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课件网) 第2节 洛伦兹力 知识 清单破 知识点 1 知识点 1 磁场对运动电荷的作用 1.洛伦兹力:物理学中,把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。 2.洛伦兹力的大小 (1)当v∥B时, f=0。 (2)当v⊥B时, f=qvB。 (3)当v与B成θ角时, f=qvB sin θ。 3.洛伦兹力与安培力的关系:安培力是洛伦兹力的宏观体现。 4.洛伦兹力的特点:洛伦兹力只改变速度方向,不改变速度大小,洛伦兹力不做功。 1.公式推导 通电直导线垂直于磁场放置,设导线的横截面积为S,导线中单位体积内所含自由电子数为n, 电子的电荷量大小为e,自由电子定向移动的平均速率为v,截取一段长度为l=vΔt的导线,这段 导线中所含有的自由电子数为N,则N=nSl=nSvΔt。 在Δt时间内,通过导线横截面的电荷量为Δq=neSvΔt。 通过导线的电流为I= =neSv。 知识点 1 知识点 2 从安培力到洛伦兹力 这段导线所受到的安培力F=IlB=neSv2BΔt。 每个自由电子所受到的洛伦兹力f= =evB。 2.洛伦兹力的方向判定———左手定则 伸出左手,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。负电荷的受力 方向与正电荷的相反。 1.运动性质:匀速圆周运动。 2.向心力:由洛伦兹力提供。 3.半径:由qvB=m 得r= 。 4.周期:T= ,T= 。 知识点 1 知识点 3 带电粒子在匀强磁场中的运动 1.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。 ( ) 运动电荷受洛伦兹力方向总与磁场方向垂直。 2.同一电荷,以相同大小的速度进入磁场,速度方向不同时,洛伦兹力的大小可能相同。( ) 3.洛伦兹力同电场力一样,可对运动电荷做正功或负功。 ( ) 洛伦兹力方向总与运动电荷的速度方向垂直,对运动电荷永不做功。 4.电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,速率越小,周期越大。 ( ) 电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速率无关。 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。 √ 疑难 情境破 疑难1 对洛伦兹力的理解 情境探究 极光出现于星球的高磁纬地区上空,是一种绚丽多彩的发光现象。而地球的极光是来自地球 磁层或太阳的高能带电粒子流(太阳风)使高层大气分子或原子激发(或电离)而产生的。由 于地磁场的作用,这些高能带电粒子以螺旋运动方式趋近于地磁的南北两极,所以极光常见 于高磁纬地区。极光产生的条件有三个:大气、磁场、高能带电粒子。这三者缺一不可。极 光不只在地球上出现,太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光。 问题1 从太阳射来的带电粒子为什么能在地球两极引起极光 提示 地球周围有地磁场,来自太阳的带电粒子到达地球附近会受到洛伦兹力的作用而向地 球两极运动,所以极光常见于高磁纬地区。 提示 问题2 假如我们在北极地区某处忽然发现正上方的高空出现了平行于地面的、沿逆时针方向的紫 色弧状极光(显示带电粒子的运动轨迹),则高速的带电粒子带正电还是带负电 提示 负电。在北极上空的磁场有竖直向下的分量,由地面上看带电粒子的运动轨迹沿逆时 针方向,则从上空看带电粒子的轨迹沿顺时针方向,由左手定则得粒子带负电。 提示 问题3 太阳风在地球上空环绕地球流动,以大约400 km/s的速度射入地球磁场。假如高速电子流以 与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则电子流在进入地球周围的空间时,稍向哪 个方向偏转 提示 在赤道附近,地磁场的方向由南指向北,电子带负电,由左手定则判断得,电子流将稍向 西偏转。 提示 问题4 我国科学考察队在两极进行科学观测时,记录下带正电的太空微粒平行于地面进入两极区域 上空,分别留下一段弯曲的轨迹,若垂直地面向下看,粒子在地磁场中的轨迹如 ... ...
