研究洛伦兹力_1-课件

洛伦兹力 相反
1、洛伦兹力
f＝qvB.
课堂讲义
一、洛伦兹力的方向 1.判断方法：左手定则
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．
谢谢观赏
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我们，还在路上……
(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___A___．
(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 B ．
(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沿垂直于电场和磁场的方向，从两极正
中央射入时，电子将___C_____．
对点练习
洛伦兹力的大小
2．如图7所示，带负电荷的摆球在一 匀强磁场中摆动．匀强磁场的方向垂 直纸面向里．摆球在A、B间摆动过程 中，由A摆到最低点C时，摆线拉力大 小为F1，摆球加速度大小为a1；由B摆 到最低点C时，摆线拉力大小为F2，摆 球加速度大小为a2，则 ( B ) A．F1＞F2，a1＝a2 B．F1＜F2，a1＝a2 C．F1＞F2，a1＞a2 D．F1＜F2，a1＜a2
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
v∥
(1)因v⊥B，所以 F＝ qvB，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⊥＝vsin 30°， F＝qvBsin 30°
由于v与B平行，所 以不受洛伦兹力．
＝12qvB.
方向垂直纸面向里．
(4)v 与 B 垂直，F＝qvB， 方向与 v 垂直向左上方．
课堂讲义
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9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2021/3/42021/3/4T hursday, March 04, 2021
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10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021 10:06:04 PM
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11、越是没有本领的就越加自命不凡 。2021/3/42021/3/42021/3/4M ar-214- Mar-21
3. 在两平行金属板间，有如图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
(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___A___．
F12
f洛
v
v
f洛 mg
以小球为研究对象
由A→C过程中在C点受力情况
F1＋f洛－mg＝ma1
由B→C过程中在C点受力情况
F2－ f洛’－mg＝ma2
由于洛伦兹力不做功，所以从 B 和 A 到 达 C 点的速度大小相等．由 a＝vr2可得
a1＝a2，f 洛= f 洛′F1＜F2
对点练习
洛伦兹力的综合应用
F
FN
α
mg
(1)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．
课堂讲义
【例题3】一个质量m＝0.1 g的小滑块， (2)小滑块沿斜面下滑的过程中，
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
高中物理·选修3-1·粤教版
第三章 磁 场
3.5 研究洛伦兹力
目标定位
1
通过观察阴极射线在磁场中的偏转，探究磁场 对运动电荷的作用力
2 会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小
3 能利用洛伦兹力公式进行简单计算
预习导学
一、洛伦兹力的方向 1、洛伦兹力 2、平行 垂直 垂直
3、垂直 垂直 正电荷 拇指 二、洛伦兹力的大小
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人 的错儿 。2021/3/42021/3/42021/3/4T hursday, March 04, 2021
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13、知人者智，自知者明。胜人者有 力，自 胜者强 。2021/3/42021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021
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14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年3月4日星期 四2021/3/42021/3/42021/3/4
I＝nqSv
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＝nqnSLv SBL＝qvB
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。
课堂讲义
பைடு நூலகம்
【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
[借题发挥] 确定洛伦兹力的方
F
向还需明确运动电荷的电性，
F
特别注意负电荷的运动方向与
F
左手四指的指向应相反．
F
课堂讲义
三、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3】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？
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
课堂讲义
【例题3】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？
（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⊥
对点练习
洛伦兹力的方向
1.在阴极射线管中电子流方向 由左向右，其上方放置一根通 有如图所示电流的直导线，导 线与阴极射线管平行，则电子 将( B )．
A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸里偏转 D．向纸外偏转
F
解析 由题图可知，直线电流的方向由 左向右，根据安培定则，可判定直导线 下方的磁场方向为垂直于纸面向里，而 电子运动方向由左向右，由左手定则知 (电子带负电荷，四指要指向电子运动 方向的反方向)，电子将向下偏转，故B 选项正确．
(3)设该斜面长度至少为l，则小 滑块离开斜面的临界情况为小 滑块刚滑到斜面底端时．因为 下滑过程中只有重力做功，
由动能定理得 mglsin α＝12mv2max－0，
所以斜面长至少为
l＝2gvs2minax
2
α＝2×10×0.5
m
≈1.2 m
课堂讲义
【针对训练】
如图 3－5－7 所示，a 为带正 电的小物块，b 是一不带电的绝缘 物块，a、b 叠放于粗糙的水平地 面上，地面上方有垂直纸面向里的 匀强磁场，现用水平恒力 F 拉 b 物块，使 a、b 一起无相对滑动地 向左加速运动，在加速运动阶段
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15、最具挑战性的挑战莫过于提升自 我。。2021年3月2021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021
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16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/3/42021/3/4Marc h 4, 2021
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17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。2021/3/42021/3/42021/3/42021/3/4
所以 vmax＝mgqcBos α
0.1×10－3×10× ＝ 5×10－4×0.5
3 2
m/s
(3)该斜面长度至少多长？
≈3.5 m/s
课堂讲义
【例题3】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？
( C)
A．a、b 一起运动的加速度不变 B．a、b 一起运动的加速度增大 C．a、b 物块间的摩擦力减小 D．a、b 物块间的摩擦力增大
FN
fba f
(ma+mb)g 整体法处理
要注意我们研究的阶段
隔离法处理
F－f ＝(ma＋mb)a， f ＝(ma＋mb＋qvB)μ
v↑f↑a↓
fba＝maa fba↓
垂直于斜面的加速度为零，由平 衡条件得F＋FN＝mgcos α，当支 持力FN＝0时，小滑块脱离斜
固定且置于B＝0.5 T的匀强磁场中，磁 面．设此时小滑块速度为vmax，
场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑 则此时小滑块所受洛伦兹力F＝
块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长， Bqvmax，
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？