1、第5课时 探究洛伦兹力,课前自主学习,一、洛伦兹力的方向 1洛伦兹力：运动电荷在磁场中所受的力称为_ 2用左手定则判断洛伦兹力的方向：伸开左手，使拇指与其余四指垂直且都与手掌在同一个平面内，让磁感线_穿过掌心，并使四指指向_运动的方向，则拇指所指的方向就是运动的_在磁场中所受洛伦兹力的方向若电荷为负电荷，则四指指向负电荷运动的_ ,知识梳理,洛伦兹力,正电荷,正电荷,反方向,垂直,二、洛伦兹力的大小 1计算大小 (1)若已知运动电荷的速度v的方向与磁感应强度B的方向垂直时，则电荷所受的洛伦兹力大小为f_. (2)若已知运动电荷的速度v的方向与磁感应强度B的方向不垂直时，设夹角为，则电荷所受的洛
2、伦兹力大小为f_. (3)若已知运动电荷的速度v的方向与磁感应强度B的方向平行，则电荷所受的洛伦兹力大小为f_.,qvB,qvBsin,0,2洛伦兹力与安培力的关系 (1)安培力是洛伦兹力的_，洛伦兹力是安培力的_ (2)方向关系：洛伦兹力f的方向与安培力F安的方向_ (3)大小关系：F安_，式中的N是导体中定向运动的电荷数 三、洛伦兹力与电场力的比较 1在电场中的电荷，不管其运动与否，始终受到电场力作用；而磁场仅对_ _的电荷有洛伦兹力作用,宏观表现,微观解释,相同,Nf,运动着的、且速度与磁场方,向不平行,2电场力的大小FqE，与电荷运动的速度_；而洛伦兹力的大小与电荷运动速度v _ (填
3、有关或无关) 3电场力的方向与电场的方向相同或相反；而洛伦兹力的方向始终和磁场的方向_ ，又和速度的方向_ _ 4电场力既可以改变电荷运动速度的方向，也可以改变电荷运动速度的大小；而洛伦兹力只改变电荷运动速度的_ ，不能改变其速度的_ 5电场力可以对电荷做功，且电场力做功与_无关，能改变电荷的_ ；洛伦兹力_，不能改变电荷的动能但洛伦兹力能影响其他力的功,无关,有关,垂直,垂,直,方向,大小,路径,不做功,动能,四、带电粒子在匀强磁场中的运动 1运动轨迹 (1)匀速直线运动：带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反)，此时带电粒子所受洛伦兹力为_，粒子将以速度v做_ (2)匀速圆周运动：带
4、电粒子垂直射入匀强磁场，由于洛伦兹力始终和运动方向垂直，因此，带电粒子速度大小不变，但是速度方向不断在变化，所以带电粒子做_运动，洛伦兹力提供_,0,匀速直线运动,匀速圆周,向心力,洛伦兹力,3带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径以及运动时间的确定 (1)圆心的确定：因为洛伦兹力始终与粒子_垂直，洛伦兹力提供粒子做圆周运动的_，即总是指向圆心根据此点我们可以很容易地找到圆周运动的圆心其方法是：画出粒子运动的任意两点所受洛伦兹力的方向，其延长线的交点即为_ (2)半径的确定和计算：半径的确定一般是利用几何知识、三角函数关系及三角形知识来求解,运动方向,向心力,圆心,1关于电荷在磁场中受力，下列说法
5、中正确的是 ( ) A静止的电荷一定不受洛伦兹力的作用，运动电荷一定受到洛伦兹力的作用 B洛伦兹力的方向有可能与磁场方向平行 C洛伦兹力的方向一定与带电粒子的运动方向垂直 D带电粒子运动方向与磁场平行时，一定不受洛伦兹力的作用,基础自测,解析：本题考查判断洛伦兹力的方向，因当Bv时，F洛0；当v0时，F洛0，故A错，D对F洛一定垂直于B，故B错，C对，故正确选项为C、D. 答案：CD,2来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将 ( ) A竖直向下沿直线射向地面 B相对于预定地点，稍向东偏转 C相对于预定地点，稍向西偏转 D相对于预定地点
6、，稍向北偏转 解析：地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核，带正电根据左手定则可判定，原子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东 答案：B,3试判断下图中带电粒子所受洛伦兹力的方向向上的是 ( ),解析：A图中带电粒子受力方向向上 B图中带电粒子受力方向向外 C图中粒子受力方向向左 D图中粒子受力方向向里 答案：A,4如图552所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是 ( ) A沿路径a运动 B沿路径b运动 C沿路径c运动 D沿路径d运动 解析：由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁
7、场时所受洛伦兹力方向向上则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确，A错误 答案：B,图5-5-2,5两个电子以大小不同的初速度沿垂直磁场的方向射入一匀强磁场中设r1、r2为这两个电子的运动轨迹半径，T1、T2是它们的运动周期，则 ( ) Ar1r2，T1T2 Br1r2，T1T2 Cr1r2，T1T2 Dr1r2，T1T2 答案：D,课堂互动探究,左手定则：伸开左手，拇指与其余四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向(或负电荷运动的反方向)，那么拇指所指的方向就是正电荷(负电荷)所受洛伦
8、兹力的方向. 说明：(1)洛伦兹力的方向既与电荷的运动方向垂直，又与磁场方向垂直，所以洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向所确定的平面.,洛伦兹力方向的判定,(2)洛伦兹力方向总垂直于电荷运动方向，当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向随之变化. (3)由于洛伦兹力方向总与电荷运动方向垂直，所以洛伦兹力对电荷不做功.,【例1】 如图553，在阴极射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向右，则阴极射线将会 ( ) A向上偏转 B向下偏转 C向纸内偏转 D向纸外偏转,图5-5-3,解析：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
9、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处位置处，直导线产生的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则可以判断阴极射线中的电子受力方向向上，故选A. 答案：A 【题后反思】 阴极射线是电子流，电子带负电，应用左手定则时应将四指指向电子束运动相反的方向即负电荷受力的方向和正电荷受力的方向相反,如图所示是表示磁感应强度B、负电荷运动方向v和磁场对电荷的洛伦兹力F洛的相互关系图，这四个图中画得正确的是(B，v，F洛两两垂直)( ),解析：利用左手定则判断时注意四指所指方向与负电荷的运动方向相反故正确答案为A、B、C. 答案：ABC,这两种力都是电荷在两种不同的场中所受的
10、力，反映了磁场和电场都具有力的性质，但这两种力也有十分明显的区别.,洛伦兹力与电场力的比较,【例2】 关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是 ( ) A带电粒子沿电场线方向射入时，电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加 B带电粒子垂直于电场线方向射入时，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变 C带电粒子沿磁感线方向射入时，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加 D不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功,解析：带电粒子在电场中受到的电场力只与电场有关，与粒子的运动状态无关，功的正负由力与位移方向的夹角决定对选项A，只有粒子带正电时才成立垂直射入匀强电场的带电
11、粒子，不管带电性质如何，电场力都会做正功，动能增加带电粒子在磁场中所受洛伦兹力大小除与运动状态有关外，还与角(磁场方向与速度方向之间的夹角)有关，带电粒子平行磁感线方向射入时，不受洛伦兹力作用由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力对带电粒子始终不做功故正确答案为D. 答案：D,【题后反思】 将电荷放入电场中肯定受电场力作用，与粒子的运动无关而电荷是否受到洛伦兹力与粒子射入磁场时速度的方向有关但洛伦兹力的方向始终与粒子速度方向垂直，对粒子不做功不改变粒子的运动，但可以改变粒子速度方向,在只受洛伦兹力的条件下，关于带电粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的有( ) A只要粒子的速度大小相同，
12、带电荷量相同，粒子所受洛伦兹力大小就相同 B洛伦兹力只改变带电粒子的运动轨迹 C洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功 D洛伦兹力始终与速度垂直，所以粒子在运动过程中的动能、速度保持不变,解析：带电粒子在匀强磁场中所受的洛伦兹力的大小不但与速度的大小有关，而且还与速度的方向有关，当带电粒子的速度方向与磁场方向垂直时，粒子所受的洛伦兹力最大；当粒子的速度方向与磁场方向平行时，带电粒子不受洛伦兹力的作用，速度大小相同的粒子，沿不同方向进入磁场时所受的洛伦兹力的大小不同，所以选项A不正确洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，所以洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，动能保持不变，洛伦兹力不做功；但在洛伦兹力的作用下，粒子的运动方向要发生变化，速度就要发生变化 答案：BC,(1)若带电粒子平行于磁场方向运动，带电粒子不受洛伦兹力的作用，若带电粒子不受其他外力作用，则带电粒子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，粒子受洛伦兹力作用，要使粒子做匀速直线运动，则带电粒子必然受平衡力作用,带电粒子在磁场中的直线运动,
