20xx教科版高中物理選修3-13-4磁場對運動電荷的作用洛倫茲力(存儲版)
【正文】 向總是垂直于電荷運動方向和磁場方向所決定的平面， F 、 B 、 v 三者的方向關(guān)系是： F ⊥ B ， F ⊥ v ，但 B 與v 不一定垂直． ② 洛倫茲力的方向隨電荷的運動方向的變化而變化．但無論怎么變化，洛倫茲力都與運動方向垂直． 二、帶電粒子在磁場中的運動 1 ． 運動軌跡 ( 1 ) 勻速直線運動：帶電粒子的速度方向與磁場方向平行 ( 相同或相反 ) ，此時帶電粒子所受洛倫茲力為 ，粒子將以速度 v 做勻速直線運動． ( 2 ) 勻速圓周運動：帶電粒子垂直射入勻強磁場，由于洛倫茲力始終和運動方向垂直，因此，帶電粒子速度大小不變，但是速度方向不斷在變化，所以帶電粒子做 運動，洛倫茲力提供 ． 0 勻速圓周 向心力 2 ． 軌跡半徑和周期 由 F 向 ＝ F 洛 得 q v B ＝ mv 2R ，所以有 R ＝m vqB ， T ＝2π mqB . 1 ． 決定洛倫茲力方向的因素有三個 ：電荷的電性 ( 正、負 ) 、速度方向、磁感應(yīng)強度的方向．當電荷電性一定時，其他兩個因素中，如果只讓一個因素相反，則洛倫茲力方向必定相反；如果同時讓兩個因素相反， 則洛倫茲力方向?qū)⒉蛔儯? 洛倫茲力 2 ． 洛倫茲力可以是恒力 ( 大小、方向均不變 ) ，也可以是變力，有三種變化方式： ( 1 ) 只有大小變化． ( 2 ) 只有方向變化． ( 3 ) 大小、方向同時變化． 出現(xiàn)以上各種情況均與運動電荷的速度變化情況相對應(yīng)． 3 ． 洛倫茲力和電場力的比較 對應(yīng)力 內(nèi)容 項目 洛倫茲力 F 電場力 F 大小 F洛 ＝ qvB(v⊥ B) F＝ qE 與速度關(guān)系 v＝ 0或 v∥ B， F洛 ＝ 0 與速度的有無、方向均無關(guān) 力方向與場方向的關(guān)系 一定是 F洛 ⊥ B， F洛⊥ v，與電荷電性無關(guān) 正電荷與電場方向相同，負電荷與電場方向相反 做功情況 任何情況下都不做功 可能做正功、負功、也可能不做功 力 F為零時場的情況 F洛 為零， B不一定為零 F為零 E一定為零 作用效果 只改變電荷運動的速度方向，不改變速度大小 既可以改變電荷運動的速度大小，也可以改變電荷運動的方向 4. 洛倫茲力與安培力的區(qū)別與聯(lián)系 ( 1 ) 區(qū)別 ① 洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)． ② 盡管安培力是自由電荷定向移動時受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但也不能認為安培力就簡單地等于所有定向移動電荷所受洛倫茲力的和 ，一般只有當導(dǎo)體靜止時才能這樣認為． 1 ．試判斷下圖中帶電粒子所受洛倫茲力的方向向上的是 ( ) 解析： A 圖中帶電粒子受力方向向上； B 圖中帶電粒子受力方向向外； C 圖中帶電粒子受力方向向左； D 圖中帶電粒子受力方向向里． 答案： A 1 ． 在勻強磁場中的圓周運動 在研究帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動規(guī)律時，要著重把握 “ 一找圓心，二找半徑 R ＝m vqB，三找周期 T ＝2π mBq或時間 ”的基本方法和規(guī)律． 帶電粒子在磁場中的運動 (1 ) 圓心的確定 在實際問題中圓心位置的確定極為重要，通常有兩種方法： ① 已知入射方向和出射方向時，可通過入射點和出射點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌跡的圓心 ( 如圖 3 － 4 － 2 所示，圖中 P 為入射點， M 為出射點 ) ． 圖 3 － 4 － 2 圖 3 － 4 － 3 ② 已知入射方向和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作連線的中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌跡的圓心 ( 如圖 3 － 4 － 3 所示， P 為入射點， M 為出射點 ) ． ( 2 ) 半徑的確定 利用平面 幾何關(guān)系，求出該圓的可能 半徑 ( 或圓心角 ) ，并注意以下兩個重要的 幾何特點： 圖 3－ 4－ 4 ① 粒子速度的偏向角 ( φ ) 等于回旋角 ( α ) ，并等于 AB 弦與切線的夾角 ( 弦切角 θ ) 的 2 倍 ( 如圖 3 － 4 － 4 ，即 φ ＝ α ＝ 2 θ ＝ ωt . ② 相對的弦切角 ( θ )
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