1.2洛伦兹力（第一课时）（备课件）【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列（鲁科版2019选择性必修第二册）

鲁科2019 第2节 洛伦兹力 高中物理选择性必修二 第1章 安培力与洛伦兹力 通电导线在磁场中受到安培力的作用，而电流是由电荷的定向移动形成的，那么磁场对运动电荷会产生作用吗？ 一、磁场对运动电荷的作用 阴极射线管发出的阴极射线是一束高速运动的电子流。射线侧面的荧光屏显示了电子的径迹。先观察未加磁场时阴极射线的形状；再把条形磁铁从上方逐渐靠近阴极射线管，观察电子的径迹发生了怎样的变化（图1-10）；最后，调转磁极，观察电子的径迹又发生了怎样的变化。 探究磁场对运动电荷的作用 现象： 1、未加磁场时，电子束沿 前进。 直线 2、将磁铁移近阴极射线管，观察到电子束在磁场中发生 偏转 3、调转磁极，观察到电子束的偏转方向发生 改变 磁场对运动电荷有力的作用； 结论： 作用方向与磁场方向有关 二、洛伦兹力 1、定义：物理学中，将磁场对运动电荷的作用力，称为洛伦兹力。 2、大小： (1)如果电荷的速度方向与磁感应强度方向平行（B//v），f＝ 。 研究表明 0 (2)如果在磁感应强度为B的匀强磁场中，电荷的速度方向与磁感应强度方向垂直（B ⊥ v）， f=qvB (3)如果电荷运动的方向与磁场方向夹角为θ， 可把速度分解为两个分量：与B方向平行的分量v1=vcosθ,与B方向垂直的分量v2=vsinθ。B//v1，该分量洛伦兹力为零。因此，电荷所受的洛伦兹力f=qBv2,由此可得 f=qvBsinθ 说明：洛伦兹力的大小与磁场与电荷运动方向的夹角θ有关。θ=00或1800时，洛伦兹力为零；当θ=900时，洛伦兹力最大 通电导线在磁场中会受到安培力，运动电荷在磁场中会受到洛伦兹力。 两者之间有什么联系呢？ 三、从安培力到洛伦兹力 设导线横截面积为S，单位体积中含有的自由电子数为n，每个自由电子的电荷量为e，定向移动的平均速率为v，垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中，如图所示。截取一段长度l＝vΔt的导线，这段导线中所含的自由电子数为N，则 N＝nSl＝nSvΔt 在Δt时间内，通过导线横截面的电荷为: 通过导线的电流为: I＝Δq/Δt=neSv 这段导线所受到的安培力: Δq＝neSvΔt F＝IlB＝neSv2BΔt 每个自由电子所受到的洛伦兹力: f＝F/N=evB 若是运动电荷所带电荷量为q,则: f＝qvB 安培力是洛伦兹力的宏观表现;洛伦兹力是安培力的微观本质 1、推导： 左手定则 三、从安培力到洛伦兹力 2、洛伦兹力的方向的判断 伸开左手，拇指与其余四指垂直，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过 ，四指指向 运动的方向，那么 所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。 手心 正电荷 拇指 ♘负电荷所受力的方向与正电荷所受力的方向相反。 洛伦兹力方向特点： ♞运动电荷所受洛伦兹力方向与其速度方向垂直。 洛伦兹力只能改变速度的方向而不能改变速度的大小。即洛伦兹力不做功！ 1.判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向. 练习 宇宙射线对地球生命会造成危害，所以地磁场对宇宙射线的洛伦兹力使地球生命受到了保护。 练习 在B=0.5T，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，固定一个倾角α=37°的绝缘光滑斜面。一质量m=0.1×10-3kg的小物块，电量为 q=4×10-4C的小滑块，由静止沿斜面滑下，小滑块滑至某一位置时将离开斜面。sin370=0.6，cos370=0.8,g取10m/s2.试求： （１）小滑块的带电性质 （２）小滑块离开斜面时的速度大小。 （３）小滑块在斜面上滑行的距离。 解： １、小滑块会离开斜面，说明洛伦兹力垂直斜面向上，由左手定则可判断，小滑块带负电。 ２、对小滑块受力分析，当小滑块离开斜面时，洛伦兹力： G f洛 Ｎ 得： ３、小滑块离开斜面前一直做匀加速运动，则 又： 解得： 作业： P15 1、2 $