1.3 洛伦兹力 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

3 洛伦兹力 第一章 磁场对电流的作用 High school physics 能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。 02 通过实验，认识洛伦兹力。 01 能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。 03 难点 重点 01 洛伦兹力及其方向 电子由阴极向阳极运动(向右运动)的过程中，向下发生了偏转 (1)什么力使电子偏转？该力的方向如何？ (2)电子运动轨迹附近的磁场方向如何，电子所受洛伦兹力方向与磁场方向、电子运动方向存在什么关系？ 洛伦兹力　向下 电子所受洛伦兹力方向与磁场方向垂直、与电子运动方向垂直 磁场方向由N极指向S极 洛伦兹力 ①传统的电视显像管中利用特殊线圈 产生的磁场控制电子偏转、扫描出画面 ②使宇宙射线发生偏转保护地球 定义：运动电荷在磁场中受到的力 应用： 公司logo 公司logo 核心知识 洛伦兹力的方向 左手定则： 负电荷运动 的反方向 磁感线 四 指 大拇指 穿过手心 正电荷运动方向(即电流方向) 正电荷所受洛伦兹力方向 公司logo 公司logo 核心知识 洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向和磁场方向垂直。 F与v、B间的方向关系 F⊥B，F⊥v 但B与v不一定垂直 洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向所决定的平面 v B F + v1 v2 v B F + 洛伦兹力永不做功，只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小 公司logo 公司logo 核心知识 若速度方向与磁场方向有夹角，如何判断电荷所受洛伦兹力的方向？ 磁感线垂直穿过手心，四指指向v⊥方向， 大拇指所指方向为洛伦兹力方向。 分解v为v⊥和v∥ v⊥ v∥ 公司logo 公司logo 讨论交流 (1)洛伦兹力方向垂直于v、B构成的平面。(　　) (2)洛伦兹力的方向、电荷运动方向和磁感应强度B的方向两两垂直。 (　　) (3)同一匀强磁场中，运动方向相同的异种电荷所受洛伦兹力方向不同。 (　　) √ × √ 辨析 1.(2024·遂宁市高二检测)下列各图中，能正确表示运动电荷在匀强磁场中所受洛伦兹力(F)方向的是 √ 粒子速度方向与磁场方向平行， 粒子不受洛伦兹力 F 例题 02 洛伦兹力的大小 匀强磁场的磁感应强度为B。设磁场中有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量均为＋q，且定向运动的速率都是v。 导线中的电流是I＝nqvS 导线在磁场中所受的安培力F安＝nqvSLB 导线中自由电荷数N＝nSL 每个自由电荷受到的洛伦兹力大小F洛＝qvB 洛伦兹力的大小 当v⊥B时，F洛＝qvB 当v∥B时，F洛＝0 当v与B成θ角时，F洛＝qvBsin θ v B∥ B┴ v v⊥ v∥ 洛伦兹力最大 洛伦兹力为零 F洛＝qvB┴ ＝qvBsin θ F洛＝qv ┴ B ＝qvBsin θ 公司logo 公司logo 核心知识 安培力与洛伦兹力的联系与区别 联系： 安培力 洛伦兹力 宏观表现 微观本质 区别： 对通电导体做功 对带电粒子恒不做功 静止的通电导线内所有自由电荷受到的洛伦兹力总和，在数值上与导线所受的安培力相等 洛伦兹力方向安培力方向一致 公司logo 公司logo 核心知识 2.如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小F，并指出洛伦兹力的方向。 F＝qvB，方向 垂直v指向左上方 F＝qvB，方向 垂直纸面向里 不受洛伦兹力 F＝qvB，方向 垂直v指向左上方 例题 (1)因v与B垂直，所以F＝qvB，由左手定则知方向垂直v指向左上方。 (2)v与B的夹角为30°，所以F＝qvBsin 30°＝qvB，方向垂直纸面向里。 (3)由于v与B平行，所以不受洛伦兹力。 (4)v与B垂直，F＝qvB，方向垂直v指向左上方。 03 带电粒子在匀强磁场中的运动 图示装置是洛伦兹力演示仪。玻璃泡内的电子枪（包括阴极及加速电极）发射出阴极射线，使玻璃泡内的低压汞蒸气发出辉光，从而可以显示出电子的轨迹。观察电子束的径迹。 (1)不加磁场时； (2)给励磁线圈通电； (3)保持磁感应强度不变,改变出射电子的速度； (4)保持初射电子的速度不变,改变磁感应强度； 无磁场 有磁场 (2)带电粒子在匀强磁场中做圆周运动 (3)磁场强度不变，粒子射入的速度增加，轨道半径增大 (4)粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径减小 (1)不加磁场时，带电粒子做匀速直线运动 半径r与速度成正比，周期T与速度无关，与轨道半径r 无关 带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动 洛伦兹力提供向心力 qvB＝ (1)轨道半径：r＝ (2)周期：T＝，由r＝可得T＝ 公司logo 公司logo 核心知识 当v与B的夹角为θ时，带电粒子将做什么运动？(不计重力) 在垂直磁场方向以分速度v1做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力， 在平行于磁场方向以分速度v2做匀速直线运动， 合运动为螺旋形运动(旋进运动)。 分解v为v1和v2 v1 v2 v1＝vsin θ，v2＝vcos θ 公司logo 公司logo 讨论交流 (1)运动电荷进入磁场后(无其他场)可能做类平抛运动。(　　) (2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，轨道半径跟粒子的速率成正比。(　　) (3)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与轨道半径成正比。 (　　) (4)带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期随速度的增大而减小。 (　　) √ × × × 辨析 3.质子p(H)和α粒子(He)以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为Rp和Rα，周期分别为Tp和Tα，则下列选项中正确的是 A.Rp∶Rα＝1∶2，Tp∶Tα＝1∶2 B.Rp∶Rα＝1∶1，Tp∶Tα＝1∶1 C.Rp∶Rα＝1∶1，Tp∶Tα＝1∶2 D.Rp∶Rα＝1∶2，Tp∶Tα＝1∶1 √ 例题 质子p(H)和α粒子(He)的带电荷量之比为qp∶qα＝1∶2，质量之比mp∶mα＝1∶4。由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律可知， 轨道半径R＝，周期T＝，因为两粒子速率相同，代入q、m，可得Rp∶Rα＝1∶2，Tp∶Tα＝1∶2，故选项A正确，B、C、D错误。 4.如图为洛伦兹力演示仪的示意图。电子枪可以发射方向可调的电子束，玻璃泡内充有稀薄气体，电子束通过时能显示电子的径迹，励磁线圈可产生垂直纸面的匀强磁场。下列选项正确的是 A.加磁场后，电子束的径迹不可能是一条直线 B.加磁场后，若电子束与磁场方向成45°射出， 其径迹是一个圆 C.当径迹为圆时，电子束速度不变，磁感应强度变大，径迹圆的半径变小 D.当径迹为圆时，磁感应强度不变，电子束出射速度变大，径迹圆的半 径变小 √ 加上匀强磁场后，令电子束沿着与磁场垂直的方向射入磁场，洛伦兹力提供向心力，其径迹为圆；令电子束沿着与磁场平行的方向射入磁场，电子不受洛伦兹力作用，其径迹为一条直线；加磁场后，若电子束与磁场方向成45°射出，其径迹是一个螺旋线，故A、B错误； 当径迹为圆时，洛伦兹力提供向心力，可得evB＝m，解得r＝，由 此可知，若电子束速度v不变，磁感应强度B变大，则径迹圆的半径r变小；若磁感应强度B不变，电子束出射速度v变大，则径迹圆的半径变大，故C正确，D错误。 左手定则： 磁感线穿手心，四指正电荷运动方向，大拇指洛伦兹力方向 当v⊥B时，F＝qvB，洛伦兹力最大 F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直，洛伦兹力永不做功 洛伦兹力及其方向 洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力 洛伦兹力提供向心力 qvB＝T＝ 安培力与洛伦兹力的联系与区别 洛伦兹力 洛伦兹力的大小 当v∥B时，F＝0，不受洛伦兹力 当v与B成θ角时，F＝qvBsin θ 带电粒子在匀强磁场中的运动 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $