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第三章
第五节
研究洛伦兹力
研究洛伦兹力
极光视频
极光是一种绚丽多彩的发光现象，其发生是由于带电粒子流进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。
神秘的极光
情景：
思考并猜想：
电流是怎样形成的?磁场对电流有力的作用吗?由此推理,你是否可以提出某种猜想?
你的想法是:
磁场对运动电荷有作用力.
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。
F安
f
f
f
f
f
f
f
f
洛伦兹
H.A.Lorentz
（1853-1928）
荷兰物理学家
磁场对运动电荷有力的作用——洛仑兹力。
没有外磁场时，电子束沿直线前进。
让电子运动方向与磁场垂直，电子束轨迹偏转。
说明：
演示实验：洛伦兹力的方向
洛伦兹力的方向符合左手定则：
伸开左手，使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂直
手心：磁感线垂直穿入
四指：指正电荷运动的方向
拇指
：所指就是运动电荷所受洛伦兹力的方向。
或负电荷运动的反方向
(一)、洛伦兹力的方向
思考：洛仑兹力对运动的电荷做功吗？为什么？
不做功，因为洛仑兹力始终垂直于速度
【例题1】试判断图中带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向:
F=0
F垂直
纸面向外
F垂直
纸面向里
【课堂练习1】如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将(　　)
A．向纸内偏
B．向纸外偏
C．向下偏转
D．向上偏转
D
(一)、洛伦兹力的方向
【课堂练习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
三者之间的关系，下列说法中正确的是(　　)
A．f、B、v
三者必定均相互垂直
B．f
必定垂直于
B、v，但
B
不一定垂直
v
C．B
必定垂直于
f，但
f
不一定垂直于
v
D．v
必定垂直于
f，但
f
不一定垂直于
B
B
方向关系：
1、f洛⊥v(一定)
2、f洛⊥B
(一定)
3.
v与B不一定垂直
(一)、洛伦兹力的方向
关于洛仑兹力方向的理解：
1.f洛⊥v(一定)
f洛⊥B
(一定).
v与B不一定垂直
洛仑兹力的方向垂直于v和B组成的平面。
2.洛仑兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。
3.洛仑兹力对电荷不做功。
(一)、洛伦兹力的方向
小结：
二、洛仑兹力的大小
1、在长L的体积内的电荷数为N=______,这些电荷完全通过截面积S的时间t=_______,
已知：
B、L、S、n、v、q
n：单位体积内的
电荷数
v：电荷速度大小
q:一个电荷的电量
L
S
2、通过导线的电流强度I=________长度为L的
导线所受的安培力F=_________
3、电量为q,速度为v在垂直磁场(磁感应强度为B)中
运动受到的洛仑兹力f=_______
LSn
L/v
nqSv
BnqSvL
qvB
原理：安培力是洛仑兹力宏观表现.
讨论交流
电流模型
(3)当
v＝0
时，f
＝0，即静止电荷
不受洛伦兹力。
关于洛仑兹力大小的理解：
(4)当运动电荷的速度v方向与磁感应
强度B的方向夹角为θ时，则
f=qvBsinθ。
(1)当
v⊥B
时，f
＝qvB。
(2)当
v∥B
时，f
＝0，即电荷运动方
向与磁场平行时，不受洛伦兹力。
【课堂练习3】(单选)
关于电荷在磁场中的受力，
下列说法中正确的是(　　)
A．静止的电荷一定不受洛伦兹力的作用，运动电荷
一
定受到洛伦兹力的作用
B．洛伦兹力的大小始终满足
f＝qvB
C．若电荷穿过某一空间而未发生偏转(不计其他力)，
则此空间一定不存在磁场
D．带电粒子运动方向与磁场平行时，一定不受洛伦
兹力的作用
D
【课堂练习4】电子的速率v=3×106m/s，垂直射入B=0.10
T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？若进入磁场时，速度方向与磁场方向成θ=300，则洛伦兹力又为多大？
解：（1）f=qvB
f=
1.60×10-19×3×106
×0.10N
=4.8×10
-14
N
（2）f=qvBsinθ=2.4×10
-14
N
三、洛仑兹力的应用———速度选择器
【例2】如右图,若已知两板间存在相互正交的匀强电场E与匀强磁场B，从粒子源出来的带电的粒子速度水平向右,重力不计，(1)画出受力分析；
(2)速度多大的粒子才能沿直线穿过场区?
【例2】解：由于F合=0
则：
注意：1.速度选择器只选择速度，与电荷的正负无关；
2.注意电场和磁场的方向搭配。
三、洛仑兹力的应用———速度选择器
A．
，方向竖直向上
B．
，方向水平向左
【课堂练习5】
如图
，匀强磁场磁感应强度为
B，方向竖直向上，一束电子流以初速度
v
从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏转(不计重力)，则在磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，这个电场的场强大小与方向应是(
)
B
v
B
v
C．Bv，垂直纸面向里
D．Bv，垂直纸面向外
C
B
v
A．带正电粒子必须沿
ab
方向从左侧进入，才能沿直线通过
B．带负电粒子必须沿
ba
方向从右侧进
入，才能沿直线通过
C．不论粒子电性如何，沿
ab
方向从左
侧进入，都能沿直线通过
D．不论粒子电性如何，沿
ba
方向从右　
侧进入，都能沿直线通过
【课堂练习6】（多选）如图
粒子速度选择器的原理图
如果粒子所具有的速率
v＝
(不计重力)，则(　　)
E
B
AC
四、课堂小结
1、洛伦兹力的方向（左手定则）
2、洛伦兹力的大小
(1)当电荷运动的方向与磁场方向垂直时，f＝qvB
(2)当
v∥B
时，f＝0，即运动方向与磁场平行时，
不受洛伦兹力
(3)当
v＝0
时，f＝0，即静止电荷不受洛伦兹力．
(4)当电荷运动方向与磁场方向夹θ角时f=qvBsinθ
3、洛仑兹力的应用——速度选择器

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