高中物理磁场运动电荷在磁场中受到的力课件人教版

A．四种粒子都带正电 B．四种粒子都带负电 C．打到a、b点的粒子带正电 D．打到c、d点的粒子带正电
图3-5-4
【解析】 由左手定则知打到a、b点的粒子带负电，打到c、d点的粒子带正 电，D正确．
【答案】 D
2．在图所示的各图中，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．
向
特点 洛伦兹力永不做功
电场力可做正功、负功或不做 功
相同 反映了电场和磁场都具有力的性质
点
1．带电粒子(重力不计)穿过饱和蒸汽时，在它走过的路径上饱和蒸汽便凝成 小液滴，从而显示了粒子的径迹，这是云室的原理，如图3-5-4所示是云室的拍摄 照片，云室中加了垂直于照片向外的匀强磁场，图中oa、ob、oc、od是从o点发 出的四种粒子的径迹，下列说法中正确的是( ) 【导学号：08160160】
2．洛伦兹力的大小 (1)理论推导(导线与磁场垂直且固定不动) 假设：一导线长为L，横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，每一电 荷带电量为q，电荷定向移动的平均速率为v.(如图3-5-2所示)
图3-5-2
则导线内总的自由电荷数为N＝LSn
导线内的电流为I＝nqSv
假设将此导线垂直放入磁感应强度为B的磁场中，则此导线受到的安培力为F
[合作探讨] 如图3-5-1所示，正电荷q以速度v进入匀强磁场中，速度与磁感应强度方向间 的夹角为θ.
图3-5-1
探讨1：电荷q所受的洛伦兹力的方向沿什么方向？ 【提示】 垂直于纸面向里． 探讨2：电荷q所受的洛伦兹力是多大？ 【提示】 qvBsin θ.
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[核心点击] 1．对洛伦兹力方向的理解 (1)洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向和磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向 总是垂直于电荷运动方向和磁场方向所决定的平面，F、B、v三者的方向关系 是：F⊥B、F⊥v，但B与v不一定垂直． (2)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，它只改变电荷运动方向，不改变电 荷速度大小．
安＝BIL
由安培力与洛伦兹力的关系得：F洛＝
F安 N
，F洛＝
BnqSvL LSn
＝qvB(条件：电荷运
动方向与磁场方向垂直)
(2)若运动电荷速度v的方向与磁感应强度B的方向成θ角时，可将v分解为与B 平行的分量v2和与B垂直的分量v1，其中分速度v2方向不受洛伦兹力，如图3-5-3所 示，运动电荷所受洛伦兹力由分速度v1决定：F＝qv1B＝q(vsin θ)B＝qBvsin θ.
知识脉络
洛伦兹力的方向和大小
[先填空] 1．洛伦兹力 (1)定义： 运动电荷在磁场中所受的力． (2)洛伦兹力与安培力的关系：通电导体在磁场中所受的安培力是导体中运动 电荷所受 洛伦兹力的宏观表现．
2．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 一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向 正电荷运的动方向，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，负电荷受力的方向 与正电荷受力的方向 相反． (2)洛伦兹力方向的特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于 B和v所决定的平面． 3．洛伦兹力的大小 (1)当v与B成θ角时：F＝ Bqvsin θ. (2)当v⊥B时：F＝ qvB. (3)当v∥B时：F＝ 0 .
【答案】 (1)qvB 垂直v向左上方 (2)12qvB 垂直纸面向里 (3)不受洛伦兹力 (4)qvB 垂直v向左上方
有关洛伦兹力的两点注意： (1)用左手定则判断洛伦兹力方向时，要特别注意运动电荷的正负，四指应指 向正电荷运动的方向，指向负电荷运动的反方向． (2)计算洛伦兹力的大小时，应注意弄清v与磁感应强度B的方向关系．当v⊥B 时，洛伦兹力F＝qvB，当v∥B时，F＝0，当v与B成θ角(0<θ<90°)时，应将v(或B) 进行分解取它们垂直的分量计算．
致，均可用左手定则进行判断 安培力可以做功
4．洛伦兹力与电场力的比较
洛伦兹力
电场力
产生 条件
仅在运动电荷的速度方向与B不 平行时，运动电荷才受到洛伦兹 力
带电粒子只要处在电场中，一 定受到电场力
大小 F＝qvBsin θ，方向与B垂直，与 F＝qE，F的方向与E同向或反
方向 v垂直，用左手定则判断
[再判断] 1．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定会受到洛伦兹力的作用．( ×) 2．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．( ×) 3．用左手定则判断洛伦兹力方向时，“四指的指向”与正电荷定向移动方向 相同．( √ ) 4．洛伦兹力对运动电荷不做功．( √ )
[后思考] 怎样判断负电荷在磁场中运动时受洛伦兹力的方向？ 【提示】 负电荷在磁场中受力的方向与正电荷受力的方向相反，利用左手 定则判断时，应使四指指向负电荷运动的反方向．
知 识 点
1
学
5 运动电荷在磁场中受到的力
业 分
层
测
评
知 识 点
2
学习目标
1.通过实验探究，感受磁 场对运动电荷有力的作 用． 2.知道什么是洛伦兹力， 会用左手定则判断洛伦兹 力的方向．(重点) 3.了解洛伦兹力公式的推 导过程，会用公式分析求 解洛伦兹力．(重点) 4.了解电视显像管的基本 构造和工作原理．(难点)
图3-5-3
3．洛伦兹力与安培力的联系和区别
区别
联系
①洛伦兹力是指单个运动 ①安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹
的带电粒子所受到的磁场 力是安培力的微观解释
力，而安培力是指通电导 线(即大量带电粒子)所受到 ②大小关系：F安＝NF洛(N是导体中定向运
动的电荷数) 的磁场力
③方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一 ②洛伦兹力永不做功，而
图3-5-5
【解析】 (1)因v⊥B，所以F＝qvB，方向与v垂直向左上方． (2)v与B的夹角为30°，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°＝12qvB，方向垂直纸面向里． (3)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．