2 磁场对运动电荷的作用力 [科学探究] (1)洛伦兹 向下 (2)垂直于纸面向里 电子所受洛伦兹力与磁场方向垂直,与电子运动方向垂直,满足左手定则. 例1 D [解析] 根据左手定则可以判断,A图中的带电粒子所受的洛伦兹力方向向下,B图中的带电粒子所受的洛伦兹力方向向上,C图中的带电粒子所受的洛伦兹力方向垂直于纸面向外,D图中的带电粒子所受的洛伦兹力方向垂直于纸面向里,故D正确. 变式1 B [解析] 根据安培定则可知,通电长直导线在阴极射线管处产生的磁场方向垂直于纸面向外,由图可知电子束运动方向由右向左,根据左手定则可知电子束受到的洛伦兹力方向向下,所以向下偏转,故B正确. [科学推理] (1)IlB (2)时间t内通过横截面的电荷量Q=n·Svt·q,则电流I==nqSv. (3)这段导线中自由电荷的总数为N=nSl,F洛====qvB,所以洛伦兹力的表达式为F洛=qvB.这一结果仅适用于导线与磁场垂直的情况,即电荷的运动方向与磁场垂直. 例2 (1)qvB 方向垂直于v指向左上方 (2)qvB 方向垂直于纸面向里 (3)零 (4)qvB 方向垂直于v指向左上方 [解析] (1)因为v⊥B,所以F=qvB,方向垂直于v指向左上方. (2)v与B的夹角为30°,将v分解成垂直于磁场的分量和平行于磁场的分量,由于v⊥=vsin 30°,故F=qv⊥B=qvBsin 30°=qvB,方向垂直于纸面向里. (3)由于v与B平行,所以不受洛伦兹力. (4)因为v与B垂直,所以F=qvB,方向垂直于v指向左上方. 例3 1.03×10-12 [解析] 粒子所受的重力 G=mg=1.67×10-27×9.8 N=1.64×10-26 N 粒子所受的洛伦兹力 F=qvB=1.6×10-19×5×105×0.2 N=1.6×10-14 N 重力与洛伦兹力的大小之比==1.03×10-12 可见,带电粒子在磁场中运动时,洛伦兹力远大于重力,重力作用的影响可以忽略. [科学论证] 由于洛伦兹力的方向始终垂直于运动电荷的速度方向,所以洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小.洛伦兹力对运动电荷不做功. 例4 C [解析] 洛伦兹力虽不做功,但可以改变小球的运动状态(改变速度的方向),小球做曲线运动,在运动中某一位置受力如图所示,小球受到了斜向上的洛伦兹力的作用,小球在竖直方向 的加速度ay=
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