洛伦兹力的方向，具体 做法是将左手平伸，让磁感线穿过掌心，四指指向正电荷运动的方向，大拇指所指的方 向就是洛伦兹力的方向。当粒子带负电荷时，由于电荷的正负与洛伦兹力的方向相反，
实例三：带电粒子在磁场中的速度变化
总结词
带负电荷的粒子在磁场中受到洛伦兹力作用 后，其速度大小和方向均可能发生变化，具 体变化情况与磁场强度和粒子运动速度有关。
详细描述
当带负电荷的粒子在磁场中运动时，由于洛 伦兹力的作用，其速度大小和方向可能会发 生变化。洛伦兹力可以改变粒子的运动方向， 甚至使其发生旋转。同时，洛伦兹力也可能 改变粒子的速度大小，从而影响粒子的动能 和动量。具体变化情况取决于磁场强度、粒
洛伦兹力的应用课件 高二物理(鲁科版2019选择性必修第二册)(共23张PPT)
A1A2,平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场.下列说法正确的是( ABC )
A.质谱仪是分析同位素的重要工具
B.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外
C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小
[解析] 质谱仪是分析同位素的重要工具,A正确;
带电粒子在速度选择器中沿直线运动时,所受电场力和
粒子做匀速直线运动
左手定
则
生活实例
洛伦兹力的应用
6.磁流体发电机
等离子体射入，受洛伦
兹力偏转，使两极板带
电，板间电压为U，稳
定时 = , =
左手定
则
生活实例
洛伦兹力的应用
尔效应
平衡时，电场力等于洛伦
兹力(金属中能移动的自由
电荷为电子，带负电)
= = → = ℎ
盒中心的A点静止释放一质量为m、电荷量为q的带电粒子，
调整加速电场的频率，使粒子每次在电场中始终被加速，
最后在左侧D形盒边缘被特殊装置引出。不计带电粒子的重
力。求：
(1)粒子获得的最大动能Ekm；
例题 回旋加速器是加速带电粒子的装置，如图所示。设匀
强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于半径为R的D形盒，狭
)
A.M处的电势高于N处的电势
B.增大M、N之间的加速电压可使P点左移
C.偏转磁场的方向垂直于纸面向外
D.增大偏转磁场磁感应强度的大小可
使P点左移 D
解析：电子在电场中加速运动，
电场力的方向和运动方向相同，
而电子所受电场力的方向与电场
的方向相反，所以M处的电势
低于N处的电势，A错误；
A.质谱仪是分析同位素的重要工具
B.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外
C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小
[解析] 质谱仪是分析同位素的重要工具,A正确;
带电粒子在速度选择器中沿直线运动时,所受电场力和
粒子做匀速直线运动
左手定
则
生活实例
洛伦兹力的应用
6.磁流体发电机
等离子体射入，受洛伦
兹力偏转，使两极板带
电，板间电压为U，稳
定时 = , =
左手定
则
生活实例
洛伦兹力的应用
尔效应
平衡时，电场力等于洛伦
兹力(金属中能移动的自由
电荷为电子，带负电)
= = → = ℎ
盒中心的A点静止释放一质量为m、电荷量为q的带电粒子，
调整加速电场的频率，使粒子每次在电场中始终被加速，
最后在左侧D形盒边缘被特殊装置引出。不计带电粒子的重
力。求：
(1)粒子获得的最大动能Ekm；
例题 回旋加速器是加速带电粒子的装置，如图所示。设匀
强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于半径为R的D形盒，狭
)
A.M处的电势高于N处的电势
B.增大M、N之间的加速电压可使P点左移
C.偏转磁场的方向垂直于纸面向外
D.增大偏转磁场磁感应强度的大小可
使P点左移 D
解析：电子在电场中加速运动，
电场力的方向和运动方向相同，
而电子所受电场力的方向与电场
的方向相反，所以M处的电势
低于N处的电势，A错误；
物理课件·洛伦兹力
磁场对运动电荷的作用——洛伦 兹力
本节重点：
1.带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的规律方法 2.带电粒子在有界磁场中运动时极值问题的求解方法 3.带电粒子在复合场中的圆周运动问题 4.带电粒子在复合场中的直线运动问题 5.带电粒子在复合场中的曲线运动问题 6.带电粒子在复合场中的径迹分析
一.主要知识点
这段导体所受的安培力的表达式是什么？
F安=BIL
电流强度I 的微观表达式是什么？
I = nqSv
这段导体中含有多少自由电荷数？
nLS
-
-
-
-
-
I
-
-
-
每个自由电荷所受的洛伦兹力为多大？ 根据洛伦兹力与安培力的关系： f洛=F安/N
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F
F安 nLS
BIL nLS
BnqvSL nLS
qvB
1.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时的规律方法 着重把握”一找圆心，二找半径R=mv/Bq，三找周期 T=2πm/Bq“ （1）圆心的确定：因为洛伦兹力f洛指向圆心，根据f洛 ⊥v，画出粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入和射 出磁场两点）洛伦兹力的方向，两洛伦兹力延长线的交 点即为圆心，或利用圆心位置必定在园中一根弦的中垂 线上，再过一点做切线的垂线与中垂线的交点为圆心。
三.洛伦兹力方向的判断 ——左手定则
伸开左手，使拇指和其余四指垂直， 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的方 向，这时拇指所指的方向就是正电荷在磁 场中所受洛伦兹力的方向。 四指指向负电荷运动的反方向， 拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦 兹力的方向。
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。
本节重点：
1.带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的规律方法 2.带电粒子在有界磁场中运动时极值问题的求解方法 3.带电粒子在复合场中的圆周运动问题 4.带电粒子在复合场中的直线运动问题 5.带电粒子在复合场中的曲线运动问题 6.带电粒子在复合场中的径迹分析
一.主要知识点
这段导体所受的安培力的表达式是什么？
F安=BIL
电流强度I 的微观表达式是什么？
I = nqSv
这段导体中含有多少自由电荷数？
nLS
-
-
-
-
-
I
-
-
-
每个自由电荷所受的洛伦兹力为多大？ 根据洛伦兹力与安培力的关系： f洛=F安/N
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F
F安 nLS
BIL nLS
BnqvSL nLS
qvB
1.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时的规律方法 着重把握”一找圆心，二找半径R=mv/Bq，三找周期 T=2πm/Bq“ （1）圆心的确定：因为洛伦兹力f洛指向圆心，根据f洛 ⊥v，画出粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入和射 出磁场两点）洛伦兹力的方向，两洛伦兹力延长线的交 点即为圆心，或利用圆心位置必定在园中一根弦的中垂 线上，再过一点做切线的垂线与中垂线的交点为圆心。
三.洛伦兹力方向的判断 ——左手定则
伸开左手，使拇指和其余四指垂直， 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的方 向，这时拇指所指的方向就是正电荷在磁 场中所受洛伦兹力的方向。 四指指向负电荷运动的反方向， 拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦 兹力的方向。
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。
洛伦兹力 ppt课件
运动受到的洛仑兹力f=_q_v_B____
15
（3）大小：f qvB sin :v与 B的 夹 角
①v与B垂直： . . . .
f qvB . . v . f .
－ －
② v与B平行：
f 0
v
16
例与练
• 1、两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线 方向进入同一个匀强磁场，两粒子质量之 比为1：4，电量之比为1：2，则两带电粒
qvB mgco3s70 v4m/s
agsi3n076m/s2 × × × ×
s v2 0 4m 2a 3
f ×××× ××××
× × × mg× 26
洛伦兹力与安培力的比较：
6.2 磁场对运动 电荷的作用
1
第2节 研究洛仑兹力
洛伦兹
荷兰物理学家
H.A.Lorentz （1853-1928）
2
磁场对电流有力的作用吗?
安培力
电流是怎样形成的? 电荷的定向移动
由此推理,你可以提出哪些猜想?
__________________________________
•由此我们会想到：磁场对通电导线的安培力 可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表 现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的作 用.
f
10
例与练
• 2、下列各图中已经画出磁场方向和洛仑兹 力的方向，请画出电荷的运动方向。
v
v垂直纸面向内
11
例与练
• 3、下列各图中已经画出磁场方向、电荷的 运动方向和洛仑兹力的方向，请指出电荷 的电性。
-
-
12
例与练
• 4、下图中已经知道电荷的运动方向和洛仑 兹力的方向，请指出磁铁的极性。
洛伦兹力的特点及对电荷的作用课件
1．洛伦兹力的特点
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
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
磁场对运动电荷的作用洛伦兹力分解课件
洛伦兹力在磁场束缚中的应用
等离子体束缚
在核聚变等离子体实验中，洛伦兹力可以用于束缚等离子体，使其 保持稳定并防止热失控。
磁场重联
在磁场重联过程中，洛伦兹力起着关键作用，它决定了磁场的演变 过程和能量释放机制。
电流驱动
洛伦兹力在产生电流驱动方面具有重要应用，例如在空间科学实验中 ，可以利用洛伦兹力驱动电流，以研究地球磁场的动态变化。
洛伦兹力的方向
根据左手定则，可以判 断洛伦兹力的方向。
洛伦兹力实验的装置和操作步骤
装置：磁场装置、粒子源、粒子速度控 制装置、粒子轨迹显示装置等。
3. 分析实验数据，得出结论。
2. 视察粒子轨迹的变化，记录不同速度 下粒子的轨迹。
操作步骤
1. 将粒子源置于磁场中，调整粒子速度 控制装置，使粒子以不同的速度在磁场 中运动。
洛伦兹力的大小和方向
大小
洛伦兹力的大小与带电粒子的电荷量 、速度和磁感应强度成正比，与夹角 的正弦值成正比。
方向
洛伦兹力的方向由左手定则确定，即 伸开左手，让磁感应线穿过掌心，四 指指向带电粒子的运动方向，大拇指 所指方向即为洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的重要意义
洛伦兹力是研究带电粒子在磁场中运动的重要工具，对于理解电磁场的基本性质和 带电粒子的运动规律具有重要意义。
公式表示
角速度 = 洛伦兹力 / (转动惯量)，其中洛伦兹力是磁场对运动电荷的作 用力，转动惯量是电荷旋转运动的惯性。
03 洛伦兹力的分解
洛伦兹力在直角坐标系中的分解
洛伦兹力在直角坐标系中的分解是理解其作用机制的基础，通过分解可以更好地 理解洛伦兹力对运动电荷的作用。
在直角坐标系中，洛伦兹力可以分解为三个分量，分别是$F_{x}$、$F_{y}$和 $F_{z}$，分别表示在x、y和z方向上的作用力。每个分量的表达式和物理意义都 不同，但它们共同作用在运动电荷上，产生洛伦兹力的效果。
带电粒子在磁场中的受力——洛伦兹力课件
13
14
想一想：
来自宇宙的质子(带单位正电荷)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 (B) A. 竖直向下沿直线射向地面 B. 相对于预定地面向东偏转
C. 相对于预定点稍向西偏转 D. 相对于预定点稍向北偏转
15
祝学习愉快
Goodbye!
16
32
观察与思考
演示实验一：见图1-6-3。
未加磁场时，电子束做 直线运动。
演示实验二：见图1-6-4 (a)
加上磁场后，如果磁场 方向与电子束运动的方向垂 直，电子束受到了磁场力， 运动径迹发生弯曲。
在上图中，电子束的速度方向向右，磁场方向垂直屏幕 向里，所受洛伦兹力向下。
洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，与运动电荷的速度方 向垂直。指向可用左手定则判定： 磁感线垂 直穿 过掌心，
荷兰物理学家，他是 电子论的创始人、相对论 中洛伦兹变换的建立者， 1902年获得诺贝尔物理学 奖。
他被爱因斯坦称 为"时代最伟大，最高尚 的人"。
洛伦兹
(1853—1928)
5
N
6
(二)洛伦兹力方向的判断——左手定则
7
8
|V
V、
B
垂直于纲面向里
V、 B
F 垂直于织面向外
(三)洛伦兹力的大小(请根据以下模型及
的作用。显像管通过
控制电子束打在荧光屏上的位置
构成画面。为了让显示器有清晰的图像，显像管的设计、生产
及使用都应该注意防止
对成像的干扰。
答：洛伦兹力，外加信号控制的磁场，磁场
40
回旋加速器
美 国 质子同步加速器
生亮点。磁场随外加信号改变时，电子束在荧光屏上产生的亮 点位置也发生相应的变化。
14
想一想：
来自宇宙的质子(带单位正电荷)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 (B) A. 竖直向下沿直线射向地面 B. 相对于预定地面向东偏转
C. 相对于预定点稍向西偏转 D. 相对于预定点稍向北偏转
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祝学习愉快
Goodbye!
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观察与思考
演示实验一：见图1-6-3。
未加磁场时，电子束做 直线运动。
演示实验二：见图1-6-4 (a)
加上磁场后，如果磁场 方向与电子束运动的方向垂 直，电子束受到了磁场力， 运动径迹发生弯曲。
在上图中，电子束的速度方向向右，磁场方向垂直屏幕 向里，所受洛伦兹力向下。
洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，与运动电荷的速度方 向垂直。指向可用左手定则判定： 磁感线垂 直穿 过掌心，
荷兰物理学家，他是 电子论的创始人、相对论 中洛伦兹变换的建立者， 1902年获得诺贝尔物理学 奖。
他被爱因斯坦称 为"时代最伟大，最高尚 的人"。
洛伦兹
(1853—1928)
5
N
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(二)洛伦兹力方向的判断——左手定则
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|V
V、
B
垂直于纲面向里
V、 B
F 垂直于织面向外
(三)洛伦兹力的大小(请根据以下模型及
的作用。显像管通过
控制电子束打在荧光屏上的位置
构成画面。为了让显示器有清晰的图像，显像管的设计、生产
及使用都应该注意防止
对成像的干扰。
答：洛伦兹力，外加信号控制的磁场，磁场
40
回旋加速器
美 国 质子同步加速器
生亮点。磁场随外加信号改变时，电子束在荧光屏上产生的亮 点位置也发生相应的变化。
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v∥
(1)因v⊥B，所以
F＝ q v B，方向 与v垂直向左上方
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＝q v Bsin 30°
由于v与B平行，所 以不受洛伦兹力．
(4)v 与 B 垂直，F＝qvB， 方向与 v 垂直向左上方．
＝12q v B.
方向垂直纸面向里．
（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）。
课堂讲义
【例2】在图3-5-2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，并指出洛伦兹力的方向．
F
F
v⊥
二、带电粒子在磁场中的运动
1、垂直 不做功 大小 方向 2、匀速圆周运动 洛伦兹力
mv 3、 qB
2πm
qB
[想一想] 同种带电粒子以不同的速度垂直射入同一匀强磁场中它们的 运动周期相同吗？
答案 相同．周期表达式告诉我们，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 与速度无关.
课堂讲义
一、洛伦兹力的方向
4 掌握洛伦兹力作用下的带电体的运动特点和处理方法
预习导学
一、洛伦兹力的方向和大小 1、（1）运动电荷 （2）宏观表现
2、(1)qvB (2) 0
3、(1)磁感线 正电荷运动的方向 洛伦兹力 相反 (2) B和v [想一想]：当入射粒子为负电荷时，如何使用左手定则判断洛伦兹力方向？
答：当入射粒子为负电荷时，我们使四指指向负电荷运动的反方向，此时拇指 的指向就是负电荷的所受洛伦兹力的方向.
小滑块的初状态
离开斜面时FN=0，洛伦兹 力应垂直斜面向上，从而 可以判断所带电荷的正负
小物块到达斜面底端时 刚好离开斜面
பைடு நூலகம்
课堂讲义
【例题4】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： (1)小滑块带何种电荷？ (2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？ (3)该斜面长度至少多长？
课堂讲义 三、带电粒子在匀强磁场中的运动
1．匀速直线运动：若带电粒子(不计重力)的速度方向与磁场方向 平行(相同或相反)，此时带电粒子所受洛伦兹力为零，带电粒子将 以入射速度 v 做匀速直线运动．
2．匀速圆周运动：若带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场，仅受洛伦 兹力，洛伦兹力在与速度与磁场垂直的平面内没有任何力使带电粒子 离开它原来运动的平面，所以带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提 供了匀速圆周运动的向心力．
课堂讲义
二、 洛伦兹力的大小
1.洛伦兹力公式的推导 长为 L 的一段直导线，其中的电流强度为 I，处在磁场强度为 B 的磁场中，导线与磁场
垂直，则磁场作用于这段导线上的安培力的大小为：
F 安＝BIL
设此导线的截面积为 S，其中每单位体积中有 n 个自由电荷，每个自由电荷的 电量为 q，定向运动的速度为 v.则电流 I 的微观表达式
I＝nqS v.
这段导体中含有的电荷数为 nLS
安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力 F 的合力，这段导体中含有
的自由电荷数为 nLS，所以
F＝
F安 nLS
＝nBLILS＝nqSnLvS. BL＝q
vB
课堂讲义
2．洛仑兹力与电场力的比较： （1）洛仑兹力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仑兹力；洛仑兹力的方向总与速度方向垂直，用左手 定则判断。
高中物理·选修3-1·教科版
第三章 磁 场
3.4 磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力
目标定位
运动电荷在磁场中受到的力
1 知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向
2 掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小
知道洛伦兹力做功的特点
3
掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的 规律和分析方法
课堂讲义
设粒子的速度为 v，质量为 m，电荷量为 q，由于洛伦兹力提供向心 力，则有 qvB＝mvr2，得到轨道半径 r＝mqBv 由轨道半径与周期的关系得 T＝2vπr＝2π×vmqBv＝2qπBm.周期 T＝2qπBm
温馨提示 ①由公式 r＝mqBv知，轨道半径跟运动速率成正比；②由公式 T＝2qπBm 知，周期跟轨道半径和运动速率均无关，而与比荷mq 成反比．
课堂讲义
【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，画得正确的是(其
中B、F、v两两垂直)
(C )
根据左手定则可得四幅 图的洛伦兹力方向
F F
F F
[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．
2mU q
而 mα＝4mH，qα＝2qH
故 RH∶Rα＝1∶ 2 又 T＝2qπBm，故 TH∶Tα＝1∶2 同理可求其他物理量之比
课堂讲义
四、洛仑兹力作用下的带电体的运动 分析带电体在磁场中的受力运动问题，与力学方法相似： 首先要受力分析，然后根据运动状态，选择恰当的物理规 律．
课堂讲义
【例4】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： (1)小滑块带何种电荷？ (2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？ (3)该斜面长度至少多长？
课堂讲义
【例 3】质子和 α 粒子由静止出发经过同一加速电场加速后，沿垂直
磁感线方向进入同一匀强磁场，则它们在磁场中的各运动量间的关系
正确的是( B )
A．速度之比为 2∶1
B．周期之比为 1∶2
C．半径之比为 1∶2
D．角速度之比为 1∶1
解析
由 qU＝12mv2 ① qvB＝mRv2 ②
得 r＝B1
运动电荷在磁场中受到的力
1.判断方法：左手定则 ,使用左手定则时注意四指指向正电 荷的运动方向，四指指向负电荷运动的反方向．
2. F⊥B，F⊥v，F垂直于B、v确定的平面，但B与v不一 定垂直．
3. 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，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷速度大小．