第三章第五节研究洛伦兹力优秀PPT.ppt

第第三三章章磁磁场场理解教材新知理解教材新知应用创新演练应用创新演练随堂基础巩固随堂基础巩固学问点一学问点一学问点二学问点二课时跟踪训练课时跟踪训练把握热点考向把握热点考向第第五五节节探探讨讨洛洛伦伦兹兹力力考向一考向一考向二考向二考向三考向三考向四考向四返回返回返回返回返回返回1.洛洛伦兹伦兹力的方向可由左手定力的方向可由左手定则则 判定，其中四指指向正判定，其中四指指向正电电荷的荷的 运运动动方向，拇指的指向方向，拇指的指向为为正正电电 荷的受力方向。运荷的受力方向。运动动的的负电负电荷荷 受力跟相同方向正受力跟相同方向正电电荷受力方荷受力方 向相反。向相反。返回返回2洛洛伦兹伦兹力的大小：当运力的大小：当运动电动电 荷的方向与磁荷的方向与磁场场方向平衡方向平衡时时，运运动电动电荷受到的洛荷受到的洛伦兹伦兹力力为为 零；当运零；当运动电动电荷的速度方向荷的速度方向 与磁与磁场场方向垂直方向垂直时时，受到洛，受到洛 伦兹伦兹力力fqvB。返回返回返回返回返回返回 自学教材自学教材 1洛洛伦兹伦兹力力 荷荷兰兰物理学家洛物理学家洛伦兹伦兹于于1895年年发觉发觉了磁了磁场对场对 的作用力公式，人的作用力公式，人们们称称这这种力种力为为洛洛伦兹伦兹力。力。2阴极射阴极射线线 在阴极射在阴极射线线管中，从阴极放射出来的管中，从阴极放射出来的 称称为为阴极阴极射射线线。运运动电动电荷荷电电子束子束返回返回 3试验结论试验结论 (1)当运当运动电动电荷的速度方向与磁荷的速度方向与磁场场方向平行方向平行时时，运，运动电动电荷受到的洛荷受到的洛伦兹伦兹力力为为 。(2)当运当运动电动电荷的速度方向与磁荷的速度方向与磁场场方向垂直方向垂直时时，运，运动电动电荷受到的洛荷受到的洛伦兹伦兹力的方向既与磁力的方向既与磁场场方向方向 ，又与速度，又与速度方向方向 。零零垂直垂直垂直垂直返回返回 4左手定左手定则则 伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，且伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，且处处于同于同一平面内，把手放入磁一平面内，把手放入磁场场中中让让磁感磁感线线垂直穿入手心，四指垂直穿入手心，四指指向指向为为 运运动动的方向，那么的方向，那么 所指的方向就是正所指的方向就是正电电荷所受洛荷所受洛伦兹伦兹力的方向。力的方向。运运动动的的负电负电荷在磁荷在磁场场中所受的洛中所受的洛伦兹伦兹力的方向跟沿相力的方向跟沿相同方向运同方向运动动的正的正电电荷所受的力的方向荷所受的力的方向 。正正电电荷荷拇指拇指相反相反返回返回 重点诠释重点诠释 (1)确定洛确定洛伦兹伦兹力方向的因素有三个：力方向的因素有三个：电电荷的荷的电电性性(正、正、负负)、速度方向、磁感、速度方向、磁感应应强强度的方向。当度的方向。当电电荷荷电电性确定性确定时时，其他两个因素中，假如只其他两个因素中，假如只让让一个因素相反，一个因素相反，则则洛洛伦兹伦兹力方向力方向必定相反；假犹如必定相反；假犹如时让时让两个因素相反，两个因素相反，则则洛洛伦兹伦兹力方向将不力方向将不变变。(2)在探在探讨电讨电荷的运荷的运动动方向与磁方向与磁场场方向垂直的状况方向垂直的状况时时，由左手定由左手定则则可知，洛可知，洛伦兹伦兹力的方向既与磁力的方向既与磁场场方向垂直，又与方向垂直，又与电电荷的运荷的运动动方向垂直，即洛方向垂直，即洛伦兹伦兹力垂直于力垂直于v和和B两者所确定两者所确定的平面。的平面。返回返回 (3)由于洛由于洛伦兹伦兹力的方向力的方向总总是跟运是跟运动电动电荷的速度方向垂荷的速度方向垂直，所以洛直，所以洛伦兹伦兹力力对对运运动电动电荷不做功，洛荷不做功，洛伦兹伦兹力只能力只能变变更更电电荷速度的方向，不能荷速度的方向，不能变变更速度的大小。更速度的大小。(4)推断推断负电负电荷在磁荷在磁场场中运中运动动受到的洛受到的洛伦兹伦兹力的方向力的方向时时，四指要指向四指要指向负电负电荷运荷运动动的相反方向，也就是的相反方向，也就是电电流的方向。流的方向。返回返回1如如图图351所示，是表示磁所示，是表示磁场场磁感磁感应应强强度度B，正，正电电荷运荷运 动动方向方向v和磁和磁场对电场对电荷洛荷洛伦兹伦兹力力F的相互关系的相互关系图图，这这四个四个 图图中正确的是中正确的是(B、v、F两两垂直两两垂直)()图图351返回返回 解析：依据左手定解析：依据左手定则则可推断：可推断：A中中电电荷受力荷受力应为应为向下；向下；B中中电电荷受力荷受力应为应为向右；向右；C中中电电荷受力荷受力应为应为向右；向右；D中中电电荷荷受力正确。受力正确。答案：答案：D返回返回 自学教材自学教材 宏观表现宏观表现nqvS返回返回BnqvSLqvBqvB返回返回 重点诠释重点诠释 1洛洛伦兹伦兹力与安培力的关系力与安培力的关系 (1)区分：区分：洛洛伦兹伦兹力是指力是指单单个运个运动动的的带电带电粒子所受到的磁粒子所受到的磁场场力，力，而安培力是指通而安培力是指通电电直直导线导线所受到的磁所受到的磁场场力。力。洛洛伦兹伦兹力永不做功，而安培力可以做功。力永不做功，而安培力可以做功。返回返回 (2)联联系：系：安培力是洛安培力是洛伦兹伦兹力的宏力的宏观观表表现现，洛，洛伦兹伦兹力是安培力力是安培力的微的微观说观说明。洛明。洛伦兹伦兹力和安培力在本力和安培力在本质质上都是运上都是运动电动电荷在荷在磁磁场场中所受的磁中所受的磁场场力。力。大小关系：大小关系：F安安Nf(N是是导导体中定向运体中定向运动动的的电电荷数荷数)。方向关系：洛方向关系：洛伦兹伦兹力与安培力的方向一力与安培力的方向一样样，均可用，均可用左手定左手定则进则进行推断。行推断。返回返回 2洛洛伦兹伦兹力与力与电场电场力的比力的比较较 这这两种力都是两种力都是带电带电粒子在两种不同的粒子在两种不同的场场中受到的力，中受到的力，反映了磁反映了磁场场和和电场电场都有力的性都有力的性质质，但，但这这两种力的区分也是两种力的区分也是特特别别明明显显的。的。洛伦兹力洛伦兹力电场力电场力产生产生条件条件仅在运动电荷的速度方仅在运动电荷的速度方向与向与B不平行时，运动不平行时，运动电荷才受到洛伦兹力电荷才受到洛伦兹力带电粒子只要处在电场带电粒子只要处在电场中，一定受到电场力中，一定受到电场力返回返回洛伦兹力洛伦兹力电场力电场力大小大小方向方向FqvB，方向与，方向与B垂直，垂直，与与v垂直，用左手定则垂直，用左手定则判断判断FqE，F的方向与的方向与E同同向或反向向或反向特点特点 洛伦兹力永不做功洛伦兹力永不做功电场力可做正功、负功电场力可做正功、负功或不做功或不做功相同相同点点反映了电场和磁场都具有力的性质反映了电场和磁场都具有力的性质返回返回2关于安培力和洛关于安培力和洛伦兹伦兹力，下列力，下列说说法中正确的是法中正确的是 ()A安培力和洛安培力和洛伦兹伦兹力是性力是性质质不同的两种力不同的两种力 B安培力可以安培力可以对对通通电导线电导线做功，洛做功，洛伦兹伦兹力力对对运运动电动电荷荷 确定不做功确定不做功 C运运动电动电荷在某荷在某处处不受洛不受洛伦兹伦兹力作用，力作用，则该处则该处的磁感的磁感 应应强强度确定度确定为为零零 D洛洛伦兹伦兹力既不能力既不能变变更更带电带电粒子的粒子的动动能，也不能能，也不能变变更更 带电带电粒子的运粒子的运动动状状态态返回返回解析：洛解析：洛伦兹伦兹力是磁力是磁场对场对一个运一个运动电动电荷的磁荷的磁场场力作用，而力作用，而安培力是磁安培力是磁场对场对全部参与定向移全部参与定向移动动的的电电荷荷(电电流流)的磁的磁场场力的力的合力，二者本合力，二者本质质都是磁都是磁场场力，故力，故选项选项A错误错误。洛。洛伦兹伦兹力恒久力恒久与与电电荷运荷运动动方向垂直，所以洛方向垂直，所以洛伦兹伦兹力不做功。安培力是洛力不做功。安培力是洛伦兹伦兹力的宏力的宏观观表表现现，它，它虽虽然然对对引起引起电电流的定向移流的定向移动动的的电电荷荷不做功，但不做功，但对对通通电导线电导线是可以做功的，二者是可以做功的，二者虽虽本本质质相同，相同，但效果不同，故但效果不同，故选项选项B正确。正确。电电荷运荷运动动方向与磁感方向与磁感线线方向在方向在同始同始终线终线上上时时，运，运动电动电荷不受洛荷不受洛伦兹伦兹力作用，而力作用，而该处该处磁感磁感应应强强度不度不为为零，所以零，所以选项选项C错误错误。洛。洛伦兹伦兹力不力不变变更更带电带电粒子粒子的速度大小，但的速度大小，但变变更速度的方向，更速度的方向，选项选项D错误错误。答案：答案：B返回返回3(双双选选)下列下列说说法正确的是法正确的是 ()A全部全部电电荷在荷在电场电场中都要受到中都要受到电场电场力的作用力的作用 B全部全部电电荷在磁荷在磁场场中都要受到磁中都要受到磁场场力的作用力的作用 C一切运一切运动电动电荷在磁荷在磁场场中都要受到磁中都要受到磁场场力的作用力的作用 D运运动电动电荷在磁荷在磁场场中，只有当垂直于磁中，只有当垂直于磁场场方向的速度方向的速度 重量不重量不为为零零时时，才受到磁，才受到磁场场力的作用力的作用返回返回解析：解析：电电荷在荷在电场电场中受中受电场电场力力FqE，不管，不管q运运动还动还是静止是静止都一都一样样，故，故A对对；而运；而运动电动电荷在磁荷在磁场场中受到的洛中受到的洛伦兹伦兹力力fqvB，其中，其中v是垂直于是垂直于B的重量。当的重量。当v平行于平行于B时时，电电荷不受荷不受洛洛伦兹伦兹力，故力，故C错错，D对对。答案：答案：AD返回返回返回返回 例例1如如图图352所示，在阴极射所示，在阴极射线线管正下方平行放置一根通有足管正下方平行放置一根通有足够够强强直流直流电电流的流的长长直直导线导线，且，且导线导线中中电电流方向水平流方向水平向右，向右，则则阴极射阴极射线线将会将会 ()A向上偏向上偏转转B向下偏向下偏转转C向向纸纸内偏内偏转转 D向向纸纸外偏外偏转转图图352返回返回 解析解析本本题题首先首先须须要推断通要推断通电电直直导线导线四周磁四周磁场场状况，状况，再由左手定再由左手定则则推断推断电电子受力方向。子受力方向。题题目目设设置奇妙，敏捷考置奇妙，敏捷考查查了左手定了左手定则对电则对电子所受力方向的推断。在阴极射子所受力方向的推断。在阴极射线线管所在位管所在位置置处处，直，直导线产导线产生的磁生的磁场场方向垂直方向垂直纸纸面面对对外，由左手定外，由左手定则则可可以推断阴极射以推断阴极射线线中的中的电电子受力方向向上，故子受力方向向上，故选选A。答案答案A返回返回 阴极射阴极射线线是是电电子流，子流，电电子子带负电带负电。推断运。推断运动动的的负电负电荷在荷在磁磁场场中所受洛中所受洛伦兹伦兹力可用以下两种思路分析：力可用以下两种思路分析：(1)依据左手定依据左手定则则推断出假推断出假设为设为正正电电荷的受力方向，而荷的受力方向，而负电负电荷与正荷与正电电荷受力荷受力方向相反；方向相反；(2)应应用左手定用左手定则则将四指指向将四指指向负电负电荷运荷运动动相反的方相反的方向，向，则则拇指的指向即拇指的指向即为负电为负电荷的受力方向。荷的受力方向。返回返回1试试推断推断图图353中各中各带电带电粒子所受洛粒子所受洛伦兹伦兹力的方向力的方向 或或带电带电粒子的粒子的带电带电状况。状况。图图353返回返回解析：依据左手定解析：依据左手定则则可推断。可推断。答案：答案：a图图：竖竖直向上，直向上，b图图：垂直：垂直纸纸面面对对外；外；c图图：粒子：粒子带负电带负电荷；荷；d图图：垂直：垂直纸纸面面对对里。里。返回返回 例例2一初速度一初速度为为零的零的质质子子(质质量量m1.671027 kg，电电荷量荷量q1.61019 C)，经过电压为经过电压为1 880 V的的电场电场加速后，加速后，垂直垂直进进入磁感入磁感应应强强度度为为5.0104 T的匀的匀强强磁磁场场中，中，质质子所受子所受的洛的洛伦兹伦兹力是多大？力是多大？返回返回答案答案4.81017 N返回返回 只有运只有运动动的的带电带电粒子才可能受洛粒子才可能受洛伦兹伦兹力作用，当速度力作用，当速度与磁与磁场场方向垂直方向垂直时时，洛，洛伦兹伦兹力力fqvB。返回返回2.(双双选选)如如图图354所示，用所示，用丝线丝线吊一吊一 个个质质量量为为m的的带电带电(绝缘绝缘)小球小球处处于匀于匀强强 磁磁场场中，空气阻力不中，空气阻力不计计，当小球分，当小球分别别 从从A点和点和B点向最低点点向最低点O运运动动且两次且两次经过经过O点点时时()A小球的小球的动动能相同能相同 B丝线丝线所受的拉力相同所受的拉力相同 C小球所受的洛小球所受的洛伦兹伦兹力相同力相同 D小球的向心加速度相同小球的向心加速度相同图图354返回返回答案：答案：AD返回返回 例例3如如图图355所示，所示，M、N为为一一对对水平放置的平行金属板，一水平放置的平行金属板，一带带电电粒子以平行于金属板方向的速度粒子以平行于金属板方向的速度v穿穿过过平行金属板。若在两板平行金属板。若在两板间间存在相互存在相互垂直的匀垂直的匀强强电场电场和匀和匀强强磁磁场场，可使，可使带电带电粒子的运粒子的运动动不不发发生偏生偏转转。若不。若不计计粒子所受的重力，粒子所受的重力，则则以下叙述正确的是以下叙述正确的是 ()图图355返回返回 A若若变变更更带电带电粒子的粒子的电电性，既使它以同性，既使它以同样样速度速度v射入射入该该区域，其运区域，其运动动方向也确定会方向也确定会发发生偏生偏转转 B带电带电粒子无粒子无论带论带上何种上何种电电荷，只要以同荷，只要以同样样的速度的速度v入射，都不会入射，都不会发发生偏生偏转转 C若若带电带电粒子的入射速度粒子的入射速度vv，它将做匀，它将做匀变变速曲速曲线线运运动动 D若若带电带电粒子的入射速度粒子的入射速度vv，则则有有qvBqE，洛，洛伦兹伦兹力大于力大于电场电场力，粒子将力，粒子将向洛向洛伦兹伦兹力方向偏力方向偏转转而做曲而做曲线线运运动动，电场电场力做力做负负功，粒功，粒子的速度将减小，但当粒子速度子的速度将减小，但当粒子速度变变更，洛更，洛伦兹伦兹力也随之力也随之发发生生变变更，所以粒子所受合外力更，所以粒子所受合外力时时刻刻发发生生变变更，因此粒更，因此粒子不做匀子不做匀变变速曲速曲线线运运动动，C错错。若。若vv，则则qvBv时时，粒子偏向哪个方向？，粒子偏向哪个方向？电场电场力和力和洛洛伦兹伦兹力各做什么功？粒子力各做什么功？粒子动动能如何能如何变变更？更？(2)若粒子若粒子刚刚好从下板好从下板边缘边缘射出，射出，则则求粒子射出求粒子射出时时的速的速度大小。度大小。返回返回返回返回 例例4如如图图356所示，表面粗糙所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并的斜面固定于地面上，并处处于方向垂直于方向垂直纸纸面面对对外、外、强强度度为为B的匀的匀强强磁磁场场中。中。质质量量为为m、带电带电量量为为Q的小滑的小滑块块从斜面从斜面顶顶端由静止下滑，在滑端由静止下滑，在滑块块下滑的下滑的过过程中，下列推断正确的是程中，下列推断正确的是 ()A滑滑块块受到的摩擦力不受到的摩擦力不变变 B滑滑块块到达地面到达地面时时的的动动能与能与B的大小无关的大小无关 C滑滑块块受到的洛受到的洛伦兹伦兹力方向垂直斜面力方向垂直斜面对对下下 DB很大很大时时，滑，滑块块可能静止于斜面上可能静止于斜面上图图356返回返回 解析解析滑滑块块受重力、支持力、洛受重力、支持力、洛伦兹伦兹力、摩擦力，如力、摩擦力，如图图所示。由左手定所示。由左手定则则首先容首先容易推断洛易推断洛伦兹伦兹力的方向力的方向为为垂直斜面垂直斜面对对下，下，C正确；由正确；由f洛洛QvB，当速度，当速度发发生生变变更更时时，洛，洛伦兹伦兹力力变变更，由更，由FNf洛洛mgcos，支持力也随之，支持力也随之变变更，由更，由fFN知摩擦力也随之知摩擦力也随之变变更，更，A错误错误；磁；磁场场B的大小最的大小最终终影响影响摩擦力的大小，影响滑摩擦力的大小，影响滑块块到达地面的到达地面的过过程中摩擦力做功的大程中摩擦力做功的大小，滑小，滑块块到达地面到达地面时时的的动动能与能与B的大小有关，的大小有关，B错误错误；滑；滑块块从从斜面斜面顶顶端由静止下滑，所以中端由静止下滑，所以中间间不行能静止在斜面上，不行能静止在斜面上，D错错误误。答案答案C返回返回 这类问题这类问题的分析方法和思路是：的分析方法和思路是：(1)正确正确进进行受力分析，受力分析行受力分析，受力分析时应时应留意重力是否考留意重力是否考虑虑，电电子、子、质质子等一般不子等一般不计计重力，重力，带电带电小球、小球、尘尘埃、液滴埃、液滴等等带电带电物体一般要考物体一般要考虑虑重力。重力。(2)由受力状况分析由受力状况分析带电带电物体的运物体的运动动状况。状况。(3)敏捷敏捷选择选择不同的运不同的运动规动规律。律。当当带电带电粒子在复合粒子在复合场场中做匀速直中做匀速直线线运运动时动时，粒子受，粒子受力必定平衡，由平衡条件列方程求解。力必定平衡，由平衡条件列方程求解。对对于于临临界界问题问题，留意挖掘，留意挖掘隐隐含条件。含条件。返回返回返回返回点点击下下图进入入随堂基础巩固返回返回点点击下下图进入入 课时跟踪训练