1、第六节 洛伦兹力初探 触类旁通合作探究自主预习目标导航预习导引学习目标 1.认识什么是洛伦兹力,以及洛伦兹力的作用.2.掌握左手定则和判断洛伦兹力方向的方法.3.了解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,知道磁场的强弱和带电粒子的速度都能影响带电粒子的运动轨迹.4.了解磁场对带电粒子的偏转作用,以及在技术和科学研究中的应用.重点难点 重点:洛伦兹力的认识.难点:带电粒子在匀强磁场中运动轨迹的判断.触类旁通合作探究自主预习目标导航预习导引二一一、磁场对运动电荷的作用 1.运动电荷在磁场中所受到的力叫洛伦兹力.2.洛伦兹力的方向可由左手定则来判定:伸开左手,让磁场垂直穿过手心大拇指与其他四指垂直,四
2、指指向正电荷运动的方向,大拇指所指的方向即为正电荷所受洛伦兹力方向.预习交流猜想:磁场对电流有力的作用,电流是由电荷的定向移动形成的,那么这个力是否是作用在运动电荷上的呢?答案:实验证实猜想是正确的.vvv触类旁通合作探究自主预习目标导航二一预习导引二、磁偏转和显像管 洛伦兹力的主要应用有磁偏转和显像管两个方面.vv触类旁通合作探究自主预习迁移应用典题例解知识精要磁场对运动电荷的作用 1.洛伦兹力的方向 磁场对通电直导线有力的作用,这一作用就是安培力,安培力的方向由左手定则来判断.现在人们已经了解到电流是由电荷的定向移动形成的.作用在通电导线上的安培力是作用在运动电荷上的洛伦兹力的宏观表现.所
3、以洛伦兹力的方向也是用左手定则来判定的:伸开左手,使大拇指跟其余四指垂直,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,四指指向正电荷运动的方向,那么拇指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,方向跟正电荷受的洛伦兹力相反,可以先将负电荷运动的反方向看做电流方向,再利用左手定则判定.触类旁通合作探究自主预习迁移应用典题例解知识精要注意:由于电荷有“正、负”之分,故四指应指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向相当于指向电流的方向,如图(a).在图(b)中,四指指向负电荷运动的反方向,手心向外,则拇指向下,故电子受向下的力.触类旁通合作探究自主预习迁
4、移应用典题例解知识精要2.当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度B的方向平行时,运动电荷不受洛伦兹力作用,仍以初速度做匀速直线运动.在磁场中静止的电荷也不受洛伦兹力作用.3.洛伦兹力对运动电荷不做功.由于洛伦兹力F始终与电荷运动速度v的方向垂直,不论电荷做什么性质的运动,也不论电荷的运动轨迹是什么样的(包括高中阶段不能描述的运动轨迹),它只改变v的方向,并不改变v的大小,所以洛伦兹力对运动的电荷永远不做功.触类旁通合作探究自主预习知识精要迁移应用典题例解【例1】如果运动电荷除磁场力外不受其他任何力的作用,则带电粒子在磁场中做下列运动可能成立的是()A.做匀速直线运动 B.做匀变速直线运动 C.做
5、变加速直线运动 D.做匀变速曲线运动 解析:当v与B方向平行时,F洛=0,故运动电荷不受洛伦兹力作用而做匀速直线运动.当v与B不平行时,F洛0且F洛与v恒垂直,即F洛只改变v的方向,故运动电荷做变加速曲线运动.答案:A 触类旁通合作探究自主预习知识精要迁移应用典题例解触类旁通合作探究自主预习知识精要迁移应用典题例解1.关于运动电荷和磁场的说法中,正确的是()A.运动电荷在某点不受洛伦兹力作用,这点的磁感应强度必为零 B.电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛伦兹力的方向一定互相垂直 C.电子射线由于受到垂直于它的磁场作用而偏转,这是因为洛伦兹力对电子做功的结果 D.电荷与磁场没有相对运动,
6、电荷就一定不受磁场的作用力 触类旁通合作探究自主预习知识精要迁移应用典题例解解析:运动电荷处于磁感应强度为零处,所受洛伦兹力为零,但当运动电荷的速度方向和磁场方向一致时(同向或反向)也不受洛伦兹力的作用;运动电荷受到的洛伦兹力垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面,即洛伦兹力既垂直磁场方向,也垂直于电荷的运动方向,但磁场方向和电荷运动方向不一定垂直;因为洛伦兹力一定垂直于电荷的运动方向,所以洛伦兹力永远不做功;运动电荷才受洛伦兹力的作用做圆周运动,这里的运动应是与磁场的相对运动.答案:D 触类旁通合作探究自主预习知识精要迁移应用典题例解2.(多选)如图所示,一阴极射线管,左侧不断有电子射出,
7、在管的正下方放一通电直导线AB时,发现射线的径迹向下弯曲,则()A.导线中的电流从A到B B.导线中的电流从B到A C.若要使电子束的径迹向上弯曲,可以通过改变AB中的电流方向来实现 D.电子束的径迹与AB中的电流方向无关 触类旁通合作探究自主预习知识精要迁移应用典题例解解析:电子在通电直导线产生的磁场中运动,无论直导线中的电流方向如何,电子的运动速度都是和磁感应强度的方向相垂直的.根据左手定则,由于是负电荷,四指应指向左方,根据电子的偏转方向可以确定磁感应强度的方向为垂直纸面向里.根据安培定则,导线中的电流方向为从B到A.如果导线中的电流方向相反,则其产生的磁场方向也相反,会影响到电子的偏转
8、方向,所以本题的正确选项是B、C.答案:BC 触类旁通合作探究自主预习案例探究方法规律怎样正确理解电荷所受洛伦兹力和电场力 关于电场力与洛伦兹力,以下说法正确的是()A.电荷只要处在电场中,就会受到电场力,而电荷静止在磁场中,也可能受到洛伦兹力 B.电场力对在电场中的电荷一定会做功,而洛伦兹力对在磁场中的电荷却不会做功 C.电场力与洛伦兹力一样,受力方向都在电场线和磁感线上 D.只有运动的电荷在磁场中才可能受到洛伦兹力的作用 解析:本题考查的内容是洛伦兹力和电场力的比较.静止在磁场中的电荷不可能受到洛伦兹力,A错,D对;尽管电场力对电荷可以做功,但如果电荷在电场中不动或沿等势面移动,电场力做功
9、为零,B错;洛伦兹力的方向与磁感线垂直,与运动方向垂直,电场力方向沿电场线的切线方向,C错;只有D是正确的.答案:D 触类旁通合作探究自主预习案例探究方法规律洛伦兹力与电场力的比较 洛伦兹力 电场力 性质 洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力 电场力是电场对电荷的作用力 产生条件 磁场中静止的电荷、沿磁场方向运动的电荷不受洛伦兹力 电场中的电荷无论静止,还是沿任何方向运动都要受到电场力 方向(1)方向由电荷的正负、磁场的方向以及电荷的运动方向决定,方向之间的关系遵循左手定则(2)洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动方向(电荷运动方向与磁场方向不一定垂直)(1)方向由电荷的正负、电场的方向决定(2)正电荷的受力方向与电场方向一致,负电荷的受力方向与电场方向相反 触类旁通合作探究自主预习案例探究方法规律 洛伦兹力 电场力 大小 F 洛=qvB(vB)F 电=qE 作用效果 洛伦兹力只改变电荷运动速度的方向,不改变速度的大小 电场力既可以改变电荷运动速度的方向,又可以改变电荷运动速度的大小 做功情况 洛伦兹力一定不做功 电场力可以不做功,也可以做功
