研究洛伦兹力.pptx

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1、第1页/共48页第2页/共48页1.洛伦兹力的方向可由左手定则洛伦兹力的方向可由左手定则 判定，其中四指指向正电荷的判定，其中四指指向正电荷的 运动方向，拇指的指向为正电运动方向，拇指的指向为正电 荷的受力方向。运动的负电荷荷的受力方向。运动的负电荷 受力跟相同方向正电荷受力方受力跟相同方向正电荷受力方 向相反。向相反。第3页/共48页2洛伦兹力的大小：当运动电洛伦兹力的大小：当运动电 荷的方向与磁场方向平衡时，荷的方向与磁场方向平衡时，运动电荷受到的洛伦兹力为运动电荷受到的洛伦兹力为 零；当运动电荷的速度方向零；当运动电荷的速度方向 与磁场方向垂直时，受到洛与磁场方向垂直时，受到洛 伦兹力伦

2、兹力fqvB。第4页/共48页第5页/共48页第6页/共48页 自学教材自学教材 1洛伦兹力洛伦兹力 荷兰物理学家洛伦兹于荷兰物理学家洛伦兹于1895年发现了磁场对年发现了磁场对 的作用力公式，人们称这种力为洛伦兹力。的作用力公式，人们称这种力为洛伦兹力。2阴极射线阴极射线 在阴极射线管中，从阴极发射出来的在阴极射线管中，从阴极发射出来的 称为阴极称为阴极射线。射线。运动电荷电子束第7页/共48页 3实验结论实验结论 (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，

3、运动电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荷受到的洛伦兹力的方向既与磁场方向 ，又与速度，又与速度方向方向 。零垂直垂直第8页/共48页 4左手定则左手定则 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，四指指向为指向为 运动的方向，那么运动的方向，那么 所指的方向就是正所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。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运动的负电荷在磁场中所受的洛伦兹力

4、的方向跟沿相同方向运动的正电荷所受的力的方向同方向运动的正电荷所受的力的方向 。正电荷拇指相反第9页/共48页 重点诠释重点诠释 (1)决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、正、负负)、速度方向、磁感应强度的方向。当电荷电性一定时，、速度方向、磁感应强度的方向。当电荷电性一定时，其他两个因素中，如果只让一个因素相反，则洛伦兹力方向其他两个因素中，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。变。(2)在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时，在研究

5、电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时，由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和和B两者所决定的两者所决定的平面。平面。第10页/共48页 (3)由于洛伦兹力的方向总是跟运动电荷的速度方向垂由于洛伦兹力的方向总是跟运动电荷的速度方向垂直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功，洛伦兹力只能改变电直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功，洛伦兹力只能改变电荷速度的方向，不能改变速度的大小。荷速度的方向，不能改变速度的大小。(4)判断负电荷在磁场中运动受到的洛伦兹力的方向时，判断

6、负电荷在磁场中运动受到的洛伦兹力的方向时，四指要指向负电荷运动的相反方向，也就是电流的方向。四指要指向负电荷运动的相反方向，也就是电流的方向。第11页/共48页1如图如图351所示，是表示磁场磁感应强度所示，是表示磁场磁感应强度B，正电荷运，正电荷运 动方向动方向v和磁场对电荷洛伦兹力和磁场对电荷洛伦兹力F的相互关系图，这四个的相互关系图，这四个 图中正确的是图中正确的是(B、v、F两两垂直两两垂直)()图图351第12页/共48页 解析：解析：根据左手定则可判断：根据左手定则可判断：A中电荷受力应为向下；中电荷受力应为向下；B中电荷受力应为向右；中电荷受力应为向右；C中电荷受力应为向右；中电

7、荷受力应为向右；D中电荷中电荷受力正确。受力正确。答案：答案：D第13页/共48页 自学教材自学教材 宏观表现nqvS第14页/共48页BnqvSLqvBqvB第15页/共48页 重点诠释重点诠释 1洛伦兹力与安培力的关系洛伦兹力与安培力的关系 (1)区别：区别：洛伦兹力是指单个运动的带电粒子所受到的磁场力，洛伦兹力是指单个运动的带电粒子所受到的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力。而安培力是指通电直导线所受到的磁场力。洛伦兹力永不做功，而安培力可以做功。洛伦兹力永不做功，而安培力可以做功。第16页/共48页 (2)联系：联系：安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力安培力是洛伦兹

8、力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释。洛伦兹力和安培力在本质上都是运动电荷在的微观解释。洛伦兹力和安培力在本质上都是运动电荷在磁场中所受的磁场力。磁场中所受的磁场力。大小关系：大小关系：F安安Nf(N是导体中定向运动的电荷数是导体中定向运动的电荷数)。方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，均可用方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，均可用左手定则进行判断。左手定则进行判断。第17页/共48页 2洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力与电场力的比较 这两种力都是带电粒子在两种不同的场中受到的力，这两种力都是带电粒子在两种不同的场中受到的力，反映了磁场和电场都有力的性质，但这两种力的区别也是反映了磁场

9、和电场都有力的性质，但这两种力的区别也是十分明显的。十分明显的。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，一定受到电场力第18页/共48页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

10、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第19页/共48页2关于安培力和洛伦兹力，下列说法中正确的是关于安培力和洛伦兹力，下列说法中正确的是 ()A安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力 B安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷 一定不做功一定不做功 C运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感 应强度一定为零应强度一定为零 D洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变 带电粒子的运动状态带电粒子的运动

11、状态第20页/共48页解析：解析：洛伦兹力是磁场对一个运动电荷的磁场力作用，而洛伦兹力是磁场对一个运动电荷的磁场力作用，而安培力是磁场对所有参与定向移动的电荷安培力是磁场对所有参与定向移动的电荷(电流电流)的磁场力的的磁场力的合力，二者本质都是磁场力，故选项合力，二者本质都是磁场力，故选项A错误。洛伦兹力永远错误。洛伦兹力永远与电荷运动方向垂直，所以洛伦兹力不做功。安培力是洛与电荷运动方向垂直，所以洛伦兹力不做功。安培力是洛伦兹力的宏观表现，它虽然对引起电流的定向移动的电荷伦兹力的宏观表现，它虽然对引起电流的定向移动的电荷不做功，但对通电导线是可以做功的，二者虽本质相同，不做功，但对通电导线是

12、可以做功的，二者虽本质相同，但效果不同，故选项但效果不同，故选项B正确。电荷运动方向与磁感线方向在正确。电荷运动方向与磁感线方向在同一直线上时，运动电荷不受洛伦兹力作用，而该处磁感同一直线上时，运动电荷不受洛伦兹力作用，而该处磁感应强度不为零，所以选项应强度不为零，所以选项C错误。洛伦兹力不改变带电粒子错误。洛伦兹力不改变带电粒子的速度大小，但改变速度的方向，选项的速度大小，但改变速度的方向，选项D错误。错误。答案：答案：B第21页/共48页3(双选双选)下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A所有电荷在电场中都要受到电场力的作用所有电荷在电场中都要受到电场力的作用 B所有电荷在磁场中都要受到

13、磁场力的作用所有电荷在磁场中都要受到磁场力的作用 C一切运动电荷在磁场中都要受到磁场力的作用一切运动电荷在磁场中都要受到磁场力的作用 D运动电荷在磁场中，只有当垂直于磁场方向的速度运动电荷在磁场中，只有当垂直于磁场方向的速度 分量不为零时，才受到磁场力的作用分量不为零时，才受到磁场力的作用第22页/共48页解析：解析：电荷在电场中受电场力电荷在电场中受电场力FqE，不管，不管q运动还是静止运动还是静止都一样，故都一样，故A对；而运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力对；而运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力fqvB，其中，其中v是垂直于是垂直于B的分量。当的分量。当v平行于平行于B时，电荷不受时，电荷不受洛

14、伦兹力，故洛伦兹力，故C错，错，D对。对。答案：答案：AD第23页/共48页第24页/共48页 例例1如图如图352所示，在阴极射所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流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，则阴极射线将会向右，则阴极射线将会 ()A向上偏转向上偏转B向下偏转向下偏转C向纸内偏转向纸内偏转 D向纸外偏转向纸外偏转图图352第25页/共48页 解析解析本题首先需要判断通电直导线周围磁场情况，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，灵活考查再由左手定则判

15、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，故选以判断阴极射线中的电子受力方向向上，故选A。答案答案A第26页/共48页 阴极射线是电子流，电子带负电。判断运动的负电荷在阴极射线是电子流，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：磁场中所受洛伦兹力可用以下两种思路分析：(1)根据左手定根据左手定则判断出假设为正电荷的受力方向，而负电

16、荷与正电荷受力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；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。向，则拇指的指向即为负电荷的受力方向。第27页/共48页1试判断图试判断图353中各带电粒子所受洛伦兹力的方向中各带电粒子所受洛伦兹力的方向 或带电粒子的带电情况。或带电粒子的带电情况。图图353第28页/共48页解析：解析：根据左手定则可判断。根据左手定则可判断。答案：答案：a图：竖直向上，图：竖直向上，b图：垂直纸面向外；图：垂直纸面向外；c图：粒子图：粒子带负电荷；带负电荷；d图：

17、垂直纸面向里。图：垂直纸面向里。第29页/共48页 例例2一初速度为零的质子一初速度为零的质子(质量质量m1.671027 kg，电荷量电荷量q1.61019 C)，经过电压为，经过电压为1 880 V的电场加速后，的电场加速后，垂直进入磁感应强度为垂直进入磁感应强度为5.0104 T的匀强磁场中，质子所受的匀强磁场中，质子所受的洛伦兹力是多大？的洛伦兹力是多大？第30页/共48页答案答案4.81017 N第31页/共48页 只有运动的带电粒子才可能受洛伦兹力作用，当速度只有运动的带电粒子才可能受洛伦兹力作用，当速度与磁场方向垂直时，洛伦兹力与磁场方向垂直时，洛伦兹力fqvB。第32页/共48

18、页2.(双选双选)如图如图354所示，用丝线吊一所示，用丝线吊一 个质量为个质量为m的带电的带电(绝缘绝缘)小球处于匀强小球处于匀强 磁场中，空气阻力不计，当小球分别磁场中，空气阻力不计，当小球分别 从从A点和点和B点向最低点点向最低点O运动且两次经过运动且两次经过O点时点时()A小球的动能相同小球的动能相同 B丝线所受的拉力相同丝线所受的拉力相同 C小球所受的洛伦兹力相同小球所受的洛伦兹力相同 D小球的向心加速度相同小球的向心加速度相同图354第33页/共48页答案：答案：AD第34页/共48页 例例3如图如图355所示，所示，M、N为一对水平放置的平行金属板，一带为一对水平放置的平行金属板

19、，一带电粒子以平行于金属板方向的速度电粒子以平行于金属板方向的速度v穿穿过平行金属板。若在两板间存在互相过平行金属板。若在两板间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发生偏转。若不计粒子所受的重力，则以下叙述正确的是生偏转。若不计粒子所受的重力，则以下叙述正确的是 ()图355第35页/共48页 A若改变带电粒子的电性，既使它以同样速度若改变带电粒子的电性，既使它以同样速度v射入射入该区域，其运动方向也一定会发生偏转该区域，其运动方向也一定会发生偏转 B带电粒子无论带上何种电荷，只要以同样的速度带电粒子无论带上何种电荷，只要以同样

20、的速度v入射，都不会发生偏转入射，都不会发生偏转 C若带电粒子的入射速度若带电粒子的入射速度vv，它将做匀变速曲线，它将做匀变速曲线运动运动 D若带电粒子的入射速度若带电粒子的入射速度vv，则有，则有qvBqE，洛伦兹力大于电场力，粒子将向，洛伦兹力大于电场力，粒子将向洛伦兹力方向偏转而做曲线运动，电场力做负功，粒子洛伦兹力方向偏转而做曲线运动，电场力做负功，粒子的速度将减小，但当粒子速度变化，洛伦兹力也随之发的速度将减小，但当粒子速度变化，洛伦兹力也随之发生变化，所以粒子所受合外力时刻发生变化，因此粒子生变化，所以粒子所受合外力时刻发生变化，因此粒子不做匀变速曲线运动，不做匀变速曲线运动，C

21、错。若错。若vv，则，则qvBv时，粒子偏向哪个方向？电场力和时，粒子偏向哪个方向？电场力和洛伦兹力各做什么功？粒子动能如何变化？洛伦兹力各做什么功？粒子动能如何变化？(2)若粒子刚好从下板边缘射出，则求粒子射出时的速若粒子刚好从下板边缘射出，则求粒子射出时的速度大小。度大小。第40页/共48页第41页/共48页 例例4如图如图356所示，表面粗糙所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为面向外、强度为B的匀强磁场中。质量为的匀强磁场中。质量为m、带电量为、带电量为Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑，在滑块的小滑块从斜面顶端由静止下滑，在滑

22、块下滑的过程中，下列判断正确的是下滑的过程中，下列判断正确的是 ()A滑块受到的摩擦力不变滑块受到的摩擦力不变 B滑块到达地面时的动能与滑块到达地面时的动能与B的大小无关的大小无关 C滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下 DB很大时，滑块可能静止于斜面上很大时，滑块可能静止于斜面上图图356第42页/共48页 解析解析滑块受重力、支持力、洛伦兹滑块受重力、支持力、洛伦兹力、摩擦力，如图所示。由左手定则首先容力、摩擦力，如图所示。由左手定则首先容易判断洛伦兹力的方向为垂直斜面向下，易判断洛伦兹力的方向为垂直斜面向下，C正确；由正确；由f洛洛QvB，当速度发生变化时

23、，洛，当速度发生变化时，洛伦兹力变化，由伦兹力变化，由FNf洛洛mgcos，支持力也随之变化，由，支持力也随之变化，由fFN知摩擦力也随之变化，知摩擦力也随之变化，A错误；磁场错误；磁场B的大小最终影响的大小最终影响摩擦力的大小，影响滑块到达地面的过程中摩擦力做功的大摩擦力的大小，影响滑块到达地面的过程中摩擦力做功的大小，滑块到达地面时的动能与小，滑块到达地面时的动能与B的大小有关，的大小有关，B错误；滑块从错误；滑块从斜面顶端由静止下滑，所以中间不可能静止在斜面上，斜面顶端由静止下滑，所以中间不可能静止在斜面上，D错错误。误。答案答案C第43页/共48页 这类问题的分析方法和思路是：这类问题

24、的分析方法和思路是：(1)正确进行受力分析，受力分析时应注意重力是否考正确进行受力分析，受力分析时应注意重力是否考虑，电子、质子等一般不计重力，带电小球、尘埃、液滴虑，电子、质子等一般不计重力，带电小球、尘埃、液滴等带电物体一般要考虑重力。等带电物体一般要考虑重力。(2)由受力情况分析带电物体的运动情况。由受力情况分析带电物体的运动情况。(3)灵活选择不同的运动规律。灵活选择不同的运动规律。当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，粒子受当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，粒子受力必然平衡，由平衡条件列方程求解。力必然平衡，由平衡条件列方程求解。对于临界问题，注意挖掘隐含条件。对于临界问题，注意挖掘隐含条件。第44页/共48页第45页/共48页点击下图进入点击下图进入随堂基础巩固第46页/共48页点击下图进入点击下图进入 课时跟踪训练第47页/共48页感谢您的观看！第48页/共48页