磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用——洛倫茲力

1、 我們知道，磁場對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用。但如果導(dǎo)線我們知道，磁場對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用。但如果導(dǎo)線中沒有電流，或者說導(dǎo)體的電荷沒有定向運(yùn)動(dòng)，磁場還中沒有電流，或者說導(dǎo)體的電荷沒有定向運(yùn)動(dòng)，磁場還會(huì)對(duì)導(dǎo)線有力的作用嗎？會(huì)對(duì)導(dǎo)線有力的作用嗎？ 磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用，其實(shí)是對(duì)誰的作用呢？磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用，其實(shí)是對(duì)誰的作用呢？討論交流第4節(jié) 磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用洛倫茲力觀察思考u運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的磁場力，稱為洛倫茲力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的磁場力，稱為洛倫茲力洛倫茲力的大小推導(dǎo)：如圖所示，直導(dǎo)線長為推導(dǎo)：如圖所示，直導(dǎo)線長為L，截面積為，截面積為S，單位體單位體積內(nèi)含有的自由電荷數(shù)為積內(nèi)含有的自由電

2、荷數(shù)為n,每個(gè)每個(gè)電荷的電荷量為電荷的電荷量為q，電電荷定向移動(dòng)的速度荷定向移動(dòng)的速度為為v.則則：l電流電流Il安培力的大小安培力的大小F安安l導(dǎo)線中運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)導(dǎo)線中運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)Nl洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小F洛洛qvBF 左手定則左手定則u伸開左手，使大拇指跟其余四指垂直，且處于同一個(gè)伸開左手，使大拇指跟其余四指垂直，且處于同一個(gè)平面內(nèi)。平面內(nèi)。u讓磁感線垂直穿入手心讓磁感線垂直穿入手心u四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向u拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向.洛倫茲力的方向左手定則 特別注意：特別注意：(1)判斷負(fù)電荷在磁場中

3、運(yùn)動(dòng)受洛倫茲力的方向，判斷負(fù)電荷在磁場中運(yùn)動(dòng)受洛倫茲力的方向，四指要指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的相反方向，也就是電四指要指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的相反方向，也就是電流的方向流的方向(2)電荷運(yùn)動(dòng)的方向電荷運(yùn)動(dòng)的方向v和和B不一定垂直，但洛倫茲不一定垂直，但洛倫茲力一定垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度力一定垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和速度方向和速度方向v.(3)運(yùn)動(dòng)電荷不受洛倫茲力作用的位置，磁感應(yīng)運(yùn)動(dòng)電荷不受洛倫茲力作用的位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零強(qiáng)度不一定為零洛倫茲力演示儀洛倫茲力演示儀1.若若vB，帶電粒子不受洛倫茲力，在勻強(qiáng)磁場中做，帶電粒子不受洛倫茲力，在勻強(qiáng)磁場中做_運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)2.若若vB，帶電粒子僅受洛倫茲力作用，在垂直于磁，帶

4、電粒子僅受洛倫茲力作用，在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度感線的平面內(nèi)以入射速度v做做_運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)勻速直線勻速直線勻速圓周勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑跟帶電粒子的質(zhì)量和速度大小成正比，跟勻運(yùn)動(dòng)半徑跟帶電粒子的質(zhì)量和速度大小成正比，跟勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度和粒子所帶電荷量成反比。強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度和粒子所帶電荷量成反比。運(yùn)動(dòng)的周期與運(yùn)動(dòng)的速度運(yùn)動(dòng)的周期與運(yùn)動(dòng)的速度v、半徑、半徑R無關(guān)，只與粒子的無關(guān)，只與粒子的質(zhì)量質(zhì)量m，電荷量，電荷量q，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B有關(guān)。有關(guān)。 對(duì)應(yīng)力對(duì)應(yīng)力 內(nèi)容內(nèi)容項(xiàng)目項(xiàng)目洛倫茲力洛倫茲力電場力電場力性質(zhì)性質(zhì)磁場對(duì)在其中運(yùn)動(dòng)電荷的作磁場對(duì)在其中運(yùn)動(dòng)電荷的作用力

5、用力電場對(duì)放入其中電荷電場對(duì)放入其中電荷的作用力的作用力產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件v0且且v不與不與B平行平行電場中的電荷一定受電場中的電荷一定受到電場力作用到電場力作用大小大小FqvB(vB)FqE力方向與場力方向與場方向的關(guān)系方向的關(guān)系一定是一定是FB，F(xiàn)v，與電，與電荷電性無關(guān)荷電性無關(guān)正電荷受力與電場方正電荷受力與電場方向相同，負(fù)電荷受力向相同，負(fù)電荷受力與電場方向相反與電場方向相反做功情況做功情況任何情況下都不做功任何情況下都不做功可能做正功、負(fù)功，可能做正功、負(fù)功，也可能不做功也可能不做功力為零時(shí)力為零時(shí)場的情況場的情況F為零，為零，B不一定為零不一定為零F為零，為零，E一定為零一定為零作用

6、效果作用效果只改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度方向，只改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度方向，不改變速度大小不改變速度大小既可以改變電荷運(yùn)動(dòng)既可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度大小，也可以的速度大小，也可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的方向改變電荷運(yùn)動(dòng)的方向vvvv即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀FF1.帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力的作用下列表述正確的是茲力的作用下列表述正確的是()A.洛倫茲力對(duì)帶電粒子做功洛倫茲力對(duì)帶電粒子做功B.洛倫茲力不改變帶電粒子的動(dòng)能洛倫茲力不改變帶電粒子的動(dòng)能C.洛倫茲力的大小與速度無關(guān)洛倫茲力的大小與速度無關(guān)D.洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向洛倫茲力不改

7、變帶電粒子的速度方向【答案】【答案】B2.兩個(gè)粒子，電荷量相同，在同一勻強(qiáng)磁場中受磁場力兩個(gè)粒子，電荷量相同，在同一勻強(qiáng)磁場中受磁場力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)()A若速率相等，則半徑必相等若速率相等，則半徑必相等B若動(dòng)能相等，則周期必相等若動(dòng)能相等，則周期必相等C若質(zhì)量相等，則周期必相等若質(zhì)量相等，則周期必相等D若質(zhì)量與速度的乘積大小相等，則半徑必相等若質(zhì)量與速度的乘積大小相等，則半徑必相等【答案】【答案】CD3.如圖所示，一束帶正電的相同的粒子垂直磁場邊界如圖所示，一束帶正電的相同的粒子垂直磁場邊界自自O(shè)點(diǎn)射入勻強(qiáng)磁場中后分成了點(diǎn)射入勻強(qiáng)磁場中后分成了3束，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，束，其運(yùn)動(dòng)

8、軌跡如圖，粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向垂直，不計(jì)粒子的重力作用，粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向垂直，不計(jì)粒子的重力作用，已知已知OA=OC/2=OD/3，則這三束粒子的速率之比，則這三束粒子的速率之比v1:v2:v3= . 在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比t1:t2:t3= . OACD【答案】【答案】1:2:3 1:1:1洛倫茲力方向的判斷洛倫茲力方向的判斷 如圖所示，在真空中，水平導(dǎo)線中有恒定電流如圖所示，在真空中，水平導(dǎo)線中有恒定電流I通過，導(dǎo)線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向通過，導(dǎo)線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同，則質(zhì)子可能的運(yùn)動(dòng)情況是相同，則質(zhì)子可能的運(yùn)動(dòng)情況是()A沿

9、路徑沿路徑a運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)B沿路徑沿路徑b運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)C沿路徑沿路徑c運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) D沿路徑沿路徑d運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)【答案】【答案】B洛倫茲力大小的計(jì)算洛倫茲力大小的計(jì)算 有一質(zhì)量為有一質(zhì)量為m、電荷量為、電荷量為q的帶正電的小球停在的帶正電的小球停在絕緣平面上，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為絕緣平面上，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于紙面向、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，為了使小球飄離平面，勻里的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，為了使小球飄離平面，勻強(qiáng)磁場在紙面內(nèi)移動(dòng)的最小速度應(yīng)為多少？方向如何？強(qiáng)磁場在紙面內(nèi)移動(dòng)的最小速度應(yīng)為多少？方向如何？半徑公式、周期公式的應(yīng)用半徑公式、周期公式的應(yīng)用 已知?dú)浜伺c氦核的質(zhì)量之比已知?dú)浜伺c氦核的質(zhì)量之比m1m214，電荷量之比電荷量之比q1q212，當(dāng)氫核與氦核以，當(dāng)氫核與氦核以v1v241的速度，垂直于磁場方向射入磁場后，分的速度，垂直于磁場方向射入磁場后，分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則氫核與氦核半徑之比別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則氫核與氦核半徑之比r1r2_，周期之比，周期之比T1T2_.【答案】【答案】2 11 2 如圖所示，在如圖所示，在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從坐的勻強(qiáng)磁場，一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)原點(diǎn)O處以速度處以速度v進(jìn)入