3.5运动电荷在磁场中受到的力

第五节磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力1、通电直导线在匀强磁场中的受力情况：垂直磁场时：平行磁场时：与磁场方向成θ时：2、安培力方向的判断方法：复习思考：铜导线不通电时，是否受磁场力？受力的根本原因是什么？思考：宏观上的导线受力，微观上看是谁受力的表现？I课标定位学习目标：1.知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向．2．掌握洛伦兹力公式的推导过程，会用公式求洛伦兹力．3．知道洛伦兹力不做功，它只改变带电粒子速度方向，不改变其速度大小．4、能研究洛伦兹力影响的运动现象课前自主学案一、洛伦兹力1．定义：_________在磁场中所受的磁场力．2．与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的__________，而洛伦兹力是安培力的微观本质．运动电荷宏观表现思考：宏观表现是指什么？宏观上表现为导线所受的安培力电荷定向移动时所受的洛伦兹力的矢量和，3．洛伦兹力的方向左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内．让______从掌心进入，并使四指指向______________，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受_________的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向____．（判断时，四指指向___________________）磁感线正电荷运动方向洛伦兹力相反+V-VV+FF不受力负电荷运动反方向水平向里运动水平向外运动竖直向下运动竖直向下的匀强磁场中，带电粒子的受力情况+Vi+V-v结论：洛伦兹力方向永远与速度方向__________不改变带电粒子速度的______。洛伦兹力对带电粒子永远_______________．判定洛伦兹力的方向垂直方向不做功+Vi+V-vii通电导线，电流及所在空间的磁场如图，判定内部定向移动的自由电荷的洛伦兹力判定洛伦兹力的方向-V-V-V-V-V-V-V-V-VBILii思考与讨论：通过安培力公式，推出一个电荷受的洛伦兹力表达式自设条件：推导过程：结果：使用条件：BL-V-V-V-V-V-V-V-V-V设导体长度L,电流I，磁感应强度B，导体内单位长度的电荷数N，每个电荷电量q，定向移动的速度为VL长导线受安培力：F=BIL=NLf洛思考与讨论：通过安培力公式，推出一个电荷受的洛伦兹力表达式推导过程：结果：使用条件：t时间内电荷运动距离L时，通过截面的电量为Q=NLq则电流为I=Q/t=NLq/t每个电荷定向运动速度V=L/tf洛=BqV带电粒子垂直磁感线运动时，即V┴BL长导线受安培力：F=BIL=NLf洛4．洛伦兹力的大小(1)当______时，F洛＝______.(2)当______时，F洛＝0.二、洛伦兹力特点1．洛伦兹力不改变带电粒子速度的______，或者说，洛伦兹力对带电粒子不______．v⊥BqvBv∥B大小做功2.大小的特点方向永远与速度垂直带电粒子的电量带电粒子的速度所在空间的磁场磁感应强度粒子垂直进入磁场，洛伦兹力最大匀强磁场中洛伦兹力大小不变带电粒子速度不与磁场垂直时,如何计算洛伦兹力？B+Vθf洛=BqVsinθ╮方法一：分解运动平行磁感线的分运动不受力，垂直磁感线的运动受洛伦兹力f=Bq·v┴方法二：在平行速度的磁场中不受力，在垂直速度的磁场中受洛伦兹力f=B┴q·v分解磁场2．洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力电场力作用对象大小方向特点相同点速度方向与B不平行的电荷，受到洛伦兹力电场中的带电粒子，一定受到电场力F洛＝qvBsinθ，方向与B垂直，与v垂直，用左手定则判断F＝qE，F的方向与E同向或反向洛伦兹力永不做功电场力可做正功、负功或不做功反映了电场和磁场都具有力的性质课堂互动讲练洛伦兹力方向的判断例1如图3－4－4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运动图3－4－4【答案】B【思路点拨】解答本题时应注意以下三点：(1)明确电流周围磁场的特点．(2)判定磁场中质子所受洛伦兹力的方向．(3)确定质子的运动轨迹．特别提醒：(1)判断负电荷在磁场中运动受洛伦兹力的方向，四指要指向负电荷运动的相反方向，也就是电流的方向．(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和速度方向v确定的平面.(3)运动电荷不受洛伦兹力作用的位置，磁感应强度不一定为零．安培定则左手定则2．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是()A．洛伦兹力对带电粒子做功B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能C．洛伦兹力的大小与速度无关D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向解析：选B.电视显像管的工作原理重要应用通电线圈产生磁场电子在磁场中偏转思考：1、为使电子打在屏幕上P点，磁场的应该向什么方向？2、为使电子打在屏幕上Q点，磁场的应该向什么方向？3、为使电子打在屏幕上的位置从Q移动到P，磁场应该怎么变化？Q1、如图所示，在一根电流方向向右的通电直电线的正下方有一个电子射线管与导线平行放置，则管内的电子射线将（）A．向上偏B．向下偏C．向纸内偏D．向纸外偏×××××××f－vB洛伦兹力方向的判断类型题一例与练V2、如图为通电螺线管的横截面，一带负电粒子沿直径按图示虚线方向射入螺线管内部空间，轨迹如图实线所示，则在螺线管内的电流流向为___时针，螺线管的________端（纸内、纸外）为N极顺纸内1、质子、氘核、氚核以相同的速度v垂直磁感应强度B的方向进入同一个匀强磁场，所受洛伦兹力之比为_________;若以相同的动能垂直进入同一个磁场，所受洛伦兹力之比为_________.2、质子、α以相同的速度垂直磁感应强度进入同一个匀强磁场，所受洛伦兹力之比为：__________;若以相同的动能垂直进入同一个磁场，所受洛伦兹力之比为_________.1:1:11:26:3:21:1洛伦兹力大小的计算3、有一匀强磁场，磁感应强度大小为1.2T，方向由南水平向北，现有一个质子沿竖直向下的方向进入磁场，磁场作用在质子上的力为9.6×10-14N，求质子射入时速度为多大？质子刚进入磁场时向哪个方向偏转？vB向东俯视图：×f5×10-5m/s洛伦兹力计算的空间想象问题吹向地球的太阳风里有高速的电子，若垂直赤道进入大气层，电子流向地球的什么方位偏转？