5磁場對運動電荷的作用力

瑞典斯特哥爾摩的極光美國阿拉斯加州的極光北極極光德國下薩可森州極光南極極光冰島的極光5、運動電荷在磁場中受到的力人類首次拍到南北極光“同放光彩”奇景極光（Polarlight，aurora）是由于太陽帶電粒子（太陽風）進入地球磁場，在地球南北兩極附近地區(qū)的高空，夜間出現(xiàn)的燦爛美麗的光輝。在南極稱為南極光，在北極稱為北極光。陰極射線管陰極(—)玻璃管:抽成真空陽極(＋)擋板狹縫熒光板【實驗探究】磁場對運動電荷是否有作用力電子束的徑跡陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)結(jié)論：運動電荷在磁場中受到力的作用。這種力我們稱為洛倫茲力荷蘭物理學家洛倫茲（Lorentz，1853—1928）

洛倫茲——“我們時代最偉大最尊貴的人”。（一）、洛倫茲力：運動電荷在磁場中所受的力。磁場對通電導(dǎo)線的安培力，是作用在大量運動電荷上的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。

1．作用點：在運動電荷上

2．方向:

vB

如圖所示，電子以速度v垂直于磁場方向進入勻強磁場，我們用什么方法判斷出它在磁場中所受的洛倫茲力的方向呢？用左手定則判斷

一、洛倫茲力方向？洛倫茲力：運動電荷在磁場中所受的力。磁場對通電導(dǎo)線的安培力，是作用在大量運動電荷上的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)

1．作用點：在運動電荷上

2．方向:

用左手定則判斷

伸開左手，使拇指和其余四指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進入，并使四指指向正電荷運動的方向（或指向負電荷運動的反方向），這時拇指所指的方向就是運動電荷所受洛倫茲力的方向。洛倫茲力：運動電荷在磁場中所受的力。磁場對通電導(dǎo)線的安培力，是作用在大量運動電荷上的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)

1．作用點：在運動電荷上

2．方向:

用左手定則判斷

如圖所示，一段導(dǎo)體中的電流是由正電荷定向移動形成的，請同學們判斷定向移動的正電荷所受洛倫茲力的方向。vabSB洛倫茲力：運動電荷在磁場中所受的力。磁場對通電導(dǎo)線的安培力，是作用在大量運動電荷上的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)

1．作用點：在運動電荷上

2．方向:

用左手定則判斷

vF洛abF安S如圖所示，一段導(dǎo)體中的電流是由正電荷定向移動形成的，請同學們判斷定向移動的正電荷所受洛倫茲力的方向。

B通電導(dǎo)體所受安培力方向如何？B+V+V+V思考：下列電荷位于磁場中受到洛倫茲力嗎？為什么？+V=0VBVv1v2VB+洛倫茲力F與v、B三者間的方向關(guān)系BF+FFF與B垂直，與V垂直，F(xiàn)垂直于B與V所決定的平面。思考：洛倫茲力對帶電粒子做功嗎？BVF?+q?FVBF垂直紙面向外V?+練一練負電荷垂直紙面向里洛倫茲力：運動電荷在磁場中所受的力。磁場對通電導(dǎo)線的安培力，是作用在大量運動電荷上的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)

1．作用點：在運動電荷上

2．方向:

用左手定則判斷

vF洛abF安LS3．大小:

垂直勻強磁場B放置、長為L的一段導(dǎo)線，當通過的電流為I時，它所受的安培力F安=BIBILF安=BIL洛倫茲力的大小

設(shè)有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，導(dǎo)線每單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的磁場中.問題］這段導(dǎo)線中電流I的微觀表達式是多少？I的微觀表達式為I=nqSv［問題］這段導(dǎo)體所受的安培力為多大？F安=BIL［問題］這段導(dǎo)體中含有多少自由電荷數(shù)？這段導(dǎo)體中含有的電荷數(shù)為nLS.［問題］每個自由電荷所受的洛倫茲力大小為多大？安培力可以看作是作用在每個運動上的洛倫茲力F的合力，這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)為nLS,所以

F=F安/nLS=BIL/nLS=nqvSLB/nLS=qvBF洛=qvB洛倫茲力：運動電荷在磁場中所受的力。磁場對通電導(dǎo)線的安培力，是作用在大量運動電荷上的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)

1．作用點：在運動電荷上

2．方向:

用左手定則判斷

vF洛abF安LS3．大小:

BI當運動電荷運動方向與磁感應(yīng)強度方向成任意角度θ時，運動電荷垂直于磁場方向進入勻強磁場時,

思考與討論：①

v=0，

F=

。

0

②θ=0，F(xiàn)=

。0

F=qvBF=qvBsinθF=qvBsinθ對洛倫茲力的理解1.（2009·廣東高考）帶電粒子垂直勻強磁場方向運動時，會受到洛倫茲力的作用.下列表述正確的是（）A.洛倫茲力對帶電粒子做功B.洛倫茲力不改變帶電粒子的動能C.洛倫茲力的大小與速度無關(guān)D.洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向課堂練習【解析】選B.帶電粒子在磁場中受到的洛倫茲力始終與其運動方向垂直，故洛倫茲力不會對帶電粒子做功，即不改變帶電粒子的動能，也不改變帶電粒子的速度大小，只改變其速度方向，A、D錯，B對.據(jù)F=qvB知,洛倫茲力大小與帶電粒子的速度大小有關(guān)，C錯.B2.關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F、磁感應(yīng)強度B和粒子速度v三者方向之間的關(guān)系，下列說法正確的是（）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、v，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B【解析】選B.本題考查公式F=qvB中各物理量的關(guān)系.由左手定則可知F⊥B,F⊥v,B與v可以不垂直,故B正確，A、C、D錯誤.課堂練習B3.（2010·福建師大附中高二檢測）如圖所示,一個帶正電的物體,從固定的粗糙斜面頂端沿斜面滑到底端時的速度為v,若加上一個垂直紙面向外的勻強磁場,則物體沿斜面滑到底端時的速度（）A.變小B.變大C.不變D.不能確定【解析】選B.加上勻強磁場后,物體向下運動時受到一個垂直斜面向上的洛倫茲力,物體對斜面的壓力變小,所受摩擦力變小,克服摩擦力做功減少,由動能定理知,加上磁場后,物體到達斜面底端時的動能變大,速度變大,B正確.B課堂練習4.（2010·杭州高二檢測）每時每刻都有大量宇宙射線向地球射來，地磁場可以改變射線中大多數(shù)帶電粒子的運動方向，使它們不能到達地面，這對地球上的生命有十分重要的意義.假設(shè)有一個帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來,在地磁場的作用下,它將（）A.向東偏轉(zhuǎn)B.向南偏轉(zhuǎn)C.向西偏轉(zhuǎn)D.向北偏轉(zhuǎn)【解析】選A.赤道附近的地磁場方向水平向北,一個帶正電的射線粒子豎直向下運動時,據(jù)左手定則可以確定,它受到水平向東的洛倫茲力,故它向東偏轉(zhuǎn),A正確.A課堂練習++帶正電的宇宙射線粒子射向地球5、質(zhì)量為0.1g的小物塊，帶有5×10-4C的電荷量，放在傾角為30°的絕緣光滑斜面上，整個斜面置于0.5T的勻強磁場中，磁場方向如圖所示，物塊由靜止開始下滑，滑到某一位置時，物塊開始離開斜面（設(shè)斜面足夠長，g=10m/s2）問：（1）物塊帶電性質(zhì)？（2）物塊離開斜面時的速度為多少？（3）物塊在斜面上滑行的最大距離是多少？【標準解答】（1）由左手定則可知物塊帶負電荷.（2）當物塊離開斜面時，物塊對斜面壓力為0，受力如圖所示，則：qvB