高中物理第3章磁场第5节研究洛伦兹力教案粤教版选修3_1.doc

[目标定位] 1.通过观察阴极射线在磁场中的偏转，探究磁场对运动电荷的作用力.2.会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小.3.能利用洛伦兹力公式进行简单计算．一、洛伦兹力的方向1．洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力．2．洛伦兹力的方向(1)左手定则：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，四指指向为正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向．同向运动的负电荷所受的洛伦兹力方向与正电荷所受的洛伦兹力方向相反．(2)特点：当运动电荷的速度方向与磁场方向平行时，运动电荷受到的洛伦兹力为零．当运动电荷的速度方向与磁场方向垂直时，运动电荷受到的洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与速度方向垂直．深度思考(1)电荷在电场中一定受电场力作用，电荷在磁场中也一定受磁场力作用吗？(2)负电荷所受洛伦兹力的方向应怎样判断？答案(1)不一定，只有电荷在磁场中运动且速度方向与磁场方向不平行时才受洛伦兹力作用．(2)方法一：根据左手定则判断，但四指指向负电荷速度的反方向．方法二：与沿相同方向运动的正电荷所受的力的方向相反．例1如图所示的磁感应强度B、电荷的运动速度v和磁场对电荷的作用力F的相互关系图中，画得正确的是(其中B、F、v两两垂直)()解析由于B、F、v两两垂直，根据左手定则得：A、B、D选项中电荷所受的洛伦兹力的方向都与图示F的方向相反，故A、B、D错误，C正确．答案 C确定洛伦兹力的方向需明确运动电荷的电性，特别注意负电荷的运动方向与左手四指的指向应相反.二、洛伦兹力的大小1．洛伦兹力与安培力的关系 安培力可以看作是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现．2．公式推导：如图1所示，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 ，单位体积内含有的自由电荷数为n .每个电荷的电荷量为q ，且定向移动速率均为v . 则导线中的电流I ＝nq v S .导线在磁场中所受安培力F 安＝BIL ＝nq v SLB导线中自由电荷数N ＝nSL每个自由电荷所受洛伦兹力f ＝F 安N＝q v B图13．洛伦兹力公式：(1)当v ⊥B 时，f ＝q v B .(2)当v ∥B 时，f ＝0.(3)当v 与B 成θ角时，f ＝q v B sin_θ.例2 在图2所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为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，并指出洛伦兹力的方向．图2解析 (1)因v ⊥B ，所以F ＝q v B ，方向与v 垂直指向左上方．(2)v 与B 的夹角为30°，将v 分解成垂直磁场的分量和平行磁场的分量，v ⊥＝v sin30°，F ＝q v B sin30°＝12q v B .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 ＝q v B ，方向与v 垂直指向左上方．答案 (1)q v B 垂直v 指向左上方(2)12q v B 垂直纸面向里 (3)不受洛伦兹力(4)q v B 垂直v 指向左上方例3 在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子可能沿水平方向向右做直线运动的是( )答案 BC三、洛伦兹力作用下的带电体的运动例4 带电油滴以水平速度v 0垂直进入匀强磁场，恰好做匀速直线运动，如图3所示，若油滴质量为m ，磁感应强度为B ，则下述说法正确的是( )图3A ．油滴必带正电荷，电荷量为mg v 0BB ．油滴必带正电荷，比荷q m ＝q v 0BC ．油滴必带负电荷，电荷量为mg v 0BD ．油滴带什么电荷都可以，只要满足q ＝mg v 0B解析 油滴水平向右做匀速直线运动，其所受的洛伦兹力必向上且与重力平衡，故带正电荷，其电荷量为q ＝mg v 0B ，A 正确，C 、D 错误；比荷q m ＝g v 0B，B 错误．答案 A(1)带电粒子在匀强磁场中无约束情况下做直线运动的两种情景：①速度方向与磁场平行，不受洛伦兹力作用，可做匀速直线运动也可在其他力作用下做变速直线运动.②速度方向与磁场不平行，且洛伦兹力外的各力均为恒力，若轨迹为直线则必做匀速直线运动.带电粒子所受洛伦兹力也为恒力.(2)洛伦兹力的方向总垂直于速度方向，洛伦兹力对运动电荷不做功.例5 一个质量m ＝0.1g 的小滑块，带有q ＝5×10－4C 的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面固定且置于B ＝0.5T 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图4所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面(g 取10m/s 2)．求：(计算结果保留两位有效数字)图4(1)小滑块带何种电荷？(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度为多大？(3)该斜面长度至少为多长？解析 (1)小滑块在沿斜面下滑的过程中，受重力mg 、斜面支持力F N 和洛伦兹力F 作用，如图所示，若要使小滑块离开斜面，则洛伦兹力f 应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带负电荷．(2)小滑块沿斜面下滑的过程中，垂直于斜面的加速度为零时，由平衡条件得f ＋F N ＝mg cos α，当支持力F N ＝0时，小滑块脱离斜面．设此时小滑块速度为v max ，则此时小滑块所受洛伦兹力f ＝q v max B ，所以v max ＝mg cos αqB ＝0.1×10－3×10×325×10－4×0.5m /s≈3.5 m/s. (3)设该斜面长度至少为l ，则小滑块离开斜面的临界情况为小滑块刚滑到斜面底端时．因为下滑过程中只有重力做功，由动能定理得mgl sin α＝12m v 2max －0，所以斜面长度至少为l ＝v 2max 2g sin α＝ 3.522×10×0.5m ≈1.2m. 答案 (1)负电荷 (2)3.5m/s (3)1.2m分析带电物体在磁场中的运动，分析方法与力学中完全一样：对物体进行受力分析，求合外力，用牛顿第二定律、运动学方程或动能定理列方程.1．(洛伦兹力)在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有如图5所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将( )图5A ．向上偏转B ．向下偏转C ．向纸里偏转D ．向纸外偏转答案 B解析 由题图可知，直导线电流的方向由左向右，根据安培定则，可判定直导线下方的磁场方向为垂直于纸面向里，而电子运动方向由左向右，由左手定则知(电子带负电荷，四指要指向电子运动方向的反方向)，电子将向下偏转，故B 选项正确．2．(洛伦兹力)如图6所示，带负电荷的摆球在一匀强磁场中摆动．匀强磁场的方向垂直纸面向里．摆球在A 、B 间摆动过程中，由A 摆到最低点C 时，摆线拉力大小为F 1，摆球加速度大小为a 1；由B 摆到最低点C 时，摆线拉力大小为F 2，摆球加速度大小为a 2，则( )图6A ．F 1＞F 2，a 1＝a 2B ．F 1＜F 2，a 1＝a 2C ．F 1＞F 2，a 1＞a 2D ．F 1＜F 2，a 1＜a 2答案 B解析 由于洛伦兹力不做功，所以摆球从B 到达C 点的速度和从A 到达C 点的速度大小相等．由a ＝v 2r可得a 1＝a 2.当由A 运动到C 时，以摆球为研究对象，对摆球进行受力分析如图甲所示，F 1＋q v B －mg ＝ma 1.当由B 运动到C 时，对摆球受力分析如图乙所示，F 2－q v B －mg ＝ma 2.由以上两式可得：F 2＞F 1，故B 正确．3．(洛伦兹力的特点)在两平行金属板间，有如图7所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场．α粒子(带正电)以速度v 0从两极板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过．供下列各小题选择的答案有：图7A ．不偏转B ．向上偏转C ．向下偏转D ．向纸内或纸外偏转(1)若质子(带正电)以速度v 0从两极板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将________．(2)若电子以速度v 0从两极板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将________．(3)若质子以大于v 0的速度，沿垂直于电场方向和磁场方向从两极板正中央射入时，质子将________．(4)若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度v 0沿垂直于电场和磁场的方向，从两极板正中央射入时，电子将________．答案 (1)A (2)A (3)B (4)C解析 设带电粒子的质量为m ，带电荷量为q ，匀强电场的电场强度为E 、匀强磁场的磁感应强度为B .带电粒子以速度v 0垂直射入互相正交的匀强电场和匀强磁场中时，若粒子带正电荷，则所受电场力方向向下，大小为qE ；所受洛伦兹力方向向上，大小为q v 0B .沿直线匀速通过时，显然有q v 0B ＝qE ，v 0＝E B，即沿直线匀速通过时，带电粒子的速度与其质量、电荷量无关．如果粒子带负电荷，电场力方向向上，洛伦兹力方向向下，上述结论仍然成立．所以，(1)(2)两小题应选A.若质子以大于v 0的速度射入两极板之间，由于洛伦磁力f ＝Bq v (v ＞v 0)，洛伦兹力将大于电场力，质子带正电荷，将向上偏转，第(3)小题应选B.磁场的磁感应强度B 增大时，电子射入的其他条件不变，所受洛伦兹力f ′＝Bq v 0也增大，电子带负电荷，所受洛伦兹力方向向下，将向下偏转，所以第(4)小题应选C.4．(洛伦兹力作用下带电体的直线运动)如图8甲所示，为一个质量为m ，电荷量为q 的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于匀强磁场中，(不计空气阻力)，现给圆环向右初速度v 0，在以后的运动过程中的速度图象如图乙所示．则圆环所带的电性、匀强磁场的磁感应强度B 和圆环克服摩擦力所做的功W .(重力加速度为g )( )图8A ．圆环带负电，B ＝mg q v 0B ．圆环带正电，B ＝2mg q v 0C ．圆环带负电，W ＝34m v 20D ．圆环带正电，W ＝34m v 20答案 B解析 因圆环最后做匀速直线运动，根据左手定则可知，圆环带正电；由圆环在竖直方向上平衡得：q v 0B 2＝mg 所以： B ＝2mg q v 0.故A 错误，B 正确；由动能定理得，圆环克服摩擦力所做的功：W ＝12m v 20－12m (v 02)2 所以：W ＝38m v 20.故C 、D 错误.题组一 对洛伦兹力方向的判定1．在以下几幅图中，对洛伦兹力的方向判断不正确的是( )答案 C2．一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图1所示的磁场，分离为1、2、3三束粒子流，则下列选项不正确的是()图1A．1带正电B．1带负电C．2不带电D．3带负电答案 B解析根据左手定则，带正电的粒子向左偏，即粒子1；不偏转说明不带电，即粒子2；带负电的粒子向右偏，说明是粒子3，故选B.3．(多选)一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则()A．此空间一定不存在磁场B．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行C．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向垂直D．此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直答案BD解析由洛伦兹力公式可知：当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，因此电子未发生偏转，不能说明此空间一定不存在磁场，只能说明此空间可能有磁场，磁场方向与电子速度方向平行，则选项B正确，选项A、C错误．此空间也可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直，导致电子所受合力为零，则选项D正确．题组二对洛伦兹力特点及公式的应用4．(多选)电荷量为＋q的粒子(不计重力)，在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是() A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B．如果把＋q改为－q，且速度反向、大小不变，则洛伦兹力的大小不变C．洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D．粒子只受到洛伦兹力的作用，不可能做匀速直线运动答案BD5．如图2所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是()图2A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动答案 C解析电子的速度v∥B，f洛＝0，电子做匀速直线运动．6．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是()A．带电粒子沿电场线方向射入，静电力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加B．带电粒子垂直于电场线方向射入，静电力对带电粒子不做功，粒子动能不变C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变答案 D解析带电粒子在电场中受到的静电力F＝qE，只与电场有关，与粒子的运动状态无关，做功的正负由θ角(力与位移方向的夹角)决定．对选项A，只有粒子带正电时才成立，A错误；垂直射入匀强电场的带电粒子，不管带电性质如何，静电力都会做正功，动能一定增加．B 错误；带电粒子在磁场中的受力——洛伦兹力f洛＝q v B sinθ，其大小除与运动状态有关，还与θ角(磁场方向与速度方向之间的夹角)有关，带电粒子沿磁感线方向射入，不受洛伦兹力作用，粒子做匀速直线运动．粒子动能不变，C错误；由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力对带电粒子始终不做功，粒子动能不变．选项D正确．7．(多选)如图3所示为一“滤速器”装置的示意图．a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间．为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动，从O′射出．不计重力作用．可能达到上述目的的办法是()图3A．使a板电势高于b板，磁场方向垂直于纸面向里B．使a板电势低于b板，磁场方向垂直于纸面向里C．使a板电势高于b板，磁场方向垂直于纸面向外D．使a板电势低于b板，磁场方向垂直于纸面向外答案AD解析电子能够沿水平直线运动说明电子在平行金属板间所受的电场力和洛伦兹力平衡．当a板电势高于b板时，电子所受电场力向上，则洛伦兹力应向下，由左手定则可判定B垂直于纸面向里，故A项正确，同理可得D项也正确．题组三带电物体在磁场中的运动问题8.一个带正电荷的小球沿光滑绝缘水平桌面向右运动，速度的方向与匀强磁场的方向垂直，如图4所示，飞离桌子边缘落到地板上，着地速度大小为v1；若撤去磁场，其余条件不变时，小球着地速度大小为v2，则()图4A．v1＞v2B．v1＜v2C．v1＝v2D．无法确定答案 C解析由于洛伦兹力对小球不做功，有磁场和无磁场时，都只有重力做功，落地时小球的速度方向虽不相同，但大小是相等的．9．(多选)如图5所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为m，所带的电荷量为q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水平方向且相互垂直的匀强磁场和匀强电场中，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向外，设小球的电荷量不变，小球由静止下滑的过程中()图5A．小球加速度一直增加B．小球速度一直增加，直到最后匀速C．棒对小球的弹力一直减小D．小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变答案BD解析小球由静止开始下滑，受到向左的洛伦兹力不断增加．在开始阶段，洛伦兹力小于向右的静电力，棒对小球有向左的弹力，随着洛伦兹力的增大，棒对小球的弹力减小，小球受到的摩擦力减小，所以在竖直方向上小球受到重力和摩擦力作用做加速运动，其加速度逐渐增加．当洛伦兹力等于静电力时，棒对小球没有弹力，摩擦力随之消失，小球在竖直方向上受到的合力最大，加速度最大．随着小球速度继续增加，洛伦兹力大于静电力，棒对小球又产生向右的弹力，随着速度增加，洛伦兹力增加，棒对小球的弹力增加，小球受到的摩擦力增加，于是小球在竖直方向受到的合力减小，加速度减小，小球做加速度减小的加速运动，当加速度减小为零时，小球的速度不再增加，以此时的速度做匀速运动．综上所述，选项B、D正确．10．(多选)如图6所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒从a点进入场区并刚好能沿ab直线向上运动，不可忽略重力，下列说法中正确的是()图6A．微粒一定带负电B．微粒的动能一定减小C．微粒的电势能一定增加D．微粒的机械能一定增加答案AD解析微粒进入场区后沿直线ab运动，则微粒受到的合力为零，或者方向在ab直线上( 垂直于运动方向的合力仍为零)．若微粒所受合力不为零，则必然做变速运动，由于速度的变化会导致洛伦兹力变化，则微粒在垂直于运动方向上的合力不再为零，微粒就不能沿直线运动，因此微粒所受合力只能为零而做匀速直线运动；若微粒带正电，则受力分析如图甲所示，合力不可能为零，故微粒一定带负电，受力分析如图乙所示，故A正确，B错误；静电力做正功，微粒电势能减小，机械能增加，故C错误，D正确．题组四综合应用11．如图7所示为磁流体发电机发电原理示意图，将一束等离子体(高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒)射入磁场，磁场中有两块金属板P、Q，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压．两金属板的板长为L1，板间距离为L2，匀强磁场的磁感应强度为B且平行于两金属板，等离子体充满两板间的空间．等离子体的初速度v 与磁场方向垂直，当发电机稳定发电时，P 板和Q 板间电势差U PQ 为( )图7A ．v BL 1B ．v BL 2 C.v BL 2L 1D.v BL 1L 2答案 B解析 等离子体进入两金属板间，在洛伦兹力作用下带正电的离子向P 板运动、带负电的离子向Q 板运动，平行板间形成一个向下的匀强电场，并且场强越来越大，当离子受到的洛伦兹力和电场力平衡时，正负离子便做匀速直线运动通过金属板，发电机便稳定发电了．则有qE ＝q v B ，又U PQ ＝EL 2，可得U PQ ＝v BL 2，选项B 对．12．如图8所示，一带正电小球质量为m ，用丝线悬挂于O 点，并在竖直平面内摆动，摆动过程中无机械能损失，最大摆角为60°，水平磁场垂直于小球摆动的平面，当小球自左方通过最低点时，悬线上的张力为0.5mg ，则小球自右方通过最低点时悬线上的张力为多少？图8答案 3.5mg解析 设线的长度为l ，小球在经过最低点时速率为v .根据机械能守恒定律得：mgl (1－cos60°)＝12m v 2① 得：v ＝gl ②小球自左方摆至最低点时，有：F ＋q v B －mg ＝m v 2l③ 小球自右方摆至最低点时，有：F ′－mg －q v B ＝m v 2l④ 由②③④得：F ′＝3.5mg .13．如图9所示，质量为m ＝1kg 、电荷量为q ＝5×10－2C 的带正电的小滑块，从半径为R ＝0.4m 的光滑绝缘14圆弧轨道上由静止自A 端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E ＝100V/m ，方向水平向右；B ＝1T ，方向垂直纸面向里．求：图9(1)滑块到达圆弧轨道最低点C 时的速度；(2)在C 点时滑块所受的洛伦兹力；(3)滑块到达C 点时对轨道的压力．(g 取10m/s 2)答案 (1)2m/s ，方向水平向左 (2)0.1N ，方向竖直向下(3)20.1N解析 以滑块为研究对象，自轨道上A 点滑到C 点的过程中，受重力mg ，方向竖直向下；静电力qE ，方向水平向右；洛伦兹力f ＝q v B ，方向始终垂直于速度方向．(1)滑块从A 到C 过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得mgR －qER ＝12m v 2C得v C ＝2(mg －qE )R m＝2m/s ，方向水平向左． (2)根据洛伦兹力公式得：f ＝q v C B ＝5×10－2×2×1N ＝0.1N ，方向竖直向下． (3)在C 点根据牛顿第二定律：F N －mg －f ＝m v 2C R代入数据得：F N ＝20.1N ．根据牛顿第三定律，滑块对轨道的压力为20.1N.。

第五节研究洛伦兹力［学习目标］1.知道阴极射线是从阴极发射出来的电子束. 2.知道洛伦兹力的方向与电荷运动方向及磁感应强度方向间的关系，会用左手定则判断洛伦兹力的方向. (重点)3.理解洛伦兹力和安培力的关系，能会推导洛伦兹力的计算公式并会计算洛伦兹力. (重点、难点)4.知道速度选择器原理.自主预习❼探新别----------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------一、洛伦兹力的方向1 .洛伦兹力荷兰物理学家洛伦兹于1895年发表了磁场对运动电荷的作用力公式, 人们称这种力为洛伦兹力.2 .阴极射线在阴极射线管中，从阴极发射出来的电子束称为阴极射线.3 .洛伦兹力的方向判定-- 左手定则伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，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，四指指向为正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向.二、洛伦兹力的大小1•公式推导如图，有一段长为L的通电导线，横截面积为s,单位体积内含有的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,定向移动的平均速度为v,垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中.导体所受安培力：F= BIL .导体中的电流：I = nqSv.导体中的自由电荷总数：N= nSL由以上各式可推得，每个电荷所受洛伦兹力的大小为 f = N= qvB.2 .洛伦兹力的计算公式：f = qv B.1. 正误判断(1) 电荷在磁场中一定会受到洛伦兹力的作用.(2) 仅在洛伦兹力作用下，电荷的动能一定不会变化.(3) 应用左手定则判断洛伦兹力的方向时，四指一定指向电荷运动方向. (X) (V) (X)(4) 公式f = qvB ,用于任何情况.(5) 洛伦兹力和安培力是性质不同的两种力. 2.(多选)如图是表示磁场磁感应强度B 负电荷运动速度v 和磁场对负电荷洛伦兹力F的相互关系图，这四个图中正确的是(B v 、F 两两垂直)()ABC [根据左手定则，使磁感线垂直穿入手心，四指指向 v 的反方向，从大拇指所指方向可以判断，A 、B 、C 图中所标洛伦兹力方向正确，D 图中所标洛伦兹力方向错误.]3 •两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为 1 : 4,电量之比为1 : 2,则两带电粒子受洛伦兹力之比为( )A . 2 ：1B . 1 ：1 C. 1 ：2D. 1 ：4C [带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时，洛伦兹力 F = qvB,与电荷量成正比，与质量无关，C 项正确.]合作探究❶攻重雅1.判断方法一一左手定则(1) 当电荷运动方向跟磁场方向垂直时： 伸开左手，使大拇指和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，四指指向正电荷的运动方向或负电荷运 动的反方向，大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向.(2) 当电荷运动方向跟磁场方向不垂直时： 四指仍指向正电荷的运动方向或负电荷运动的 反方向，磁感线仍然从掌心进入，但磁感线与手掌不垂直，洛伦兹力的方向仍垂直于电荷运 动的方向，也垂直于磁场方向.2 •决定因素(1) 电荷的电性(正、负). (2) 速度方向.(3) 磁感应强度的方向.当电性一定时，其他两个因素决定洛伦兹力的方向，如果只让一个反向，则洛伦兹力必 定反向；如果让两个同时反向，则洛伦兹力方向不变.3 .洛伦兹力不做功(X) (X)由于洛伦兹力始终与电荷的运动方向垂直，故洛伦兹力一定不对电荷做功.【例1】长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块，如图所示，则下面说法正确的是()A. 金属块上下表面电势相等B. 金属块上表面电势高于下表面电势C. 金属块上表面电势低于下表面电势D. 无法比较两表面的电势高低C [ 由左手定则知自由电子所受洛伦兹力方向向上，即自由电子向上偏，所以上表面电势比下表面电势低.C正确.]判断洛伦兹力的两点提醒(1) 在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时，对于正电荷，四指指向电荷的运动方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的反方向.不要误以为四指总是指向电荷的运动方向.(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和速度方向.训练角度 1. 洛伦兹力的方向判断1. 如图所示，在电子射线管上方平行放置一通电长直导线，则电子射线将( )A. 向上偏B.向下偏C.向纸内偏D.向纸外偏A [ 长直导线中电流方向自右向左，根据安培定则可知，导线下方磁场方向指向纸外，根据左手定则知，电子受到的洛伦兹力的方向向上，则电子射线将向上偏，故A正确，B、C、D 错误. ]训练角度 2. 洛伦兹力的特点2. ( 多选)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. 洛伦兹力改变带电粒子的动能C. 洛伦兹力不改变带电粒子的速度大小D. 洛伦兹力改变带电粒子的速度方向CD [ 洛伦兹力的方向始终与带电粒子的运动方向垂直，始终不做功，所以洛伦兹力不改变粒子的动能，即不改变粒子的速度大小，但洛伦兹力改变粒子的速度方向，综上所述，选项C、D正确.]设有一段长为L,横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n每个自由电荷的电荷量为q,自由电荷定向移动的速率为v.这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B 的匀强磁场中., 、, Q nSvtq(1) 根据电流的定义式可知通电导线中的电流I = = t—= nqSv(2) 通电导线所受的安培力F安=BIL = B(nqSv)L.(3) 这段导线内的自由电荷数N= nSL(4) 每个电荷所受的洛伦兹力F洛=与=B(n誉L = qvB.N nSL2 .洛伦兹力的大小特点(1) 当v= 0时，F洛=0，即相对磁场静止的电荷不受洛伦兹力作用.(2) 当v丄B时，0 = 90°, sin 0 = 1, F洛=qvB,即电荷运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大.(3) 当v// B时，0 = 0°, sin 0 = 0, F洛=0，即电荷运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力.(4) 若不垂直，F洛=qvB sin 0 ( 0为电荷速度方向与磁感应强度的方向的夹角).3 .洛伦兹力与安培力的区别和联系(1) 区别①洛伦兹力是指单个运动带电粒子所受的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力.②洛伦兹力恒不做功，而安培力可以做功.(2) 联系①安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释.②大小关系：F安=Nf(N是导体中定向运动的电荷数).③方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，均可用左手定则进行判断.4 .洛伦兹力与电场力的比较方向满足左手定则F丄B F丄v正电何受力方向与电场方向相冋，负电何受力方向与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功作用只改变电荷运动的速度方向，不改变既可以改变电荷运动的速度大小，也效果速度大小可以改变电荷运动的方向强度为5.0 X 10 _4T的匀强磁场中，质子受到的洛伦兹力多大？(质子质量m^ 1.67 X 10 一27kg,g 取10m/s1 2)1 2［解析］质子的初速度为零，由动能定理得Uq= q mv可得质子进入匀强磁场时的速率v由于质子是垂直进入磁场的，按照洛伦兹力的计算公式可以得到19 5 —4 —17X 6.0 X 10 X 5.0 X 10 N= 4.8 X 10 N.［答案］4.8 X 10 — 17N3 •一带电粒子在匀强磁场中沿着磁感线方向运动，现将该磁场的磁感应强度增大一倍,则带电粒子受到的洛伦兹力()A. 增大两倍C.减小一半D ［本题考查了洛伦兹力的计算公式磁场方向平行，洛伦兹力为零，故A B、C错误，D正确.］洛伦兹力作用下带电体的运动分析1.带电粒子在匀强磁场中做直线运动的两种情景(2) 粒子受力特点.①不计重力.1 速度方向与磁场平行，不受洛伦兹力作用，可做匀速直线运动，也可在其他力作用下做变速直线运动.2 速度方向与磁场不平行，且洛伦兹力以外的各力均为恒力，若轨迹为直线，则必做匀速直线运动.带电粒子所受洛伦兹力也为恒力.2 .速度选择器(1)如图所示，带电粒子所受重力可忽略不计，粒子在两板间同时受到电场力和洛伦兹力,只有当二力平衡时，粒子才不发生偏转，沿直线从两板间穿过.F= qvB= 1.6 X 10B.增大一倍D.依然为零F= qvB,注意公式的适用条件.若粒子速度方向与②同时受方向相反的电场力和磁场力作用.(3) 粒子匀速通过速度选择器的条件：速度选择器两极板间距离极小，粒子稍有偏转，即打到极板上.只有电场力和洛伦兹力平衡时，即qE= qvB, v= |时，粒子才能沿直线匀速通过.(4) 速度选择器的特点.①速度选择器对正、负电荷均适用.②速度选择器中的E、B的大小和方向都具有确定的关系，改变其中任意一项，所选速度都会发生变化.③通过速度选择器的粒子的速度大小和方向都是确定的，如果图中粒子从右侧进入会受到相同方向的电场力和洛伦兹力而打到板上.所以速度选择器选择的是速度而不是速率.④从功的角度看，由于带电粒子的运动方向与电场力及磁场力方向垂直，故电场力、磁场力都对运动粒子不做功.【例3】质量为0.1 g的小物块，带有5X 10一4 C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面(设斜面足够长，g取10 m/s 2)问：(1) 物块带电性质如何？(2) 物块离开斜面时的速度为多少？(3) 物块在斜面上滑行的最大距离是多少？［解析］(1)由左手定则可知，物块带负电荷.(2)当物块离开斜面时，物块对斜面压力为0,受力如图所示，贝U qvB- m(cos 30 ° = 0, 解得v = 3.46 m/s.1 2(3) 由动能定理得mgs in 30 ° • L= ^md,解得物块在斜面上滑行的最大距离L= 1.2 m .［答案］(1)负电(2)3.46 m/s (3)1.2 m［一题多变］在例3中，若物块带5X 10-4 C的正电荷，物块与斜面的动摩擦因数卩= 0.2，则物块在斜面上最终做什么性质的运动？速度多大？［解析］因m®n 30°＞卩mg pos 30°,故物块沿斜面向下加速，由m§in 30°- (mc pos 30°+ Bvq) = ma可知，随v的增大，物块的加速度减小，当m@in 30 ° =(mc pos 30 ° +Bvq)时，a= 0，物块最终做匀速运动，速度v=吨山30一-甞mgpos 30= 6.54 m/s.卩Bq［答案］匀速直线运动 6.54 m/s解决在洛伦兹力作用下带电体运动问题的基本思路(1) 正确的受力分析，除重力、弹力、摩擦力外，要特别注意洛伦兹力的分析. (2) 正确分析物体的运动状态，找出物体的速度、位置及其变化特点，分析运动过程. (3) 恰当灵活地运用力学中的定理、定律•学会把“电学”问题“力学”化.训练角度1.速度选择器问题4. 一个带正电荷的粒子(重力不计)，穿过图中相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域时, 恰能沿直线运动，则欲使粒子向上偏转应采用的办法是( )A. 增大磁感应强度B. 增大粒子质量C. 减小粒子的入射速度D. 增大电场强度A [开始时粒子恰能做直线运动，电场力向下，洛伦兹力向上，合力为零，故 q E = qvB;增大磁感应强度，则向上的洛伦兹力增大，合力向上，向上偏转，故 A 正确；增加质量，则电场力与洛伦兹力都不变，合力为0，做直线运动，故 B 错误；减小入射速度，则洛伦兹力减小，电场力不变，合力向下，向下偏转，故 C 错误；增大电场强度，则电场力增大，洛伦兹力不变，合力向下，向下偏转，故D 错误.]训练角度2.带电体的直线运动 5.如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平面的M N 两小孔中，0为M N 连线的中点，连线上a 、b 两点关于0点对称.导线中均通有大小相等、方向向下的电流.已知长 直导线在周围产生磁场的磁感应强度 KIB =—，式中K 是常数、1是导线中的电流、r 为点到与r导线的距离.一带正电小球以初速度v o 从a 点出发沿连线运动到 b 点，关于该过程中小球对水平面的压力，下列说法中正确的是( )A. 先增大后减小 C. 一直在增大D [根据右手螺旋定则可知，从 a 点出发沿连线运动到 b 点，直线M 处的磁场方向垂直 于MN 向外，直线N 处的磁场方向垂直于 MN 向里，所以合磁场大小先减小，过0点后反向增大，而方向先外后里，根据左手定则可知，带正电的小球受到的洛伦兹力方向开始向下，大 小在减小，过O 点后洛伦兹力的方向向上，大小在增大.由此可知，小球在速度方向不受力 的作用，则将做匀速直线运B .先减小后增大 D. —直在减小动，而小球对桌面的压力一直在减小，故A、B C错误，D正确.]知识脉络1.洛伦兹力是指运动电荷在磁场中受到的作用力.2•洛伦兹力的大小可用公式f = qvB计算，方向可用左手定则判断.3•通电直导线所受磁场的安培力是导线中运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现.当堂达标❸DANGTANG1).1 •关于洛伦兹力，下列说法正确的是（）A. 带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力的作用B. 由于安培力是洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力也会做功C. 洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，但磁场方向不一定与电荷运动方向垂直D. 若运动电荷在空间某点不受洛伦兹力，则该点的磁感应强度一定为零C [当带电粒子平行于磁场运动时，不受洛伦兹力作用，故A错误；洛伦兹力的方向总是与粒子运动的方向垂直，所以洛伦兹力不做功，故B错误；根据左手定则可知，洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，但磁场方向不一定与电荷运动方向垂直，故C正确；当带电粒子平行于磁场运动时，不受洛伦兹力作用，故D错误.]2 .关于电荷所受电场力和运动电荷受到的洛伦兹力，正确的说法是（）A. 运动电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用B. 运动电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向平行C. 电荷在电场中一定受电场力作用D. 电荷所受电场力方向一定与该处电场方向相同C [运动的电荷在磁场中不一定受到洛伦兹力作用，比如电荷的运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，故A错误.根据左手定则知，洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，故B错误.电荷在电场中一定受到电场力作用，故C正确.正电荷所受电场力方向与电场强度方向相同，负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反，故D错误.]3.初速度为v o的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则（）A. 电子将向右偏转，速率不变B. 电子将向左偏转，速率改变C. 电子将向左偏转，速率不变D.电子将向右偏转，速率改变A [由右手定则判定直线电流右侧磁场的方向垂直纸面向里，再根据左手定则判定电子 所受洛伦兹力向右，由于洛伦兹力不做功，故电子动能不变. ]4 •如图所示，一个带正电 q 的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为 B,若小带电体的质量为 m 为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该 （ ）A .使B 的数值增大D [为使小球对平面无压力，则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力，磁场不动而只增 大B ,静止电荷在磁场里不受洛伦兹力，A 不对；磁场向上移动相当于电荷向下运动，受洛伦 兹力向右，不可能平衡重力；磁场以 v 向右移动，等同于电荷以速率 v 向左运动，此时洛伦兹力向下，也不可能平衡重力，故 B 、C 不对；磁场以v 向左移动，等同于电荷以速率 v 向右 运动，此时洛伦兹力向上.当 qvB = mg 时，带电体对绝缘水平面无压力，即 v =竽，选项D 正qB确.]B .使磁场以速率 C.使磁场以速率 D.使磁场以速率v =上移动 v =右移动 v = 左移动。

教学资料参考范本【2019-2020】高中物理第三章磁场第五节研究洛伦兹力教学案粤教版选修3_1撰写人：__________________部门：__________________时间：__________________1.洛伦兹力的方向可由左手定则判定，其中四指指向正电荷的运动方向，拇指的指向为正电荷的受力方向。

运动的负电荷受力跟相同方向正电荷受力方向相反。

2．洛伦兹力的大小：当运动电荷的方向与磁场方向平衡时，运动电荷受到的洛伦兹力为零；当运动电荷的速度方向与磁场方向垂直时，受到洛伦兹力f＝qvB。

3．速度选择器所选择粒子速度满足qvB＝qE，即v＝。

一、洛伦兹力的方向1．洛伦兹力荷兰物理学家洛伦兹于1895年发现了磁场对运动电荷的作用力公式，人们称这种力为洛伦兹力。

2．阴极射线在阴极射线管中，从阴极发射出来的电子束称为阴极射线。

3．实验结论(1)当运动电荷的速度方向与磁场方向平行时，运动电荷受到的洛伦兹力为零。

(2)当运动电荷的速度方向与磁场方向垂直时，运动电荷受到的洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与速度方向垂直。

4．左手定则伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，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，四指指向为正电荷运动的方向，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的方向跟沿相同方向运动的正电荷所受的力的方向相反。

二、洛伦兹力的大小1．实验表明安培力可以看做是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。

2．公式推导设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动的平均速度为v，则导线中的电流为I＝nqvS，将通电直导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，导线所受安培力F安＝BIL＝BnqvSL，这段导线中含有的运动电荷数为nLS，所以f＝＝qvB。

综上可知，当电荷在垂直于磁场的方向上运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力f＝qvB。

第五节研究洛伦兹力〔第一课时〕洛伦兹力大小和方向【自主学习】一、学习目标知道安培力大小计算，安培力方向确立。

过程与方法剖析综合、概括类比感情、态度与价值观理论研究联合实验研究提升综合研究能力二、要点难点安培力的大小、方向左手定那么的使用三、自主学习一、洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力运动电荷在磁场中所受的力称为洛伦兹力。

通电导线在磁场中所受安培力实质是洛伦兹力的宏观表现。

我们用安培定那么判断安培力的方向，所以也能够用安培定那么判断洛伦兹力的方向。

2．洛伦兹力的方向左手定那么：张开左手，使拇指与其他四个手指垂直，而且都和手掌在一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。

假如运动的是负电荷，那么四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。

洛伦兹力方向与电荷的电性及电荷的运动方向相关，同一电荷在同一地点受力方向也不必定同样。

在同样状况下，负电荷的受力方向与正电荷的受力方向相反。

实验事实证明以上推测是正确的。

【思虑与议论】B、v、F三者方向间的互相关系。

以下列图，B与v能够垂直，能够不垂直。

F总垂直于B与v所在的平面。

1【牢固练习】试判断以下列图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上；乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向下；丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者；丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里。

3．洛伦兹力的大小【思虑与议论】导线中带电粒子的定向运动形成了电流。

电荷定向运动时所受洛伦兹力的协力，表面为导线所受的安培力。

依据这个思路，请你试试由安培力的表达式导出洛伦兹力的表达式。

这时只议论比较简单的状况：导线的方向与磁场的方向垂直，安培力的大小能够表示为F＝ILB。

这类状况下导线是电荷定向运动的方向也与磁场的方向垂直。

建议你沿以下逻辑线索行进。

第五节研究洛伦兹力1.洛伦兹力的方向可由左手定那么判定，其中四指指向正电荷的运动方向，拇指的指向为正电荷的受力方向。

运动的负电荷受力跟相同方向正电荷受力方向相反。

2．洛伦兹力的大小：当运动电荷的方向与磁场方向平衡时，运动电荷受到的洛伦兹力为零；当运动电荷的速度方向与磁场方向垂直时，受到洛伦兹力f ＝qvB 。

3．速度选择器所选择粒子速度满足qvB ＝qE ，即v ＝E B。

一、洛伦兹力的方向1．洛伦兹力荷兰物理学家洛伦兹于1895年发现了磁场对运动电荷的作用力公式，人们称这种力为洛伦兹力。

2．阴极射线在阴极射线管中，从阴极发射出来的电子束称为阴极射线。

3．实验结论(1)当运动电荷的速度方向与磁场方向平行时，运动电荷受到的洛伦兹力为零。

(2)当运动电荷的速度方向与磁场方向垂直时，运动电荷受到的洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与速度方向垂直。

4．左手定那么伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，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，四指指向为正电荷运动的方向，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的方向跟沿相同方向运动的正电荷所受的力的方向相反。

二、洛伦兹力的大小1．实验说明安培力可以看做是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。

2．公式推导设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动的平均速度为v，那么导线中的电流为I＝nqvS，将通电直导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，导线所受安培力F安＝BIL＝BnqvSL，这段导线中含有的运动电荷数为nLS，所以f＝F安nLS＝qvB。

综上可知，当电荷在垂直于磁场的方向上运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力f＝qvB。

1．自主思考——判一判(1)运动的电荷在磁场中受的力叫洛伦兹力，正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相同，负电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相反。

【课题】带电粒子在磁场中的运动质谱仪（二课时）【教材分析】本节教材既联系了高一的匀速圆周运动内容，又承接前面带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的内容，并且在高三复习课上复合场中带电粒子的受力分析问题求解，也需要本节知识的铺垫【学生分析】总体上分析：学生已经学习了匀速圆周运动内容，能够计算关于圆周运动向心力、半径、周期等问题，在本章前面部分，业已学习过运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力的大小计算、方向判定。

具体分析：我任教的是本校的普通班，基础掌握参差不齐，学生分析问题解决问题的能力还不是很全面，本节中命题求解的思路对于学生来说是需要重点加强掌握的。

【教学目标】1、知识与技能：①理解运动电荷垂直磁感线飞入磁场中的轨迹是圆周，运动状态是匀速圆周运动②会分析运动电荷在磁场中的受力情况，并掌握其运动半径和周期的公式推导及应用③了解质谱仪原理，并能举一反三理解速度选择器，磁流体发电机等新科技应用的原理④运动电荷穿越有界磁场后的速度偏转角、位移偏转量的分析与计算2、过程与方法：①能从洛伦兹力提供向心力开始推导出带电粒子做圆周运动的半径及周期②能够根据运动电荷在穿越有界磁场后的速度偏转角与转过的圆心角的关系求解位移偏转量及运动时间③掌握在混合场中分析受力与运动状态的方法3、情感态度价值观：①理解物理的基本原理，其应用的最终目的是科学与生活实践②新科技的发展有赖于物理学的发展与应用【重点难点】①运动电荷半径及周期的计算公式推导以及应用②穿过磁场的运动电荷偏转位移及偏转角的分析③混合场作用下的平衡条件分析、运动状态分析④质谱仪原理分析【设计思想】以生为本，从学生手中有的同步作业本出发，设问及例题设计环环相扣同步作业本中对课本内容升华的部分，同时又不失学科基础的落实，力争使普通班的学生也能够很好的理解与吸引本节内容【教学过程】第一课时：新课引入回顾洛伦兹力的特点：方向总是与速度方向垂直引导学生回忆具有这样特点的力作用在运动物体上时，只改变速度方向不改变速度大小设问一：这样的力作用在物体身上，能否改变物体运动的动量？动能呢？引导学生讲出前面所学知识中的类似知识点：匀速圆周运动中的向心力新课引导语：这一节课我们主要学习在具有这样特点的洛伦兹力作用下，究竟运动电荷的运动状态会发生怎样的变化，其是否有规律可寻。

探究洛伦兹力经典例题【例1】图16－49是表示磁场磁感强度B，负电荷运动方向v和磁场对电荷作用力f 的相互关系图，这四个图中画得正确的是(B、v、f两两垂直)[ ]解答：正确的应选A、B、C．点拨：由左手定则可知四指指示正电荷运动的方向，当负电荷在运动时，四指指示的方向应与速度方向相反．【例2】带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是[ ] A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B．如果把＋q改为－q，且速度反向且大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变C．只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用D．带电粒子受到洛伦兹力越小，则该磁场的磁感强度越小解答：正确的应选B．点拨：理解洛伦兹力的大小、方向与哪些因素有关是关键．【例3】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作下列运动可能成立的是[ ]A．作匀速直线运动B、作匀变速直线运动C．作变加速曲线运动[:学|科|网]D．作匀变速曲线运动点拨：当v∥B时，f＝0，故运动电荷不受洛伦兹力作用而作匀速直线运动．当v 与B不平行时，f≠0且f与v恒垂直，即f只改变v的方向．故运动电荷作变加速曲线运动．参考答案：AC【例4】如图16－50所示，在两平行板间有强度为E的匀强电场，方向竖直向下，一带电量为q的负粒子(重力不计)，垂直于电场方向以速度v飞入两板间，为了使粒子沿直线飞出，应在垂直于纸面内加一个怎样方向的磁场，其磁感应强度为多大？[:Z.xx.k]点拨：要使粒子沿直线飞出，洛伦兹力必须与电场力平衡．参考答案：磁感应强度的方向应垂直于纸面向内，大小为E/v【例5】、运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做。

解析：洛伦兹力。

荷兰物理学家洛伦兹首先提出了运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点，为纪念他，人们称这种力为洛伦兹力。

通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现。

试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.解析：伸开左手，使大拇指和其余四指垂直，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。

探究洛伦兹力★新课标要求（一） 知识与技能1、 知道什么是洛伦兹力。

2、 利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。

3、 知道洛伦兹力大小的推理过程。

4、 掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。

5、 理解洛伦兹力对电荷不做功。

6、 了解电视机显像管的工作原理。

（二） 过程与方法通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力。

（三） 情感、态度与价值观让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“推理一假设一实验验证”★教学重点1、 利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。

2、 掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。

★教学难点 1、 理解洛伦兹力对运动电荷不做功。

2、 洛伦兹力方向的判断。

★教学方法实验观察法、讲述法、分析推理法★教学用具：电子射线管、电源、磁铁、投影仪、投影片★教学过程（一）引入新课教师：（复习提问）前而我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题:若己知上图中：B-4. OX 10^2 T,导线长L=IO CnI , 1=1 AO 求：导线所受的安培力大小?-2-3AX X X XX X XJLX X X X XX X X学生上黑■板做，解答如下：X X X XXX■1XXX XX学生解答:（1）如图，判定安培力的方向F=BlL=4 JIOTJIAJO. 1 m=4 J 10 N（2）电流是如何形成的？ gg学生：电荷的定向移动形成电流。

教师：磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？ 学生：这个力可能是作用在运动电荷上的， 而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。

［演示实验］用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。

如图教师：说明电子射线管的原理：从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速， 长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。

学生：观察实验现象。

实验结果：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线 电子束运动轨迹发生了弯曲。

研究洛伦兹力3.5 研究洛伦兹力学案（粤教版选修3-1）一、洛伦兹力的方向1．__________________________称为洛伦兹力．2．洛伦兹力的方向用________定则来判断：伸开____手，使大拇指跟其余四个手指_____，且处于同一________内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向为________的方向，那么拇指所指的方向就是________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，方向跟沿相同方向运动的正电荷所受的力的方向________．二、洛伦兹力的大小安培力可以看作是大量运动电荷所受________的宏观表现，当电荷在________的方向上运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力f＝______.一、洛伦兹力的方向[问题情境]图1太阳发射出的带电粒子以300～1 000 km/s的速度扫过太阳系，形成“太阳风”(如图1所示)．这种巨大的辐射经过地球时，为什么不能直射地球？为什么会在地球两极形成绚丽多彩如同梦幻般的极光？1．什么是洛伦兹力？2．通过课本中的演示实验，我们得出什么结论？3．用左手定则判断洛伦兹力方向和用左手定则判断安培力方向时，左手的用法相同吗？[要点提炼]1．________电荷在磁场中所受的作用力称为洛伦兹力．2．洛伦兹力的方向可用________定则来判断：伸开________手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向________运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的________电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．3．运动的负电荷在磁场中所受的洛伦兹力方向为____________________________________________________________________________ _________________________.[问题延伸]由左手定则可知：洛伦兹力的方向与运动电荷的速度方向__________，所以洛伦兹力对带电粒子__________．二、洛伦兹力的大小[问题情境]1.洛伦兹力和安培力的关系是怎样的？2．洛伦兹力的大小如何确定？图23．根据图2回答“速度选择器”是如何选择速度的？[要点提炼]1．当v⊥B时洛伦兹力计算式为f＝__________.2．当v与B成θ角时，洛伦兹力的计算式为f＝qvBsin θ.3．当v∥B时，洛伦兹力的大小为________.例1图3中各图已标出磁场方向、电荷运动方向、电荷所受洛伦兹力方向三者中的两个，试标出另一个的方向．图3变式训练1图4如图4所示，将水平导线置于真空中，并通以恒定电流I.导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子的运动情况可能是()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运动例2图5如图5所示，摆球带负电荷的单摆，在一匀强磁场中摆动．匀强磁场的方向垂直于纸面向里．摆球在A、B间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力大小为F1，摆球加速度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉力大小为F2，摆球加速度大小为a2，则()A．F1＞F2，a1＝a2B．F1＜F2，a1＝a2 C．F1＞F2，a1＞a2D．F1＜F2，a1＜a2听课记录：变式训练2下列关于带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动的说法，正确的是()A．只要速度的大小相同，所受洛伦兹力的大小就相同B．如果把＋q改为－q，且速度反向而大小不变，则洛伦兹力的大小、方向都不变C．洛伦兹力方向一定与电荷运动的速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直D．当粒子只受洛伦兹力作用时，动能不变例3图6如图6所示，套在很长的绝缘直棒上的小球其质量为m，带电荷量是＋q，小球可在棒上滑动．将此棒竖直放在互相垂直、方向如图所示的匀强电场和匀强磁场中，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B.小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度．图7变式训练3质量为0.1 g的小物块，带有5×10－4 C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图7所示．物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面(设斜面足够长，取g＝10 m/s2)，问：(1)物块带何种电荷？(2)物块离开斜面时的速度为多少？【即学即练】1．关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是() A．F、B、v三者必定均保持垂直B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vC．B必定垂直于F，但F不一定垂直于vD．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B2．下列说法正确的是()A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用B．运。