第2节 洛伦兹力(赋能课—精细培优科学思维) 课标要求 学习目标 1.通过实验，定性认识洛伦兹力。2.能判断洛伦兹力的方向。3.会计算洛伦兹力的大小。4.能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。 1.知道什么是洛伦兹力，会计算洛伦兹力的大小，并会判断其方向。2.能用与洛伦兹力相关的证据解释一些物理现象。3.探究电子在洛伦兹力演示仪中的运动。4.进一步认识到电磁技术的应用对人类生活的影响。 一、磁场对运动电荷的作用 从安培力到洛伦兹力 1．洛伦兹力 (1)定义：磁场对_____的作用力。 (2)与安培力的关系：通电导线在磁场中受到安培力可以看成是大量运动电荷受到洛伦兹力的宏观表现。 2．洛伦兹力的大小 (1)公式：f＝_____。 (2)条件：电荷在垂直于_____方向上运动。 3．从安培力到洛伦兹力 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子数为n，每个自由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，垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示。 导线所受安培力F＝_____ 导线中的电流I＝_____ 导线中的自由电子总数N＝_____ 由以上各式可推得，每个电子所受洛伦兹力的大小为f＝＝_____。 4．洛伦兹力大小的一般表达式 当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度B的夹角为θ时，洛伦兹力的大小为f＝_____。 5．洛伦兹力的方向判定———左手定则 伸出左手，拇指与其余四指_____，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过_____，四指指向_____运动的方向，那么_____所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。 (1)正电荷所受洛伦兹力方向用左手定则判定，和安培力的方向判断方法类似。 (2)负电荷所受洛伦兹力的方向与正电荷相反。 二、带电粒子在匀强磁场中的运动 1．匀速圆周运动 带电粒子垂直于磁场方向射入时，由于洛伦兹力总与速度方向垂直，起到向心力的作用，所以带电粒子在匀强磁场中做_____运动。 2．匀速圆周运动的半径和周期 (1)半径：由qvB＝m得r＝。 (2)周期：由T＝得T＝。 3．霍尔效应 (1)导电薄板垂直于磁场方向。 (2)当导电薄板中有电流通过时，运动电荷会在洛伦兹力作用下向导电薄板的某一边偏移，由此便在导电薄板两边分别聚集正、负电荷，从而导电薄板两边间产生电压，如图所示。 [微情境·大道理] 1．一带负电的离子束沿图中箭头方向通过两磁极间时，它受到的洛伦兹力方向是怎样的？ 2．从图中可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。请判断以下说法的正误： (1)要使电子束打在荧光屏上的A点，偏转磁场的方向应垂直于纸面向里。( ) (2)要使电子束打在荧光屏上的B点，偏转磁场的方向应垂直于纸面向里。( ) (3)要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应先垂直于纸面向里逐渐增大。( ) 3．极光是“太阳风”中的高能带电粒子进入极地高层大气时，由于地磁场的作用，使得高能粒子向两极做螺旋运动，并且旋转半径不断减小。 试说明旋转半径不断减小的原因。 强化点(一) 洛伦兹力的方向 任务驱动 如图所示，电子向上射入垂直纸面向里的匀强磁场中，若电子仅受洛伦兹力作用，试判断电子偏转方向及速率如何变化？ [要点释解明] 1．决定洛伦兹力方向的三个因素 2．f、B、v三者方向间的关系 洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的平面，如图所示。 3．洛伦兹力的做功情况 洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化。但无论怎样变化，洛伦兹力都与电荷运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小。 [题点全练清] 1．带电粒子进入磁场时速度的方向和磁感应强度的方向如图所示 ... ...
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