第五節(jié)《研究洛倫茲力》課件

1、一、磁場對運(yùn)動電荷有力的作用一、磁場對運(yùn)動電荷有力的作用這個力叫這個力叫洛侖茲力洛侖茲力。 在沒有外磁場時，電子束是沿直線前進(jìn)的。如果把在沒有外磁場時，電子束是沿直線前進(jìn)的。如果把射線管放在磁鐵之間，讓電子運(yùn)動方向與磁場方向射線管放在磁鐵之間，讓電子運(yùn)動方向與磁場方向垂直，熒光屏上顯示的電子束運(yùn)動軌跡發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。思垂直，熒光屏上顯示的電子束運(yùn)動軌跡發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。思考一下，這說明了什么？考一下，這說明了什么？ 磁場對電流有安培力的作用，而電流是由磁場對電流有安培力的作用，而電流是由電荷定向運(yùn)動形成的。所以磁場對電流的電荷定向運(yùn)動形成的。所以磁場對電流的是磁場對運(yùn)動電荷的作用力的是磁場對運(yùn)動電荷的作

2、用力的。即：即： 是是的的 是是的的。伸開左手，使拇指與四指在同一個平面內(nèi)并跟四指垂直伸開左手，使拇指與四指在同一個平面內(nèi)并跟四指垂直手心：磁感線手心：磁感線 四指：指正電荷運(yùn)動的方向四指：指正電荷運(yùn)動的方向拇指拇指 ：所指就是運(yùn)動電荷所受洛倫茲力的方向。：所指就是運(yùn)動電荷所受洛倫茲力的方向。 或或試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向:如圖所示，在陰極射線管正上方平行放如圖所示，在陰極射線管正上方平行放一通有強(qiáng)電流的長直導(dǎo)線，則陰極射線將一通有強(qiáng)電流的長直導(dǎo)線，則陰極射線將()A向紙內(nèi)偏向紙內(nèi)偏 B向紙外偏向紙外偏C向下偏轉(zhuǎn)向下偏轉(zhuǎn) D向上偏轉(zhuǎn)向上偏轉(zhuǎn)D 1 2 3 41

3、 2 3 4試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向:試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向:試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向:試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向的洛倫茲力的方向:A向紙內(nèi)偏向紙內(nèi)偏 B向紙外偏向紙外偏C向下偏轉(zhuǎn)向下偏轉(zhuǎn) D向上偏轉(zhuǎn)向上偏轉(zhuǎn)A向紙內(nèi)偏向紙內(nèi)偏 B向紙外偏向紙外偏C向下偏轉(zhuǎn)向下偏轉(zhuǎn) D向上偏轉(zhuǎn)向上偏轉(zhuǎn)A向紙內(nèi)偏向紙內(nèi)偏 B向紙外偏向紙外偏C向下偏轉(zhuǎn)向下偏轉(zhuǎn) D向上偏轉(zhuǎn)向上偏轉(zhuǎn)A向紙內(nèi)偏向紙內(nèi)偏 B向紙外偏向紙外偏C向下偏轉(zhuǎn)向下偏轉(zhuǎn) D向

4、上偏轉(zhuǎn)向上偏轉(zhuǎn)關(guān)于關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力帶電粒子所受洛倫茲力 f、磁感、磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度 B 和粒子速和粒子速度度 v 三者之間的關(guān)系，下三者之間的關(guān)系，下列列說法中正確的是說法中正確的是()Af、B、v 三者必定均相互垂直三者必定均相互垂直Bf 必定垂直于必定垂直于 B、v，但，但 B 不一定垂直不一定垂直 vCB 必定垂直于必定垂直于 f，但，但 f 不一定垂直于不一定垂直于 vDv 必定垂直于必定垂直于 f，但，但 f 不一定垂直于不一定垂直于 BB1.洛侖茲力的方向垂直于洛侖茲力的方向垂直于v和和B組成的平面。組成的平面。 洛侖茲力永遠(yuǎn)與速度方向垂直。洛侖茲力永遠(yuǎn)與速度方向垂直。2.

5、洛侖茲力對電荷不做功洛侖茲力對電荷不做功3.洛侖茲力只改變速度的方向，不改變速洛侖茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小。度的大小。是是的的； 是是的的。導(dǎo)線內(nèi)單位體積內(nèi)的電荷數(shù)為導(dǎo)線內(nèi)單位體積內(nèi)的電荷數(shù)為n，每個電荷的電量為，每個電荷的電量為q，電荷定向運(yùn)動的速度為電荷定向運(yùn)動的速度為v，陰影部分導(dǎo)線內(nèi)電荷數(shù)為，陰影部分導(dǎo)線內(nèi)電荷數(shù)為NFBILvfBqLvtQItQNqNnSvtFNf (1)當(dāng)當(dāng) vB 時，時，f qvB。(2)當(dāng)當(dāng) vB 時，時，f 0，即電荷運(yùn)動方，即電荷運(yùn)動方向與磁場平行時，不受洛倫茲力。向與磁場平行時，不受洛倫茲力。(3)當(dāng)當(dāng) v0 時，時，f 0，即靜止電荷，即靜

6、止電荷不受洛倫茲力。不受洛倫茲力。(4)當(dāng)運(yùn)動電荷的速度當(dāng)運(yùn)動電荷的速度v方向與磁感應(yīng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度B的方向不垂直時，設(shè)夾角為的方向不垂直時，設(shè)夾角為，則則f=qvBsin。 關(guān)于電荷在磁場中的受力，下列說法中正確的是關(guān)于電荷在磁場中的受力，下列說法中正確的是()A靜止的電荷一定不受洛倫茲力的作用，運(yùn)動電荷靜止的電荷一定不受洛倫茲力的作用，運(yùn)動電荷 一定受到一定受到洛倫茲力的作用洛倫茲力的作用B洛倫茲力的大小始終滿足洛倫茲力的大小始終滿足 fqvBC若電荷穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)若電荷穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)(不計其他力不計其他力)， 則此空間則此空間一定不存在磁場一定不存在磁場D帶電粒

7、子運(yùn)動方向與磁場平行時，一定不受洛倫帶電粒子運(yùn)動方向與磁場平行時，一定不受洛倫 茲力的茲力的作用作用D電子的速率電子的速率v=310 m/s，垂直，垂直射入射入B=0.10 T的勻強(qiáng)磁場中，它受到的洛的勻強(qiáng)磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？倫茲力是多大？6 解：-19f=qvBf= 1.6010 310 0.10N=4.810 N-196-14f=qvBf= 1.6010 310 0.10N=4.810 N-19f=qvBf= 1.6010 310 0.10N=4.810 N-19f=qvBf= 1.6010 310 0.10N=4.810 N-19f=qvBf= 1.6010 310 0.10

8、N=4.810 N質(zhì)量為質(zhì)量為m，帶電量為，帶電量為q的帶電粒的帶電粒子，以速率子，以速率v垂直進(jìn)入如圖所示的勻強(qiáng)磁垂直進(jìn)入如圖所示的勻強(qiáng)磁場中，恰好做勻速直線運(yùn)動求：磁場的場中，恰好做勻速直線運(yùn)動求：磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度及帶電粒子的電性磁感應(yīng)強(qiáng)度及帶電粒子的電性 解：由于物體所受重力的方向豎直解：由于物體所受重力的方向豎直向下，所以洛倫茲力的方向一定豎直向向下，所以洛倫茲力的方向一定豎直向上，這樣才能使物體做勻速直線運(yùn)動。上，這樣才能使物體做勻速直線運(yùn)動。物體帶物體帶正電正電。mgqvBfqvmgB 三、課堂小結(jié)三、課堂小結(jié) 1、洛倫茲力的方向（左手定則）、洛倫茲力的方向（左手定則） 伸開左手，

9、使拇指與四指在同一個平面內(nèi)并跟四指伸開左手，使拇指與四指在同一個平面內(nèi)并跟四指 垂直垂直 手心：磁感線垂直穿入手心：磁感線垂直穿入 四指：指向正電荷運(yùn)動的方向（負(fù)電荷運(yùn)動的反方向）四指：指向正電荷運(yùn)動的方向（負(fù)電荷運(yùn)動的反方向） 拇指：所指的就是洛倫茲力安培力的方向。拇指：所指的就是洛倫茲力安培力的方向。 2、洛倫茲力的大小、洛倫茲力的大小 (1)當(dāng)電荷運(yùn)動的方向與磁場方向垂直時，當(dāng)電荷運(yùn)動的方向與磁場方向垂直時，fqvB (2)當(dāng)當(dāng) vB 時，時，f0，即運(yùn)動方向與磁場平行時，即運(yùn)動方向與磁場平行時， 不受洛倫茲力不受洛倫茲力 (3)當(dāng)當(dāng) v0 時，時，f0，即靜止電荷不受洛倫茲力，即靜止電

10、荷不受洛倫茲力 (4)當(dāng)電荷運(yùn)動的方向與磁場方向夾當(dāng)電荷運(yùn)動的方向與磁場方向夾角時，角時， sinqvBf qEBqv EvB在電、磁場中，若不計重力，則：在電、磁場中，若不計重力，則：速度選擇器只選擇速度，與電荷的正負(fù)無關(guān)；速度選擇器只選擇速度，與電荷的正負(fù)無關(guān)；注意電場和磁場的方向搭配。注意電場和磁場的方向搭配。A帶正電粒子必須沿 ab 方向從左側(cè)進(jìn)入，才能沿直線通過B帶負(fù)電粒子必須沿 ba 方向從右側(cè)進(jìn)入，才能沿直線通過C不論粒子電性如何，沿 ab 方向從左側(cè)進(jìn)入，都能沿直線通過D不論粒子電性如何，沿 ba 方向從右 圖 354側(cè)進(jìn)入，都能沿直線通過如果粒子所具有的速率 v (不計重力)

11、，則()(雙選)如圖 354 是粒子速度選擇器的原理圖，EB速率v 當(dāng)正電粒子從左側(cè)進(jìn)入時，受到的電場力F向下，要粒子的速度v ，無論是帶正電還是負(fù)電，沿ab方向從左解析：根據(jù)速度選擇器的原理，要保證粒子直線通過，則要滿足電場力與洛倫茲力大小相等、方向相反，即 qEqvB，EB洛倫茲力向上，兩力大小相等、方向相反，故可直線通過場區(qū)；當(dāng)負(fù)電粒子從左側(cè)進(jìn)入時，受到的電場力 F 向上，洛倫茲力向下，兩力大小相等、方向相反，故仍可直線通過場區(qū)顯然只EB側(cè)進(jìn)入場區(qū)都能沿直線通過當(dāng)帶電粒子從右側(cè)進(jìn)入時，無論是帶正電還是負(fù)電，電場力與洛倫茲力都同向，將做曲線運(yùn)動答案：CA ，方向豎直向上B ，方向水平向左 如圖如圖 所示，空間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為所示，空間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，方向豎直，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場，一束電子流以初速度向上的勻強(qiáng)磁場，一束電子流以初速度 v 從水平方向射入，為從水平方向射入，為了使電子流經(jīng)過磁場時不偏轉(zhuǎn)了使電子流經(jīng)過磁場時不偏轉(zhuǎn)(不計重力不計重力)，則在磁場區(qū)域內(nèi)必，則在磁場區(qū)域內(nèi)必須同時存在一個勻強(qiáng)電