磁场对运动电荷的作用力

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1、教学内容：第四节磁场对运动电荷的作用力【基础知识精讲】1.洛伦兹力的大小和方向运动电荷在磁场中受到磁场的作用力叫洛伦兹力，其大小为F＝qυB，各量的单位分别为N、C、m/s、T.物理意义是：当电荷沿垂直于磁场的方向运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力F等于电荷电量q、速度υ、磁感应强度B三者的乘积.洛伦兹力的方向用左手定则判断：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，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，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向.注意：判断负

2、电荷所受的洛伦兹力的方向时，四个手指的方向要与负电荷的运动方向相反.2.洛伦滋力的特性①洛伦兹力的方向既与电荷的运动方向垂直，又与磁场方向垂直，即F垂直于υ和B所在平面.②由于洛伦兹力F的方向始终与速度υ的方向垂直，所以洛伦兹力对带电粒子不做功.③洛伦兹力实际上是磁场对通电导体作用的微观表现.即F安＝NF.(N为通电导体中自由电荷的总数)【重点难点解析】重难点：洛伦兹力的大小和方向，带电粒子在匀强磁场中的运动规律.例在竖直向下的匀强电场和水平方向的匀强磁场垂直相交的区域里，一带电粒子从a点由静止开

3、始沿曲线abc运动到c点时，速度又变为零，b点是运动中能够到达的最高点，如图所示；若不计重力，下列说法中正确的是()A.粒子肯定带负电，磁场方向垂直于纸面向里B.a、c点处在同一条水平线上C.粒子通过b点时速率最大D.粒子达到c点后将沿原路径返回到a点解析运动中的带电粒子受电场力和洛伦兹力作用.根据题意，在a点时，粒子的速度为零，洛伦兹力为零，在电场力作用下，由静止开始向上运动，由于电场方向向下，可知粒子一定带负电.运动起来以后向右偏转，根据左手定则可以判断磁场方向垂直于纸面向里.所以，选择项A是

4、正确的.粒子在运动过程中，所受洛伦兹力方向总与粒子的运动方向垂直，洛伦兹力不做功，不改变粒子的运动速率，其作用只是改变速度方向.可见，粒子沿abc曲线运动过程中只有电场力做功.由a到b时，电场力做正功，电势能转化为动能；由b到c时，电场力做负功，动能转化为电势能；带电粒子在a点与c点的速度都为零，它在这两点的电势能相等，即a、c点处在同一个等势面上.所以，粒子通过b点时动能最大、速度最大；a、c点处在垂直于电场线的同一个水平面(等势面)上.选项B、C也正确.粒子到达c点后，应重复原来由a经b到c的

5、运动过程中，不会沿原路径返回.可见，本题选项A、B、C正确，D错误.【难题巧解点拨】例1如图所示，有一带正电小球在光滑、绝缘的大球面内小幅度地来回滑动.现在空间加一垂直纸面向里的匀强磁场，则A.洛伦兹力对小球不做功B.洛伦兹力对小球不产生冲量C.洛伦兹力不影响小球振动周期D.洛伦兹力只改变小球速度方向，不改小球速度大小解析(1)洛伦兹力方向总与速度方向垂直，小球在洛伦兹力方向上无位移积累，因而：①洛伦兹力不做功，洛伦兹力也就不会改变小球速度大小.②由于洛伦兹力方向总垂直速度方向，所以洛伦兹力对小球

6、不会提供回复力，小球在振动中回复力仍由重力沿切向分力提供，因而洛伦兹力的出现不影响小球振动周期.③洛伦兹力虽然不做功，但洛伦兹力在时间上有积累，因而产生了冲量.故本题答案为ACD.评注带电体在磁场中所受的洛伦兹力方向总与其速度方向垂直，学习时注意领会其特点.例2如图所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中.现给滑环施以一个水平向右的瞬时冲量，使其由静止开始运动，则滑环在杆上的运动情况可能是()A.始终作匀速运动B.开始作减速运动，最后静止于杆上

7、C.先作加速运动，最后作匀速运动D.先作减速运动，最后作匀速运动解析带电滑环向右运动所受洛伦兹力方向向上，其大小与滑环初速度大小有关.由于滑环初速度的大小未具体给定，因而洛伦兹力与滑环重力可出现三种不同的关系：(1)当洛伦兹力等于重力，则滑环作匀速运动；(2)当洛伦兹力开始小于重力，滑环将作减速运动，最后停在杆上.(3)当洛伦兹力开始时大于重力，滑环所受的洛伦兹力随速度减小而减小，滑环与杆之间挤压力将逐渐减小，因而滑环所受的摩擦力减小，当挤压力为零时，摩擦力为零，滑环作匀速运动.评注洛伦兹力随速度

8、而变化，会导致其它力随之发生变化.在具体分析中应处理好运动和力之间关系.【课本难题解答】课本第152页(2)A不正确.如果速度的方向变了，所受洛伦兹力的方向也会变.B正确.速度不变即速度的大小和方向都不变.根据F＝qυB可知洛伦兹力的大小不变；因为-Q受力方向和+Q受力方向相反，可见洛伦兹力的方向将反向.C正确.由于速度不变，故F的大小不变；根据左手定则可知，当B反向时，洛伦兹力的方向将反向.【命题趋势分析】1.带电粒子所受洛伦兹力的方向.2.带电粒子所受洛伦兹力的大小的计算.【典