高中物理第三章磁场第五节研究洛伦兹力课件粤教版选修3_1

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，则导线中的电流为 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 ＝
F安 Bnq v SL ________， 这段导线中含有的运动电荷数为 nLS， 所以 f＝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 。
解析：由于 B、F、v 两两垂直，根据左手定则得：A、B、D 选项
中受洛伦兹力都与图示 F 的方向相反，故 A、B、D 错误，C 正确。
答案：C
2．每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，地磁场可以改变射线 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 球上的生物有十分重要的意义。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， 在地磁场的作用下， 它将( A．向东偏转 B．向南偏转 )
(2)在利用左手定则判断带电粒子在磁场中所受到的洛伦兹力的方 向时，四指所指的方向是否一定为电荷运动的方向？ 提示：根据左手定则，四指所指的方向为正电荷运动的方向或负
电荷运动的反方向。
(3)正电荷所受洛伦兹力的方向，负电荷所受洛伦兹力的方向以及 导线所受安培力的方向有什么联系？
提示：电流的方向即正电荷定向移动的方向也就是负电荷定向移 动的反方向。所以安培力的方向和相应正电荷沿电流方向移动所 受洛伦兹力方向及相应负电荷沿电流反方向移动所受洛伦兹力方 向一致，体现了安培力是洛伦兹力的宏观表现。
图 351
D．向右
A．向上
B．向下
C．向左
解析：电子束带负电，电子束由负极向正极运动，在电子束运 动的过程中，条形磁铁产生的磁场由 N 极指向 S 极，根据左手 定则可判断出电子受到的洛伦兹力方向向下，故电子束的偏转 方向向下，B 正确，A、C、D 错误。 答案：B
洛伦兹力的大小
1．洛伦兹力与安培力的区别和联系
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．实验表明 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
第五节
研究洛伦兹力
1.洛伦兹力的方向可由左手定则判定， 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＝ E qE，即 v＝B。
(4)判断电荷所受洛伦兹力的方向时应同百度文库考虑电荷的电性。(√ ) (5)速度选择器中磁场的方向与电场的方向互相垂直。 ( √)
2．合作探究——议一议 (1)电荷放在电场中一定会受到电场力的作用， 那么电荷放入磁场 中也一定会受到磁场力的作用吗？
提示：不一定。当电荷在磁场中静止或沿着磁场方向运动时，电 荷不会受到磁场力作用。 只有当电荷的运动方向与磁场方向不平 行时，才受洛伦兹力作用。
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。 (×)
(2)同一电荷，以相同大小的速度进入磁场，速度方向不同时，洛 伦兹力的大小不同。 (3)若电荷的速度方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。 (√) (√ )
区 别 ①洛伦兹力是指单个运动电 荷所受到的磁场力，而安培 力是指电流(即大量定向移动 的电荷)所受到的磁场力 ②洛伦兹力永不做功，而安 培力可以做功 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洛(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 力的方向特点一致，均可用左 手定则进行判断
洛伦兹力的方向
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 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．F、B、v 三者方向间关系 电荷运动方向和磁场方向间没有因果关系，两者关系是不确 定的。电荷运动方向和磁场方向确定洛伦兹力方向，F⊥B，F⊥ v，即 F 垂直于 B 和 v 所决定的平面。
C．向西偏转 D．向北偏转 解析：赤道附近的地磁场方向水平向北，一个带正电的射线粒子
竖直向下运动时，根据左手定则可以确定，它受到水平向东的洛 伦兹力，故它向东偏转。A 正确。 答案：A
3.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。 如图 351 所示，把电子射线管(阴极射线 管)放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到 电子束偏转的方向是 ( )
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．左手定则
3．特点 洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化。但无论怎样 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。
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) ( )