探究洛伦兹力 【学习目标】 1．通过实验在磁场中的偏转，认识洛伦兹力。 2．会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。 3．知道带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，并会推导其运动半径公式和周期公式。 【学习重难点】 判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。 【学习过程】 一、知识储备 （一）洛伦兹力的方向 1．磁场对通电导体有而电流是由 形成的。由此推断：磁场对通电导体的 ，是由 引起的。磁场对运动电荷的作用力称为 。 2．安培力的方向是跟 垂直的。由此推断，洛伦兹力的方向也应跟 和 垂直。判断洛伦兹力的方向应该根据 定则。 （二）洛伦兹力的大小 电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方向与磁感应强度方向垂直，那么粒子所受的洛伦兹力为f＝ （三）带电粒子的轨道半径和周期 1．当一个带电粒子垂直射入匀强磁场中时，带电粒子在 的作用下，将做 运动。 2．由qvB＝得，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径r＝，进一步得周期T＝。 二、合作探究 （一）洛伦兹力的方向 [问题设计] 如图1所示，我们用磁场对运动电荷的作用，不同方向的磁场对电子束径迹有不同影响。那么电荷偏转方向与磁场方向、电子运动方向的关系满足怎样的规律？ 图1 答案 左手定则。 [要点提炼] 1．洛伦兹力的方向可以判断，四指所指的方向为 的运动方向(或为负电荷运动的 )，拇指所指的方向就是运动的正电荷(负电荷)在磁场中所受 的方向。负电荷受力的方向与同方向运动的正电荷受力的方向 2．洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都 ，即洛伦兹力的方向总是垂直于 (但v和B的方向不一定垂直)。 由于洛伦兹力运动方向垂直，因此洛伦兹力对电荷 (填“做功”或“不做功”)，洛伦兹力只改变电荷 而不改变其 。 （二）洛伦兹力的大小 [问题设计] 如图2所示，将直导线垂直放入磁场自由电荷的电荷量为q，定向移动的速度为v，单位体积的自由电荷数为n，导线长度为L，横截面积为S，磁场的磁感应强度为B． 图2 （1）导线中的电流是多少？导线在磁场中所受安培力多大？ （2）长为L的导线中含有的自由电荷数为多少？如果把安培力看成是每个自由电荷所受洛伦兹力的合力，则每个自由电荷所受洛伦兹力是多少？ 答案 （1）I＝nqvS F＝BIL＝BnqvSL （2）N＝nSL f＝＝qvB [要点提炼] 1．洛伦兹力与安培力的关系 （1）安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现。而洛伦兹力是安培力的微观本质。 （2）洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功。 2．洛伦兹力的大小：f＝qvBsin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角。 （1）当电荷运动方向与磁场方向垂直时：f＝qvB； （2）当电荷运动方向与磁场方向平行时：f＝0； （3）当电荷在磁场中静止时：f＝0. 电荷在磁场中是否受洛伦兹力及洛伦兹力的大小与电荷的运动情况有关。 （三）研究带电粒子在磁场中的运动 [问题设计] 如图3所示的装置是用来演示电子在匀强磁场中运动轨迹的装置。 图3 （1）当不加磁场时，电子的运动轨迹如何？当加上磁场时，电子的运动轨迹如何？ （2）如果保持电子的速度不变，加大磁场的磁感应强度，圆半径如何变化？如果保持磁场的强弱不变，增大电子的速度，圆半径如何变化？ 答案 （1）是一条直线 是一个圆周 （2）半径减小 半径增大 [要点提炼] 1．带电粒子所受洛伦兹力与速度方向垂直，只改变速度方向，不改变速度大小，对运动电荷不做功。 2．沿着与磁场垂直的方向，在匀强磁场中做匀速圆周运动。向心力为洛伦兹力f＝qvB，由qvB＝可知半径r＝，又T＝，所以T＝。 [延伸思考] 由r＝知同一带电粒子，在同一匀强磁场中，半径r会随着速度的增大而增大，它的周期也会随着速度的增大而增大吗？ 答案 不会。由T＝，得出T＝与速度无关 ... ...
~~ 您好，已阅读到文档的结尾了 ~~
