磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力

1、 我们知道，磁场对通电导线有力的作用。但如果导线我们知道，磁场对通电导线有力的作用。但如果导线中没有电流，或者说导体的电荷没有定向运动，磁场还中没有电流，或者说导体的电荷没有定向运动，磁场还会对导线有力的作用吗？会对导线有力的作用吗？ 磁场对通电导线的作用，其实是对谁的作用呢？磁场对通电导线的作用，其实是对谁的作用呢？讨论交流第4节 磁场对运动电荷的作用洛伦兹力观察思考u运动电荷在磁场中受到的磁场力，称为洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的磁场力，称为洛伦兹力洛伦兹力的大小推导：如图所示，直导线长为推导：如图所示，直导线长为L，截面积为，截面积为S，单位体单位体积内含有的自由电荷数为积内含有的自由电

2、荷数为n,每个每个电荷的电荷量为电荷的电荷量为q，电电荷定向移动的速度荷定向移动的速度为为v.则则：l电流电流Il安培力的大小安培力的大小F安安l导线中运动电荷数导线中运动电荷数Nl洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小F洛洛qvBF 左手定则左手定则u伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一个伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一个平面内。平面内。u让磁感线垂直穿入手心让磁感线垂直穿入手心u四指指向正电荷运动的方向四指指向正电荷运动的方向u拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向.洛伦兹力的方向左手定则 特别注意：特别注意：(1)判断负电荷在磁场中

3、运动受洛伦兹力的方向，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，也就是电四指要指向负电荷运动的相反方向，也就是电流的方向流的方向(2)电荷运动的方向电荷运动的方向v和和B不一定垂直，但洛伦兹不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度力一定垂直于磁感应强度B和速度方向和速度方向v.(3)运动电荷不受洛伦兹力作用的位置，磁感应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强度不一定为零洛伦兹力演示仪洛伦兹力演示仪1.若若vB，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做_运动运动2.若若vB，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁，带

4、电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度感线的平面内以入射速度v做做_运动运动匀速直线匀速直线匀速圆周匀速圆周运动半径跟带电粒子的质量和速度大小成正比，跟匀运动半径跟带电粒子的质量和速度大小成正比，跟匀强磁场的磁感应强度和粒子所带电荷量成反比。强磁场的磁感应强度和粒子所带电荷量成反比。运动的周期与运动的速度运动的周期与运动的速度v、半径、半径R无关，只与粒子的无关，只与粒子的质量质量m，电荷量，电荷量q，匀强磁场的磁感应强度，匀强磁场的磁感应强度B有关。有关。 对应力对应力 内容内容项目项目洛伦兹力洛伦兹力电场力电场力性质性质磁场对在其中运动电荷的作磁场对在其中运动电荷的作用力

5、用力电场对放入其中电荷电场对放入其中电荷的作用力的作用力产生条件产生条件v0且且v不与不与B平行平行电场中的电荷一定受电场中的电荷一定受到电场力作用到电场力作用大小大小FqvB(vB)FqE力方向与场力方向与场方向的关系方向的关系一定是一定是FB，Fv，与电，与电荷电性无关荷电性无关正电荷受力与电场方正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力向相同，负电荷受力与电场方向相反与电场方向相反做功情况做功情况任何情况下都不做功任何情况下都不做功可能做正功、负功，可能做正功、负功，也可能不做功也可能不做功力为零时力为零时场的情况场的情况F为零，为零，B不一定为零不一定为零F为零，为零，E一定为零一定为零作用

6、效果作用效果只改变电荷运动的速度方向，只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小不改变速度大小既可以改变电荷运动既可以改变电荷运动的速度大小，也可以的速度大小，也可以改变电荷运动的方向改变电荷运动的方向vvvv即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀FF1.带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦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洛伦兹力不改

7、变带电粒子的速度方向【答案】【答案】B2.两个粒子，电荷量相同，在同一匀强磁场中受磁场力两个粒子，电荷量相同，在同一匀强磁场中受磁场力而做匀速圆周运动而做匀速圆周运动()A若速率相等，则半径必相等若速率相等，则半径必相等B若动能相等，则周期必相等若动能相等，则周期必相等C若质量相等，则周期必相等若质量相等，则周期必相等D若质量与速度的乘积大小相等，则半径必相等若质量与速度的乘积大小相等，则半径必相等【答案】【答案】CD3.如图所示，一束带正电的相同的粒子垂直磁场边界如图所示，一束带正电的相同的粒子垂直磁场边界自自O点射入匀强磁场中后分成了点射入匀强磁场中后分成了3束，其运动轨迹如图，束，其运动

8、轨迹如图，粒子运动方向与磁场方向垂直，不计粒子的重力作用，粒子运动方向与磁场方向垂直，不计粒子的重力作用，已知已知OA=OC/2=OD/3，则这三束粒子的速率之比，则这三束粒子的速率之比v1:v2:v3= . 在磁场中运动的时间之比在磁场中运动的时间之比t1:t2:t3= . OACD【答案】【答案】1:2:3 1:1:1洛伦兹力方向的判断洛伦兹力方向的判断 如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流如图所示，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相同，则质子可能的运动情况是()A沿

9、路径沿路径a运动运动B沿路径沿路径b运动运动C沿路径沿路径c运动运动 D沿路径沿路径d运动运动【答案】【答案】B洛伦兹力大小的计算洛伦兹力大小的计算 有一质量为有一质量为m、电荷量为、电荷量为q的带正电的小球停在的带正电的小球停在绝缘平面上，并处在磁感应强度为绝缘平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示，为了使小球飘离平面，匀里的匀强磁场中，如图所示，为了使小球飘离平面，匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少？方向如何？强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少？方向如何？半径公式、周期公式的应用半径公式、周期公式的应用 已知氢核与氦核的质量之比已知氢核与氦核的质量之比m1m214，电荷量之比电荷量之比q1q212，当氢核与氦核以，当氢核与氦核以v1v241的速度，垂直于磁场方向射入磁场后，分的速度，垂直于磁场方向射入磁场后，分别做匀速圆周运动，则氢核与氦核半径之比别做匀速圆周运动，则氢核与氦核半径之比r1r2_，周期之比，周期之比T1T2_.【答案】【答案】2 11 2 如图所示，在如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点标原点O处以速度处以速度v进入