星火教的育优秀案例--高三物理复习 磁场.doc

十四、磁　场 洛伦兹力： 1、概念：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做洛伦兹力。 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。 2、洛伦兹力的方向 洛伦兹力方向的判断──左手定则 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。 运动的负电荷在磁场中所受的洛伦兹力，方向跟正电荷受的力相反。在用左手定则判断时，若四指指向是电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。 3、洛伦兹力的大小 (1)洛伦兹力的推导 若有一段长度为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为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中。 这段导体所受的安培力为F安＝BIL 电流强度I的微观表达式是I＝nqSv 这段导体中含有的电荷数为nLS 每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为F＝＝＝＝qvB (2)洛伦兹力公式：F＝qvB 公式中各量的单位：F为N，q为C，v为m/s，B为T。 (3)适用条件 电荷的运动方向与磁场方向垂直，即v⊥B。 若v与B方向成某一角度θ时，洛沦兹力的分式为：F＝qvBsinθ。 说明：①θ角为电荷运动方向和磁场方向的夹角； ②θ＝90°时F＝qvB；θ＝0°时F＝0。 ③因为B为矢量，Bsinθ为B在垂直于v方向上的分量；Bcosθ为B沿v方向上的分量。 ④因为v为矢量：F＝qvBsinθ可写成F＝qBvsinθ。vsinθ理解为v在垂直于B方向上的分量。 例题讲解：电子的速率v＝3×106 m/s，垂直射入B＝0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？ F＝qvB＝1.60×10－19×3×106×0.10N＝4.8×10－14 N。 例题讲解：来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将（　　　） A．竖直向下沿直线射向地面 B．相对于预定地面向东偏转 C．相对于预定点稍向西偏转 D．相对于预定点稍向北偏转 分析：B项正确。地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核带正电，根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东。 4、洛伦兹力的特点 (1)运动的电荷才在可能受到洛伦兹力，静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力。 (2)洛仑兹力的大小和方向都与带电粒子运动状态有关洛仑兹力对运动电荷不做功，不会改变电荷运动的速率。 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 B．使磁场以速率 ，向上移动 C．使磁场以速率，向右移动 D．使磁场以速率，向左移动 解析：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不可能；磁场向上移动相当于电荷向下运动，受洛伦兹力向右，也不可能平衡重力，故B、CV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，则v＝，选项 D正确 例题讲解： 单摆摆长L，摆球质量为m，带有电荷＋q，在垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中摆动，当其向左、向右通过最低点时，线上拉力大小是否相等？ 解析：摆球所带电荷等效于一个点电荷，它在磁场中摆动时受到重力mg，线的拉力F与洛伦兹力 ，由于只有重力做功，及机械能守恒，所以摆球向左、向右通过最低点时的速度大小是相同的，设为V，向在通过最低点时洛仑兹力 竖直向下，根据牛顿第二定律，如图有 ??? 故有 的竖直向上，而大小仍为qvB，同理可得 显然F1＞F2 随堂练习 1、如图中表示的是磁场B、正电荷运动方向v和磁场对电荷作用力F的关系图，这四个图中画得较正确的是（其中B、f 、v两两垂直） 2、下列说法中正确的是： A、运动电荷在磁感强度不为零的地方，一定受到洛仑兹力的作用； B、运动电荷在某处不受洛仑兹力的作用，则该处的磁感强度一定为零； C、洛仑兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的动量； D、洛仑兹力对带电粒子不做功。 3、下列有关带电粒子运动的说法中正确的是（不考虑重力）： A、沿着电场线方向飞入匀强电场，动能、动量都发生变化； B、沿着磁感线方向飞入匀强磁场，动能、动量都不变； C、垂直于磁感线方向飞入匀强磁场，动能、动量都变化； D、垂直于磁感线方向飞入匀强磁场，动量不变，动能变化。 4、如图所示，有一磁感强度为B，