3-5 运动电荷在电场中受到的力
3.3.5 运动电荷在磁场中受到的力
3.3.5运动电荷在磁场中受到的力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2．在赤道平面上无风的时候，雨滴是竖直下落的．若雨滴带负电，则它的下落方向将偏向()A．东方B．西方C．南方D．北方3．阴极射线管中粒子流向由左向右，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4．在图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子可能沿水平方向向右做直线运动的是()5．如图所示，运动电荷电荷量为q＝2×10－8C，电性已在图中标明，运动速度v＝4×105 m/s，匀强磁场磁感应强度为B＝0.5 T，分别求出三个电荷受到的洛伦兹力的大小．一、选择题1．下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是()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三者方向之间的关系，下列说法正确的是()A．F、B、v三者必定相互垂直B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vC．B必定垂直于F，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．如图所示，一带电粒子沿x轴正方向进入一个垂直纸面向里的匀强磁场中，若要使该粒子所受的合外力为零(重力不计)，所加匀强电场的方向为()A．沿＋y方向B．沿－y方向C．沿－x方向D．因不知粒子的正负、无法确定4．如图所示，某空间匀强电场竖直向下，匀强磁场垂直纸面向里，一金属棒AB从高h处自由下落，则()A．A端先着地B．B端先着地C．两端同时着地D．以上说法均不正确5．从地面上方A点处自由落下一带电荷量为＋q、质量为m的粒子，地面附近有如图所示的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，这时粒子的落地速度大小为v1，若电场不变，只将磁场的方向改为垂直纸面向外，粒子落地的速度大小为v2，则()A．v1＞v2B．v1＜v2C．v1＝v2D．无法判定6．如图所示，质量为m的带电小物块在绝缘粗糙的水平面上以初速度v0开始运动．已知在水平面上方的空间内存在方向垂直纸面向里的水平匀强磁场，则以下关于小物块的受力及运动的分析中，正确的是()A．若物块带正电，一定受两个力，做匀速直线运动B．若物块带负电，一定受两个力，做匀速直线运动C．若物块带正电，一定受四个力，做减速直线运动D．若物块带负电，一定受四个力，做减速直线运动7．如图所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中．现给滑环一个水平向右的瞬时速度，则滑环在杆上的运动情况可能是()A．始终做匀速运动B．先做减速运动，最后静止在杆上C．先做加速运动，最后做匀速运动D．先做减速运动，最后做匀速运动8．如图所示，用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时()A．小球的动能相同B．丝线所受的拉力相同C．小球所受的洛伦兹力相同D．小球的向心加速度相同9．如图所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强磁场和匀强电场中，轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的．两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放，M、N为轨道的最低点，则()A．两小球到达轨道最低点的速度v＝v NB．两小球到达轨道最低点的速度v M>v NC．小球第一次到达M点的时间大于小球第一次到达N点的时间D．在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中小球不能到达轨道的另一端二、非选择题10．一初速度为零的质子，经过电压为1880 V的电场加速后，垂直进入磁感应强度为5.0×10－4T的匀强磁场中，质子受到的洛伦兹力多大？(质子质量m＝1.67×10－27kg)11．有一质量为m，电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示．为了使小球飘离平面，匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少？方向如何？12．一个质量为m＝0.1 g的小滑块，带有q＝5×10－4C的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面置于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下滑，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时要离开斜面．求：(取g＝10 m/s2)(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)该斜面的长度至少多长？参考答案1．解析：选B.洛伦兹力的方向总跟速度方向垂直，所以洛伦兹力永不做功，不会改变粒子的动能，因此B正确．2．解析：选B.在赤道处地磁场水平由南向北，带负电的雨滴竖直向下运动，由左手定则可知，雨滴受向西的洛伦兹力作用，故B项正确．3．解析：选B.由安培定则，电流在其下方所产生的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则，电子流所受洛伦兹力向下，故向下偏转，故选B.4．解析：选BC.电子必受与电场反向的电场力，当其运动方向与磁场平行时不受洛伦兹力，当其运动方向与磁场垂直时必受与磁场垂直的洛伦兹力．电子做直线运动合力可能为零，若不为零则必与速度共线．由此可判知，B、C正确．5．解析：对于A、B.电性不同，速度方向也不同，但速度方向与磁感应强度方向垂直，所以可以用F＝q v B求出F＝2×10－8×4×105×0.5 N＝4×10－3N.对C，v沿垂直于B方向的分量为v′＝v cos30°，所受洛伦兹力大小则为F＝q v′B＝2×10－8×4×105×cos30°×0.5 N＝3.5×10－3N.答案：4×10－3N4×10－3N 3.5×10－3N1．解析：选B.根据左手定则，A中F方向应向上，B中F方向应向下，故A错、B对．C、D中都是v∥B，F＝0，故C、D都错．2．解析：选B.根据左手定则可知，F一定垂直于B、v，但B与v不一定垂直，选项B正确．3．解析：选B.若粒子带正电，由左手定则可知洛伦兹力方向沿y轴的正方向，要使该粒子所受的合外力为零(重力不计)，电场力与洛伦兹力一定等大、反向，则电场方向应沿y 轴的负方向；若粒子带负电，同理可知电场方向仍沿y轴的负方向．故选项B正确．4．解析：选B.AB棒中自由电子随棒一起下落，有向下的速度，并受到向左的洛伦兹力，故自由电子往左端集中，因此A端带负电，B端带正电．A端受到向上的电场力，B端受到向下的电场力，B端先着地．5．解析：选A.带电粒子落下后，受重力、电场力、洛伦兹力的作用，洛伦兹力的方向跟运动方向垂直，不做功．重力做功都一样，但电场力做功有区别．若磁场方向向里，粒子落下后沿电场力方向移动的距离大，电场力做功多，故v1＞v2.故答案A正确．6．解析：选D.若物块带正电，则受到的洛伦兹力竖直向上，如果洛伦兹力小于重力，则物块还会受到支持力和摩擦力，做变减速运动；如果恰好洛伦兹力等于重力，则物块只受这两个力而做匀速直线运动，故A、C均错．若物块带负电，洛伦兹力竖直向下，物块受四个力而做减速运动，故B错D对．正确答案为D.7．解析：选ABD.带电滑环向右运动所受洛伦兹力的方向向上，其大小与滑环的初速度大小有关．由于滑环的初速度大小未具体给出，所以洛伦兹力与滑环的重力可能出现三种不同的关系，故选项A、B、D正确．8．解析：选AD.带电小球受到的洛伦兹力和绳的拉力与速度方向时刻垂直，对小球不做功，只改变速度方向，不改变速度大小，只有重力做功，故两次经过O点时速度大小不变，动能相同，A 正确；小球分别从A 点和B 点向最低点O 运动且两次经过O 点时速度方向相反，由左手定则可知两次过O 点时洛伦兹力方向相反，绳的拉力大小也就不同，故B 、C 错；由a ＝v 2R可知向心加速度相同，D 正确． 9．解析：选BD.小球在磁场中运动时洛伦兹力不做功，所以满足机械能守恒．在电场中受的电场力向左，下滑过程中电场力做负功，所以到达最低点时速度关系为v M >v N ，同理，电场中的小球不能到达轨道的另一端．故A 错，B 、D 对．整个过程的平均速度v M >v N ，所以时间t M <t N ，C 错．10．解析：质子在电场中加速，设末速度为v ，则12m v 2＝eU ① 质子垂直进入磁场中，受到的洛伦兹力F ＝e v B ②由①②两式得F ＝eB ·2eU m， 代入数据得F ＝4.8×10－17N.答案：4.8×10－17N11．解析：带电小球不动，而磁场运动，也可以看做带电小球相对于磁场沿相反方向运动，故带电小球仍受洛伦兹力的作用．欲使小球飘起，而带电小球仅受重力和洛伦兹力作用．那么带电小球所受的最小洛伦兹力的方向竖直向上，大小为F ＝mg ，由左手定则可以判断出小球相对磁场的运动方向为水平向右，所以带电小球不动时，磁场应水平向左平移．设磁场向左平移的最小速度为v ，由F ＝q v B 及F ＝mg ，得：v ＝F qB ＝mg qB . 答案：mg qB方向水平向左 12．解析：(1)小滑块沿斜面下滑的过程中，受重力mg 、斜面支持力F N 和洛伦兹力F .若要小滑块离开斜面，洛伦兹力F 方向应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带有负电荷．(2)小滑块沿斜面下滑时，垂直斜面方向的加速度为零，有q v B ＋F N －mg cos α＝0， 当F N ＝0时，小滑块开始脱离斜面，所以v ＝mg cos αBq ＝0.1×10－3×10×320.5×5×10－4m/s ＝2 3 m/s ≈3.46 m/s.(3)法一：下滑过程中，只有重力做功，由动能定理得：mgs sin α＝12m v 2， 斜面的长度至少应是s ＝v 22g sin α＝(23)22×10×0.5m ＝1.2 m. 法二：下滑过程中，小滑块做初速度为零的匀加速直线运动，对小滑块：由牛顿第二定律得：mg sin α＝ma ，由运动学公式得：v 2＝2as .解得s ＝v 22g sin α＝1.2 m. 答案：(1)带负电 (2)3.46 m/s (3)1.2 m。
3.5 运动电荷在磁场中受到的力
因
磁场对运动电荷的作用
二、洛伦兹力的方向 左手定则：
①大拇指跟四指垂直共面
②磁感线穿过掌心 ③四指:正电荷的方向 拇指:洛伦兹力方向
F v
v
F
如果是负电荷，我们应如何判定洛伦兹力的方向? 以相同速度进入同一磁场的正、负电荷受到 的洛伦兹力方向相反
三、洛伦兹力的大小：
电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方 向与磁感应强度方向垂直，那么粒子所受的洛伦兹 力为
电荷的定向移动形成的 I
nqvS
【思考】既然磁场对电流有力的作用，而 电流是由电荷的定向移动形成的。那么磁 场是否对运动电荷也有作用力呢? 演示实验
结论：磁场对运动电荷有作用力.
思考：
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，求 （1）通电导线中的电流？ （2）通电导线所受的安培力？ （3）这段导线内的自由电荷数？ （4）每个电荷所受的力？
（4）每个电荷所受的洛伦兹力
I v
v
F洛
F安 (nqvS )LB qvB N nSL
v
一、洛伦兹力
磁场对电流有安培力的作用，而电流是由电荷定 向运动形成的，且磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用。 所以安培力是洛伦兹力的宏观表现.
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 安培力 磁场对电流的作用 宏观表现 果 微观原因 洛仑兹力
F洛 qvB
(v⊥到的洛伦兹力又 如何呢?
F洛 qvB sin
特例:
F洛 qvB (v⊥B)
F洛 0
(v∥B)
3.5运动电荷在磁场中受到的力
方向的判断： 左手定则
大小的计算： F BIL sin
2电流是如何形成的？
电流是由电荷的定向移动形成的 3、猜想:磁场是不是可能对运动电荷有 力的作用？
演示：阴极射线在磁场中的偏转
1 、没有磁场时，接通高压电源可以观 察到什么现象。
2、光束实质上是什么？ 3、若在电子束的路径上加磁场，可以 观察到什么现象？ 4、改变磁场的方向，通过观查从而判 断运动的电子在各个方向磁场中的受力 方向。
I=nqsv
F安＝ILB＝（nqsv）LB
总电荷数：nsL
f洛＝qVB
(适用条件：速度方向与磁场方向垂直)
如果通电导线不和磁场方向垂直，怎么办？
速度v与磁场B的方向夹角为θ时
F Bqv sin (为B与v的夹角）
1、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入 该通电螺线管，若不计重力，则 [ CD ] A．带电粒子速度大小改变； B．带电粒子速度方向改变； C．带电粒子速度大小不变； D．带电粒子速度方向不变。
四、洛伦兹力的特点
（1）、洛伦兹力的方向既垂直于磁场 方向，又垂直于速度方向，即垂直于 磁场和速度所组成的平面。
（2）、洛伦兹力对电荷不做功，即不 改变速度的大小，只改变速度的方向。
五、电视显像管的工作原理
五、电视显像管的工作原理
主要构造: 电子枪（阴极）、偏 转线圈、荧光屏等
【思考与讨论】
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
二、洛伦兹力的方向
推理：左手定则判断安培力方向，大量定
向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培 力，因此，可以用左手定则判定洛伦兹力 的方向．
实验验证：洛伦兹力的方向可以用左 手定则判定
3.5 运动电荷在磁场中受到的力课时1
磁 场
5
运动电荷在磁场中受到的力
一、学习目标
1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹 力对电荷不做功。
2、掌握洛伦兹力大小的推理过程。 3、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。
二、带着问题先学
1、什么是洛伦兹力？与安培力的关系怎样？ 如何利用左手定则判断洛伦兹力的方向？运用 该定则时应该注意什么？
速度选择器
3、（书98页第三题）在如图所示的平行板器件中，电 场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度 的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能 把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度 E 选择器。试证明：带电粒子具有速度 v 时，才能 B 沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
×××× v ××××
v
v
v v
(1)通电导线中的电流 I nqvS (2)通电导线所受的安培力 F安 BIL B( nqvS ) L (3)这段导线内的自由电荷数 N nSL F安 B( nqvS ) L (4)电荷所受的洛伦兹力 F洛 qvB
N nSL
I
v
F
v v v
思考：
电荷的速度方向与磁场方向垂直时 F qvB 。 如果电荷的运动方向与磁场的方向夹角为θ该 怎么办？
F qvB sin
课堂练习
1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒 子所受洛伦兹力的方向
F洛
× × ×
× ×v ×
× × ×
+
+
v
F洛 F洛
v
+ +
v
+
v
v
垂直纸面向外 垂直纸面向里
人教版高中物理选修3-1《135_运动电荷在磁场中受到的力》课件(56张ppt)资料
F q v -q
F
v
如果是负电荷,我们应如何 判定洛伦兹力的方向?
（二）、洛伦兹力的方向
四指的方向
电流的方向
正电荷的运动方向 负电荷运动的反方向
训练巩固：试判断下图中的带电粒子 刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向 F垂直于 纸面向外
B B
B v
F B
v
乙
v
丙
v
F
甲
丁
F垂直于 纸面向外
心得体会
1、以相同速度进入同一磁场的 正、 负电荷受到的洛伦兹力方向相反 2、洛伦兹力的方向 垂直于v和B组成的平面
F洛
B
v
（三）、洛伦兹力的大小
洛伦兹力大小可能会与哪些因素 有关? 当电荷运动方向跟磁场方向垂直时 洛伦兹力的大小跟三个因素相关:
1.磁感应强度B 2.电荷量q 3.电荷运动快慢v
（三）、洛伦兹力的大小
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，求
（五）、电视显像管的工作原理
2、原理：应用电子束磁偏转的原理
课 堂 练 习
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( 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
V
C．相对于预定点稍向西偏转
D．相对于预定点稍向北偏转
以正电荷为例
果 因
洛仑兹力
磁场对运动电荷的作用
F +
I
I
F
-
方正课件选修3-1人教版--3.5 运动电荷在磁场中受到的力
B O t
-B
（2）从B 开始至A连续变化（教材上）
B O -B
B
t
五、 典 例 分 析（下一节课任务------预习）
1、霍尔效应
（1）霍尔元件 2、速度选择器 （1）选择原理 （2）决定因素 3、磁流体发电机 （1）工作物质 （2）电动势 （3）无关因素 （2）霍尔电压
◆ 课 堂 小 结
一、f与F的关系 二、洛伦兹力的方向 三、洛伦兹力的大小
v B 时，
f qvB
角 时，
v
与
B
成
f qvB sin
（3） f qV B sin qV B （4）
f q V sin B qV B
V )
V sin V
B
)
V
B
B B sin
3. 三个场力的比较 （1）电荷在电场中?受到电场力，但 电荷在磁场中却?受到洛伦兹力； ① V=0 ②
手掌 四指
拇指
指向电流I方向
安培力F方向
4、四种信息的相互推断
V V
总结：三缺一 5、再论三个方向的关系
V f
f
（1）安培力F总是垂直于B、I决定的平面，但B与I可以不垂直；
（2）洛伦兹力f
f
B
v
f
★★★ 类 比
I
I
I
Fmax ILB
V
Fmin 0
四、电视显像管的工作原理
v B
（2）安培力可以对通电导线做功，但 洛伦兹力却永远不会对电荷做功 洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小
四、电视显像管的工作原理
1. A三个特殊点 （1） A点 B向外 B竖直向上
【全国百强校】甘肃省西北师大附中人教版物理选修3-1 3.5 运动电荷在磁场中受到的力 课件
显象管的工作原理
小
结
• 1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中所受的 磁场力叫洛伦兹力． • 2.洛伦兹力的大小：
• 运动电荷速度方向与磁场方向平行时， 洛伦兹力大小为F=0．
• 运动电荷速度方向与磁场方向垂直时， 洛伦兹力大小为F=qvB． • 当电荷运动方向与磁场方向夹角为θ时， 洛伦兹力大小F=qvBsinθ.
A．竖直向下沿直线
射向地面
B．相对于预定地面
向东偏转
V
C．相对于预定点稍向西偏转
D．相对于预定点稍向北偏转
人类首次拍到南北极光“同放光彩”奇
景
人类首次拍到南北极光“同放光彩”奇
景
以正电荷为例
+
+
例题 4 ：一个质量 m ＝ 0.1g 的小滑 块，带有q＝5×10-4C的电荷放置在倾 角 θ ＝ 30°的光滑斜面上 ( 绝缘 ) ，斜 面置于 B ＝ 0.5T 的匀强磁场中，磁场 方向垂直纸面向里，如下图所示，小 滑块由静止开始沿斜面滑下，其斜面 足够长，小滑块滑至某一位置时，要 离开斜面，求： (1)小滑块带何种电荷？ (2) 小滑块离开斜面的瞬时速度多 大？ (3) 该斜面的长度至少多长？ (g ＝
v
v
v v
(1)通电导线中的电流 I (2)通电导线所受的安培力
nqvS
F安 BIL B(nqvS) 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
v
I v
F
F安 B(nqvS) L F洛 qvB N nSL
单位：F(N)，q(C)，v(m/s), B(T)
电动力学电荷如何在电场中运动
电动力学电荷如何在电场中运动电动力学是物理学中研究电荷和电场相互作用的学科。
在电动力学中，电荷在电场中运动的行为受到库伦定律的约束。
本文将介绍电荷在电场中的运动规律以及相关概念和公式。
1. 电荷和电场在电动力学中，电荷是一种基本粒子，负责带有电荷的物体。
电荷可以分为正电荷和负电荷，它们之间相互吸引，相同极性的电荷会相互排斥。
而电场是由电荷产生的一种物理场，它在空间中产生电场力。
当有电荷存在时，电场会对电荷施加力，使得电荷受到电场力的作用。
2. 库伦定律库伦定律描述了电场力的作用机制。
根据库伦定律，两个电荷之间的电场力正比于它们的乘积，反比于它们之间的距离的平方。
具体公式可以表示为：F = k * (q1 * q2) / r^2其中F为电场力，k为库伦常量，q1和q2为两个电荷的电量，r为它们之间的距离。
3. 电荷在电场中的受力当一个电荷置于电场中时，它会受到电场力的作用。
根据库伦定律，电场力的方向始终指向另一个电荷（如果有的话）。
如果电荷是正电荷，则电场力的方向指向负电荷；反之，如果电荷是负电荷，则电场力的方向指向正电荷。
4. 电荷的运动在受到电场力的作用下，电荷会在电场中运动。
根据牛顿第二定律，电场力等于电荷质量乘以电荷加速度。
所以电荷在电场中的运动可以通过以下公式描述：F = m * a其中F为电场力，m为电荷质量，a为电荷加速度。
5. 电荷的加速度和速度由于电荷在电场中受到电场力的作用，它会出现加速度。
根据牛顿第二定律和库伦定律，可以推导出电荷在电场中的加速度与电场力和电荷质量的关系：a = F / m电荷的加速度与电场力成正比，与电荷质量成反比。
在电场中运动的电荷也会具有速度。
电荷的速度随时间变化，可以通过积分得到电荷的位移。
在电场力不变的情况下，可以利用以下公式计算电荷的位移：x = (1/2) * a * t^2 + v0 * t + x0其中x为电荷的位移，a为电荷加速度，t为时间，v0为电荷的初始速度，x0为电荷的初始位置。
高中物理人教版选修3-1课件：3.5运动电荷在磁场中受到的力(共23张PPT)
即时应用
当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴
线进入该通电螺线管,若不计重力,则( CD)
A．带电粒子速度大小改
变
B
B．带电粒子速度方向改变
C．带电粒子速度大小不变
D．带电粒子速度方向不变
即时应用
某带电粒子的电量为q=10－14C,以速率v=106m/s如图射 入B=10－2T的匀强磁场中，求它受到的洛伦兹力F多大 ？
新课标高中物理选修3－1
第三章 磁 场
§3-5 运动电荷在磁场中受到的力
第 新课标高中物理选修3-1
三 章
磁
场
复习回顾
1、磁场对通电导线的作用力
安培力: 大小: F BILsin
方向: 左手定则
θ为Bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱI
之间的夹角
判断下面两个通电导线所受安培力的方向
B
IF
BI
F 30
°
问题 1、电流是如何形成的？
三、洛伦兹力的大小
类比
安培力
微观实质 宏观表现
洛伦兹力
F安= 0 ( I∥B）
F洛= 0 ( v∥B）
F安=ILB (I ⊥B）
F洛=qvB ( v⊥B）
当I与B成一角度θ时
当v与B成一角度θ时
F安=ILB sinθ
F洛=qvBsinθ
洛伦兹力和电场力的区别 1.受力：电荷：在电场中一定受到电场力的
中的重要贡献（塞曼效
应）获得洛第伦二兹—届—（“我1们902 年）诺贝时代尔最物伟大理最学尊贵奖的。
荷兰物理学家 洛伦兹 (Lorentz， 1853—1928)
人”。
二、洛伦兹力的方向
左手定则 掌心 四指
大拇指
3.5运动电荷在磁场中受到的力学案
中条中学高二年级物理导学案高二_______班 姓名： __________温故知新（1）什么叫做安培力?怎样判断安培力的方向?安培力的大小为多少?（2）电流是怎样形成的?电流的方向是怎样规定的?探究活动一 ：洛伦兹力1.既然磁场对电流有力的作用,而电流又是由电荷定向移动形成的,你会有什么猜想？【实验验证】（1）说明阴极射线管的原理：（2）实验现象：①在没有磁场时：②在有磁场时：（3）分析得出结论：2.洛伦兹力：3.洛伦兹力和安培力的关系：探究活动二：洛伦兹力的方向我们知道安培力的方向可以由左手定则来确定，这里面要与电流的流向有关，再根据电流的形成条件，我们做出试探性的假设假设：再用阴极射线偏转实验来验证洛伦兹力的方向1．左手定则的内容：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个平面内；让从掌心进入并使四指指向四指指向运动的方向或运动的反方向，这时拇指所指的方向就是的方向。
2．运动的带电粒子所受洛伦兹力方向与、都垂直，也就是说，洛伦兹力总垂直于和所决定的平面。
课堂练习11.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。
探究活动三洛伦兹力的大小：1.v∥B时，F=2.[公式推导]若有一段长度为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，每个自由电荷的电量为q，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的磁场中。
电流强度I的微观表达式为：这段导体所受的安培力为：这段导体中含有自由电荷数为：每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为：结论：v⊥B时，F=3.v与B成θ时，洛伦兹力的大小F又怎样来计算？B【讨论】：洛伦兹力作用效果洛伦兹力方向与电荷运动方向有何关系？洛伦兹是否对电荷做功？洛伦兹力对电荷速度大小、方向有何影响？课堂练习21.关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是()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vC．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B2. 在图示的各图中，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．课堂小结。
3.5运动电荷在磁场中受到的力
12
二、洛伦兹力的方向 ——左手定则
磁场穿过掌心
四指指向
电流
大拇指指向
安培力
磁场
磁场穿过掌心
定向移动 的电荷
洛伦兹力
大拇指指向
正电荷的运动方向 负电荷运动反方向
四个手指怎 么摆放？
13
14
从左手定则可知，v与B方向垂直 时，F洛、B、v的方向两两垂直
F洛 B
v
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若B和 v 的方向不垂直，F的方 向又如何确定？你能总结一下 F、B、v三者之间的关系吗？
8
观察现象：没有加磁场时，电子束的径迹如 何?加了磁场后，电子束的运动径迹发生怎样的 变化？
9
现象：没有加磁场时，电子束的径迹是直线；加了 磁场后，电子束的运动径迹发生了弯曲。
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一、洛伦兹力
荷兰物理学家 洛伦兹 (Lorentz， 1853—1928)
——运动电荷在磁场中 受到的作用力。
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，并因在原子物理 中的重要贡献（塞曼效 应）获得第二届（1902 年）诺贝尔物理学奖。 被爱因斯坦称为“我们 时代最伟大，最高尚的 人”。
F洛
F安 N
B(nqvS)L nSL
qvB
(v B)
20
三、洛伦兹力的大小
电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速 度方向与磁感应强度方向垂直，那么粒子所受 的洛伦兹力为
F洛 qvB (v垂直B)
问题:若带电粒子不垂直射入磁场, 粒子受到的洛伦兹力又如何呢?
21
v2 v1
22
三、洛伦兹力的大小
当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B方 向的夹角为θ，电荷所受的洛伦兹力大小为
电荷在电场中的受力
电荷在电场中的受力电荷在电场中的受力是物理学中的一个重要概念。
任何带电物体在电场中都会受到力的作用，这个力被称为电场力。
本文将详细介绍电荷在电场中受力的原理、性质和计算方法。
1. 电场力的原理电场力是由电场对电荷的作用力引起的。
电场是由带电物体或电荷分布产生的一种物理场。
当有其他带电物体进入电场中时，电场会对其产生作用力。
根据库仑定律，电场力的大小与电荷之间的距离、电荷的大小和电场的强度有关。
电场力的方向始终与电场强度的方向相同或相反，取决于电荷的正负性。
2. 电场力的性质（1）电场力是一种相互作用力，即存在两个带电物体之间的电场力。
一个带电物体不能对自己产生电场力。
（2）电场力是一种远程作用力，不需要物质中介。
即使两个带电物体之间没有任何物质，它们之间仍然会受到电场力的作用。
（3）电场力是一个矢量量，其大小和方向都需要考虑。
这取决于电荷的大小和符号以及电场的方向。
（4）电场力与电荷之间的距离成平方反比。
距离越近，电场力就越大。
当距离趋近于无限远时，电场力趋近于零。
3. 电场力的计算方法电场力的计算方法可以通过电场力公式来计算。
这个公式是库仑定律的一部分，表示为F=K*q1*q2/r^2，其中F表示电场力，K是库仑常数，q1和q2是两个带电物体的电荷量，r是它们之间的距离。
当其中一个电荷为正，另一个电荷为负时，电场力是吸引力；当两个带电物体的电荷类型相同时，电场力是排斥力。
此外，如果有多个带电物体，则在计算电场力时需要考虑每个电荷与被计算电荷之间的作用力之和。
4. 实例分析为了更好地理解电场力的概念，我们来看一些实际应用的例子。
（1）电荷在电场中受力：一个带电粒子在电场中受到电场力的作用，会受到一个加速度，并沿着力的方向运动。
这个过程类似于一个物体在重力场中受到重力加速度的作用而下落。
（2）静电吸附：当一个物体带有静电荷时，它会受到周围物体的电场力。
如果周围物体也带有电荷，它们之间的电场力可能会引发静电吸附现象。
3.3.5 运动电荷在磁场中受到的力 学案
3.3.5 运动电荷在磁场中受到的力学案一、洛伦兹力1．定义：______________在磁场中所受的力．2．与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的______________，而洛伦兹力是安培力的微观本质．二、洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力的方向(1)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______________从掌心进入，并使四指指向________________，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受______________的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向______．(2)特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都______________，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变速度大小，对电荷不做功．2．洛伦兹力的大小(1)一般公式：F＝qvB sinθ，其中θ为________方向与________方向的夹角．(2)当________时，F＝qvB.(3)当________时，F＝0.三、电视显像管的工作原理1．电视显像管应用了电子束________的原理．2．扫描：电子束打在荧光屏上的位置在______________的控制下一行一行的不断移动．3．偏转线圈：产生使电子束偏转的____________.一、洛伦兹力的方向和大小[问题情境]太阳发射出的带电粒子以300～1 000 km/s的速度扫过太阳系，形成“太阳风”(如图所示)．这种巨大的辐射经过地球时，为什么不能直射地球？为什么会在地球两极形成绚丽多彩如同梦幻般的极光？1．通过课本中的演示实验，我们得出什么结论？2．用左手定则判断洛伦兹力方向和用左手定则判断安培力方向时，左手的用法相同吗？3．洛伦兹力的大小如何确定？4．洛伦兹力和安培力的关系是怎样的？[要点提炼]1．____________电荷在磁场中所受的作用力称为洛伦兹力．2．洛伦兹力的方向可用____________定则来判断：伸开________手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向________运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的________电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．3．洛伦兹力的计算公式为F＝Bqv sinθ，式中θ指________方向与________方向的夹角．4．由左手定则可知，洛伦兹力的方向始终与运动电荷的速度方向________，所以洛伦兹力对带电粒子不做功．二、电视机显像管的工作原理[问题情境]目前，电视机已走进了家家户户，给人们的生活带来了巨大的变化．足不出户便可欣赏到千里之外的奥运赛事的精彩直播！电视机正在播放节目时，禁止将磁铁靠近荧光屏！你知道这是为什么吗？1．电视机显像管的主要构造是什么？2．显像管的工作原理是什么？3．电子束怎样实现“扫描”图像？例1图2中各图已标出磁场方向、电荷运动方向、电荷所受洛伦兹力方向三者中的两个，试标出另一个的方向．变式训练1如图所示，将水平导线置于真空中，并通以恒定电流I.导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子的运动情况可能是()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运动变式训练2下列关于带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动的说法，正确的是()A．只要速度的大小相同，所受洛伦兹力的大小就相同B．如果把＋q改为－q，且速度反向而大小不变，则洛伦兹力的大小、方向都不变C．洛伦兹力方向一定与电荷运动的速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直D．当粒子只受洛伦兹力作用时，动能不变例2如图所示，摆球带负电荷的单摆，在一匀强磁场中摆动．匀强磁场的方向垂直于纸面向里．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()A．F1＞F2，a1＝a2B．F1＜F2，a1＝a2C．F1＞F2，a1＞a2D．F1＜F2，a1＜a2例3如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小球其质量为m，带电荷量是＋q，小球可在棒上滑动．将此棒竖直放在互相垂直、方向如图所示的匀强电场和匀强磁场中，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B.小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度．变式训练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6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？【即学即练】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vC．B必定垂直于F，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B2．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4．一初速度为零的质子，经过电压为1 880 V的电场加速后，垂直进入磁感应强度为5.0×10－4T的匀强磁场中，则质子受到的洛伦兹力多大？(质子质量m＝1.67×10－27kg，g＝10 m/s2)参考答案课前自主学习一、1.运动电荷 2.宏观表现二、1.(1)磁感线 正电荷运动的方向 洛伦兹力 相反 (2)垂直 2.(1)速度 磁感应强度 (2)v ⊥B(3)v ∥B三、1.磁偏转 2.偏转磁场 3.磁场核心知识探究一、[问题情境]1．运动的电荷在磁场中要受到力的作用2．左手用法相同3．由公式F ＝Bqv sin θ来确定 4.通电导线受到的安培力是洛伦兹力的宏观表现[要点提炼]1．运动2．左手 左 正电荷 正3．速度 磁感应强度4．垂直二、[问题情境]1．电视机显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏三部分组成2．阴极发射电子，经过偏转线圈(偏转线圈产生的磁场和电子运动方向垂直)电子受洛伦兹力发生偏转，偏转后的电子打在荧光屏上，使荧光屏发光3．在电视机显像管的偏转区，分别在竖直方向和水平方向产生偏转磁场，其方向、强弱都在不断地变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就像如图所示那样不断移动，这在电视技术中叫做扫描． 解题方法探究例1 (1)受力方向垂直于v 斜向上；(2)受力方向垂直于v 向左；(3)运动方向平行于斜面向下；(4)磁场方向垂直于纸面向外．解析 用左手定则判断，对－q ，四指应指向其运动方向的反方向．分别可得，图(1)中＋q 受洛伦兹力方向垂直于v 斜向上；图(2)中－q 受洛伦兹力方向垂直于v 向左；图(3)中－q 运动方向平行于斜面向下，图(4)中匀强磁场方向垂直于纸面向外．变式训练1 B [首先判断出电流I 在导线下方产生的磁场为垂直纸面向外，然后由左手定则即可判断质子的运动轨迹应为b.]变式训练2 BD [洛伦兹力的大小不仅与速度的大小有关，还与其方向有关，故A 项错误；用左手定则判定洛伦兹力方向时，负电荷运动的方向跟正电荷运动的方向相反，故把＋q 换成－q ，且速度反向而大小不变时，洛伦兹力的方向不变，又因速度方向与B 的夹角也不变，故洛伦兹力的大小、方向均不发生变化，B 项正确；洛伦兹力的方向一定跟电荷速度方向垂直，但电荷进入磁场的速度方向可以是任意的，因而磁场方向与电荷的运动方向的夹角也可以是任意的，故C 项错误；洛伦兹力对运动电荷不做功，不改变运动电荷的动能，故D 项正确．]例2 B[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 ＝v 2r可得a 1＝a 2.当由A 运动到C 时，以小球为研究对象受力分析如图甲所示，F 1＋F 洛－mg ＝ma 1.当由B 运动到C 时，受力分析如图乙所示，F 2－F 洛－mg ＝ma 2.由以上两式可得：F 2＞F 1，故B 正确．]例3 g －μqE m mg μqB －E B解析 此类问题属于涉及加速度的力学问题，必定得用牛顿第二定律解决，小球受力分析如图所示，根据牛顿第二定律列出方程有mg －μF N ＝ma ，①F N －qE －qvB ＝0，②所以a ＝mg －μ(qvB ＋qE )m 故知v ＝0时，a 最大，a m ＝g －μqE m. 同样可知，a 随v 的增大而减小，当a 减小到零时，v 达最大，故mg ＝μ(qv m B ＋qE)得v m ＝mg μqB －E B. 变式训练3 (1)负电荷 (2)3.46 m /s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，物块对斜面的压力F N ＝0，对物块受力分析如图所示，则有F ＝mg cos 30°，即qvB ＝mg cos 30°.解得 v ＝3.46 m /s .即学即练1．B [根据左手定则，F 一定垂直于B 、v ；但B 与v 不一定垂直．]2．D [运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力F ＝qvB sin θ，所以F 的大小不但与q 、v 、B 有关系，还与v 的方向与B 的夹角θ有关系，当θ＝0°或180°时，F ＝0，此时B 不一定等于零，所以A 、B 错误；又洛伦兹力与粒子的速度方向始终垂直，所以洛伦兹力对带电粒子不做功，粒子的动能也就不变，但粒子速度方向要改变．所以C 错，D 对．]3．A [导线在其右侧产生的磁场垂直纸面向里，由左手定则可判断电子向右偏转，因洛伦兹力不做功，故速率不变．]4．4.8×10－17 N解析 对质子在电场中加速过程有：qU ＝12mv 2① 质子在磁场中受力F ＝Bqv ②由①②两式得：F ＝Bq 2qU m代入数据得：F ＝4.8×10－17 N .。
3.5运动电荷在磁场中受到的力(第2课时)
(1)负电荷 (2)3.5 m/s (3)1.2 m
8.在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一 倾角为θ、足够长的光滑绝缘斜面，磁感应强 度为B，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向 上。有一质量为m、带电荷量为＋q的小球静止 在斜面顶端，这时小球对斜面的正压力恰好为 零，如图所示，若迅速把电场方向反转为竖直 向下，小球能在斜面上连续滑行多远？所用时 间是多少？
第三章
磁
5
场
运动电荷在磁场中受到的力
第2课时 习题课
第二次月考 时间：第15周
内容：第二章第5节至 第三章
如图表示磁场B的方向、电荷运动v的方 向和磁场对运动电荷作用力f方向的相互关 系，其中B、v、f的方向两两相垂直，错 误的图是( C )
F
F
F F
四、电视显像管的工作原理
1、要是电子打在A点，偏转磁场 应该沿什么方向？
3．下列有关带电粒子运动的说法中正 确的是(不计重力)( A B ) A．沿着电场线方向飞入匀强电场，动 能、速度都变化 B．沿着磁感线方向飞入匀强磁场，动 能、速度都不变 C．垂直于磁感线方向飞入匀强磁场， 动能、速度都变化 D．垂直于磁感线方向飞入匀强磁场， 速度不变，动能改变
4.如图所示，一带负电的小滑块从粗糙 的斜面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 小滑块能滑至底端，则它滑至底端时的 速率将（ B ）
6.一细棒处于磁感应强度为B的匀强磁场中， 棒与磁场垂直，磁感线方向垂直纸面向里，如 图24－11所示，棒上套一个可在其上滑动的带 负电的小环c，小环质量为m，电荷量为q，环与 棒间无摩擦。让小环从静止滑下，下滑中某时 刻环对棒的作用力恰qB
7.质量为0.1 g的小物块，带有5×10－4 C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＝10 m/s2) 问：(1)物块带电的性质？ (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？
运动电荷在磁场中受到的力
运动电荷在磁场中受到的力当一个运动带电粒子进入磁场时，它会受到一个垂直于速度方向的力，这就是运动电荷在磁场中受到的力。
这个力被称为洛伦兹力，它的大小和方向由洛伦兹力定律决定。
洛伦兹力定律描述了运动电荷在磁场中受到的力的大小和方向。
根据洛伦兹力定律，洛伦兹力的大小等于电荷的电量乘以速度与磁场强度的乘积的绝对值，即F = qvBsinθ，其中F表示洛伦兹力，q表示电荷的电量，v表示电荷的速度，B表示磁场的磁感应强度，θ表示速度与磁场的夹角。
根据洛伦兹力定律可知，只有当电荷的速度与磁场的方向存在夹角时，电荷才会受到磁场的力。
当电荷的速度与磁场的方向平行或反平行时，洛伦兹力的大小为零，电荷不会受到磁场的力。
这是因为sinθ等于零或π，洛伦兹力的大小为零。
洛伦兹力的方向垂直于速度与磁场的平面，它遵循右手定则。
右手定则可以通过以下方式确定洛伦兹力的方向：用右手握住电荷的速度，让伸出的食指指向速度方向，中指指向磁场方向，那么拇指的方向就是洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的大小与电荷的电量成正比，因此电量越大，受到的力也越大。
洛伦兹力的大小与速度的大小成正比，因此速度越大，受到的力也越大。
洛伦兹力的大小与磁场的磁感应强度成正比，因此磁场越强，受到的力也越大。
洛伦兹力对于电荷在磁场中的运动轨迹有着重要的影响。
当电荷的速度与磁场的方向垂直时，洛伦兹力使得电荷沿着磁场的方向做圆周运动。
当电荷的速度与磁场的方向平行或反平行时，洛伦兹力的大小为零，电荷沿直线运动。
运动电荷在磁场中受到的力在很多领域都有着广泛的应用。
例如，在粒子加速器中，利用磁场对带电粒子施加洛伦兹力，可以使粒子沿着特定轨道加速运动。
在磁共振成像中，利用磁场对带电粒子施加洛伦兹力，可以观察到物质的内部结构。
在电动机中，利用磁场对带电导体施加洛伦兹力，可以实现电能转化为机械能。
总结起来，运动电荷在磁场中受到的力由洛伦兹力定律描述。
洛伦兹力的大小等于电荷的电量乘以速度与磁场强度的乘积的绝对值，方向垂直于速度与磁场的平面。
电荷在电场中的受力与加速度
电荷在电场中的受力与加速度当我们谈论电场时，我们必然会涉及到电荷之间的相互作用。
电子是一种带有负电荷的基本粒子，它们在电场中受到力的作用，从而导致它们加速或者匀速运动。
在本文中，我们将讨论电荷在电场中受力与加速度的原理和特点。
首先，电场是由电荷产生的。
根据库仑定律，两个电荷之间的相互作用力正比于它们的电荷量的乘积，反比于它们之间距离的平方。
这意味着电荷之间的力是非接触力，通过电场作用而传递的。
当一个电荷在电场中时，它会受到电场对它的作用力。
根据牛顿第二定律，电荷在电场中所受的作用力等于电荷的质量乘以它的加速度。
也就是说，电荷的质量越大，所受的作用力也就越大；而电荷的加速度则取决于所受到的力与电荷的质量之比。
这个比例关系描述了电荷在电场中运动的性质和特点。
电荷在电场中的受力与加速度还受到电场强度的影响。
电场强度是电场中每单位正电荷所受到的力的大小。
它是一个矢量量，表征了电场的方向和大小。
当电荷位于电场中某一点时，它所受到的力与该点处电场强度的方向一致。
换句话说，电荷受到的力与电场强度之间存在着特定的关系。
电场强度的大小与电荷的数目有关。
电荷的数目越大，电场强度也就越大；而电场强度的方向与电荷的正负有关，正电荷的电场强度指向它周围的空间，而负电荷的电场强度则指向电荷自身。
此外，电荷在电场中还会受到其他因素的影响，如电场的几何形状和布局。
不同的电场形式会导致电荷受力和加速度发生变化。
例如，如果电场是均匀的，即电场强度在空间中的任意点都是相同的，那么电荷将受到恒定大小的力和加速度。
相反，如果电场是非均匀的，即电场强度在空间中的不同点有所不同，那么电荷受力和加速度将会随着位置的改变而改变。
最后，还需要考虑电荷本身的特性。
例如，电荷的正负决定了它受到的力和加速度的方向。
正电荷在电场中受到的力和加速度的方向与电场强度的方向相反，而负电荷则与电场强度的方向一致。
这与电荷的性质以及电场与电荷相互作用的基本原理相吻合。
§3.5运动电荷在磁场中受到的力
太阳磁暴
地磁场的磁层分布图
宇宙射线
从太阳或其他星体上， 时刻都有大量的高能粒子流 放出，称为宇宙射线。这些 高能粒子流若都到达地球， 将对地球上的生物带来危害。 但由于地球周围存在磁场， 在洛伦兹力的作用下，改变 了宇宙射线中带电粒子的运 动方向，从而对宇宙射线起 了一定的阻挡作用。
思考与讨论
2、（书98页第4题）如图所示，磁流体发电机是一项新兴技术， 它可以把物体的内能直接转化为电能。平行金属板A、B之间有一 个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大 量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、 B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。 （1）图中A、B板哪一个是发电机的正极。
v
F洛
思考与讨论
如图所示，若将电荷的运动方向和磁场的方 向同时反向，则洛伦兹力的方向是不是也跟 着反向？
v
F洛
结论：当电荷的运动方向和磁场方向 同时反向时，洛伦兹力方向不变。
思考与讨论
磁场对通电导线能产生安培力的作用， 当磁场方向与电流方向垂直时，安培力的 大小为F安=BIL，而电流就是电荷的定向移 动形成的，那么，磁场对运动电荷所产生 的洛伦兹力与安培力有什么关系？洛伦兹 力的大小又与什么因素有关？ 1、通电导线在磁场中所受的安培力就是 洛伦兹力的宏观表现。 2、研究表明，洛伦兹力的大小与电荷的运 动方向及磁场的方向有关。
洛伦兹力(Lorentz force)
1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫 洛伦兹力。 2、洛伦兹力的方向：
v
F洛
F洛
v
洛伦兹力的方向 实验结论：洛伦兹力的方向既 跟磁场方向垂直F⊥B，又跟电方荷 的运动方向垂直F⊥v，故洛伦兹力 的方向总是垂直于磁感线和运动电 荷所在的平面，即：F安⊥Bv平面 伸开左手： 磁感线——垂直穿入手心 四指—— ①指向正电荷的运动方向 ②指向负电荷运动的反向 大拇指—— 所受洛伦兹力的方向
人教版高中物理选修31：第三章 3.5 运动电荷在磁场中受到的力 课件
二、洛伦兹力与电场力的比较
评
是带电粒子在两种不同的场中受到的力，反映了磁场和
电场的力的性质，但这两种力的区别也是十分明显的。
洛伦兹力
电场力
作用 对象
仅在运动电荷的速度方向 带电粒子只要处在电场
与 B 不平行时，运动电荷才 中，一定受到电场力
受到洛伦兹力
F＝qvBsinθ，方向与 B 垂
大Байду номын сангаас、
F＝qE，F 的方向与 E
2．原理 (1)电子枪__发__射_电__子_____。 (2)电子束在磁场中__偏__转__。 (3)荧光屏被电子束撞击发光。 3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场， 其方向、强弱都在_不__断__变__化___，使得电子束打在荧光屏上的 光点从上向下、从左向右不断移动。 4．偏转线圈：使电子束偏转的磁场是由两 __对__线__圈__产生的。
第三章：磁场
§3.5 运动电荷在磁场中受到的力
★复习：
导
◆.磁场对电流有力的作用 ------(安培力FA)
◆.电荷的定向移动形成 ------(电流I)
I
分析:我们已经知道磁场对电流有力的作用， 那么磁场对运动电荷有力的作用吗？
导
1.通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识 洛伦兹力。
2.会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。 3.了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应
例2.电子以速率V0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁 场中，则（ AC ）
A、磁场对电子的作用力始终不做功 B、磁场对电子的作用力始终不变 C、电子的动能始终不变 D、电子的动量始终不变
例3.如图所示，一个质量为m，电荷量为q的
B
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B
3mg Bq 2 gL
根据牛顿第三定律得……大小为……,方向为…
电视显像管的工作原理
显像管
主要构造: 电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等
【思考与讨论】
（1）要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向? 垂直纸面向外 （2）要使电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向? 垂直纸面向里 （3）要使电子从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎 样变化？
荷兰物理学家 洛伦兹 (Lorentz， 1853—1928)
???
洛伦兹力与安培力有关系吗？ 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。
我们曾经用左手定则判定安培力的方向。大量定向 移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力，因此， 可以用左手定则判定洛伦兹力的方向。 结合左手定则的内容：试判断下列运动的带电 粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向：
-
想一想
既然安培力为洛伦兹力 的宏观表现，那么我们用导 体所受的安培力来除以这段 导体所含有的自由电荷数， 不就可以求出每个自由电荷 所受的洛伦兹力了吗？
洛伦兹力的大小 1．公式: F洛=qVB
当电荷在垂直于磁场的方向上运动时，磁场对运 动电荷的洛伦兹力等f于电荷量q、速率v、磁感应强 度B三者的乘积。
通过观察实验现象 你能得到什么样的结论？
通过观察实验现象 你能得到什么样的结论？
结论： 1、磁场对运动电荷有力的作用 2、磁场对运动电荷力的方向与场中受到的作用力叫做 洛伦兹力
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，并因在原子 物理中的重要贡献（塞曼效应） 获得第二届（1902年）诺贝尔 物理学奖。被爱因斯坦称为 “我们时代最伟大，最高尚的 人”。
先垂直纸面向外并逐渐减小,
后垂直纸面向里并逐渐增大.
【探究归纳】
电视显像管应用了电子束磁偏转的原理. 一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏 转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光.
太阳喷射出的带电 粒子（称太阳风） 受地球磁场的作 用而进入地球的 两极地区，轰击 高层大气气体使 其电离的彩色发 光现象称为极光
5T
能力提升
如图,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一与磁感线垂 直且水平放置的、长为L的摆线,拉一质量为m ,带有+q 电量的摆球,试求摆球通过最低点位置时对绳的拉力. 解:摆球在A→B过程中由动 能定理得,
A
1 2 mgL mv B 0 2
联立解得:T
在最低点时: 2 vB T mg f 洛 F向 m R
第五节
运动电荷在磁场中受到的力
学习目标
1、能利用左手定则判断洛伦兹力的方向。 2、理解洛伦兹力的特点 3、知道洛伦兹力大小的推理过程。
4、掌握洛伦兹力的计算公式并能解决一般 的问题
实验探究
说明电子射线管的原理： 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。
方向
判断方法： 左手定则 特点： 总垂直于B、v确定的平面 公式推导
洛伦兹力
大小 应用
F Bqv sin (为B与v的 大小公式：
电视机显像管的原理：
电子束的磁偏转
注意: 当 v⊥B 时
f = qvB 当 v∥B 时 f = 0 （电荷不受洛仑兹力作用）
当v与B之间有一定夹角θ时
f = q v B sin θ
跟踪训练
如图所示，一带正电q的粒子以速度v=2m/s垂直射入 匀强电场与匀强磁场的叠加区域，做匀速直线运动， 匀强电场的强度为E=10N/c，求匀强磁场的磁感应强 度为多少？（不计重力） × × × × × × × × × B× × × × × × × ×V × × × × × × × × E × × × × ×
（3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？
由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，
所以洛伦兹力对运动电荷不做功
拓展提高
一长直螺线管通有交流电，一个电子以 速度v沿着螺线管的轴线射入管内，则电子在 管内的运动情况是：( C) A、匀加速运动 B、匀减速运动 C、匀速直线运动 D、在螺线管内来回往复运动
试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受洛 伦兹力的方向
F垂直于纸 面向外
B v
F B
v
乙
B
B
v
丙
v
F
甲
丁
F垂直于纸 面向外
思考与讨论 （1）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系？ 洛伦兹力方向与带电粒子运动方向垂直 洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面 F⊥v
F⊥B
（2）洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？ 只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小