第三章 磁场 第五节 研究洛伦兹力.pptVIP

学习目标：1.掌握洛伦兹力的方向和大小及其计算公式的有关知识． 2．了解电视显像管的原理． 重点难点：洛伦兹力的大小方向判定． 易错问题：判断洛伦兹力方向时四指指向与电荷运动方向的关系． 一、洛伦兹力 1．演示实验：电子射线管发出的电子束，图3－5－1甲中的径迹是 ．把电子射线管放在蹄形磁铁的磁场中，图3－5－1乙中电子束的径迹向 发生了偏转，若调换磁铁南北极的位置，则电子束的径迹会向 偏转． 2．定义：磁场对运动电荷的作用力称为 ． 二、洛伦兹力的方向和大小 1．方向 用左手定则判定：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同方向运动的正电荷所受力的方向 ． 2．大小 若带电粒子运动方向与磁感应强度方向垂直，则f＝ .若粒子速度方向与磁感应强度方向的夹角为θ，则f＝ . 3．特点：洛伦兹力的方向始终与带电粒子的运动方向垂直，故洛伦兹力不改变带电粒子运动速度的 ，只改变粒子运动的方向．洛伦兹力对带电粒子不做功． 一、洛伦兹力的方向 1．由左手定则判定．决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向．当电荷一定即电性一定时，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．在研究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，又与电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的平面． 1．判断负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力的方向时，四个手指要指向负电荷运动的相反方向． 2．电荷运动的方向v和B不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度B和速度的方向v.　 1．如图3－5－2所示是表示磁场磁感应强度B、负电荷运动方向v和磁场对电荷洛伦兹力F的相互关系图，这四个图中不正确的是(B、v、F两两垂直) (　　) 洛伦兹力f＝F安/nL，故f＝qvB. 上式为电荷垂直磁场方向运动时，电荷受到的洛伦兹力． 2．洛伦兹力和安培力的区别与联系 (1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现； (2)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，但也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； (3)洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功． 可见安培力与洛伦兹力既有紧密相关、不可分割的必然联系，也有显著的区别． 3．洛伦兹力与电场力的比较 4．应用洛伦兹力公式应注意的问题 (1)公式f＝qvB仅适用于v⊥B的情况，式中的v是电荷相对于磁场的运动速度． (2)当电荷运动方向与磁场方向相同或相反，即v与B平行时，由实验可知，F＝0.所以只有当v与B不平行时，运动电荷才受洛伦兹力．当电荷运动方向与磁场方向夹角为θ时，电荷所受洛伦兹力计算公式为：f＝Bqvsinθ. (3)当v＝0时，F＝0.即磁场对静止的电荷无作用力，磁场只对运动电荷有作用力．这与电场对其中的静止电荷或运动电荷总有电场力的作用是不同的． 1．安培力是导体中自由电荷定向移动所受洛伦兹力的宏观表现． 2．当v⊥B时，洛伦兹力f＝qvB；当v∥B时；f＝0；当v＝0时，f＝0. 3．洛伦兹力最重要的一个特点就是恒不做功． 2．在图3－5－4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：甲中因v⊥B，所以f＝qvB，方向与v垂直斜向上． 乙中v与B夹角为30°，取v与B垂直分量，故f＝qvBsin30°＝ 方向垂直纸面向里． 丙中由于v与B平行，所以不受洛伦兹力． 丁中v与B垂直，故f＝qvB，方向与v垂直斜向上． 答案：qvB 与v垂直斜面向上　 垂直纸面向里　0　qvB 与v垂直斜面向上 三、带电粒子在磁场中的直线运动 1．带电粒子平行于磁场方向运动时不受洛伦兹力的作用．若带电粒子不受其他外力作用，则在磁场中平行于磁场方向运动时，做匀速直线运动． 2．若带电粒子速度方向与磁场方向垂直时受洛伦兹力作用，要使粒子做匀速直线