粤教版物理选修3-1三维设计 3.5研究洛伦兹力(可自主编辑)解析.ppt

1．洛伦兹力 荷兰物理学家洛伦兹于1895年发现了磁场对__________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__________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________。 (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________，又与速度方向__________。 4．左手定则 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__________运动的方向，那么__________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__________。 洛伦兹力的方向与带电粒子运动的方向存在什么关系？它对带电粒子做功吗？ 提示：二者方向垂直，洛伦兹力对带电粒子不做功。 1．三个决定洛伦兹力方向的因素 电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向是决定洛伦兹力方向的三个要素。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三者方向间的关系 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。 3．洛伦兹力的特点 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，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小。 [特别提醒]　 (1)洛伦兹力的方向由左手定则判断，必须注意运动电荷是正电荷，v的方向就是电荷运动方向，如果是负电荷，v的方向跟电荷运动方向相反。 (2)应用左手定则时，当v与B不垂直时，洛伦兹力仍垂直于v、B决定的平面，但磁感线不一定要垂直穿过掌心，磁感线方向一定与大拇指垂直，不一定与四指垂直。 如图所示，是表示磁场磁感应强度B、正电荷运动方向v和磁场对电荷洛伦兹力F的相互关系图，其中正确的是(B、v、F两两垂直)(　　) 解析：选D　根据左手定则可判断：A中电荷受力应为向下；B中电荷受力应为向右；C中电荷受力应为向右；D中电荷受力正确。 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__________。 电荷在某一区域不受洛伦兹力，能否说明该区域的磁感应强度为零？ 提示：不能。因为静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力，电荷的运动方向与磁场方向平行时也不受洛伦兹力。 (1)洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，洛伦兹力的大小不仅跟运动电荷的速度大小有关，还跟速度的方向有关。 1)当v和B平行时，洛伦兹力f＝0； 2)当v和B垂直时，洛伦兹力最大为f＝Bqv； 3)当v和B的夹角为θ时，把速度v分解为沿与B平行的分量v∥和与B垂直的分量v⊥，f＝Bqv⊥＝Bqvsin θ。　　 (2)洛伦兹力实际上是磁场对通电导体作用的微观表现，即F安＝nf(n为通电导体中自由电荷的总数)。 [特别提醒]　尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏观表现，但不能认为安培力就简单地等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样认为。 在图3－5－1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，并标出洛伦兹力的方向。 解析：甲：因v与B垂直，所以f＝qvB，方向与v垂直斜向上。 乙：v与B的夹角为30°，f＝qvBsin30°＝qvB/2，方向垂直纸面向里。 丙：由于v与B平行，所以不受洛伦兹力。 丁：因v与B垂直，f＝qvB，洛伦兹力方向与v垂直斜向上。 答案：见解析 1．如图3－5－2所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会(　　) A．向上偏转　　　　　 B．向下偏转 C．向纸内偏转 D．向纸外偏转 [解析]　本题首先需要判断通电直导线周围磁场情况，再由左手定则判断电子受力方向。题目设置巧妙，灵活考查了左手定则对电子所受力方向的判断。在阴极射线管所在位置处，直导线产生的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则可以判断阴极射线中的电子受力方向向上，故选A。 [答案]　A 阴极射线是电子流，电子带负电。判断运动的负电荷在磁场中所受洛伦兹力可用以下两种思路分析：①根据左手定则判断出假设为正电荷的受力方向，而负电荷与正电荷受力方向相反；②应用左手定则将四指指向负电荷运动相反的方向，则拇指的指向即为负电荷的受力方向。 2．试判断