【正文】 平移C、 以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng)（小于）D、 以ad為軸轉(zhuǎn)動(dòng)（小于）例 如圖所示的線框，面積為S，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，B的方向與線框面成角，當(dāng)線框面沿順時(shí)針轉(zhuǎn)過時(shí)，磁通量的變化量為多少？2）、 磁通量變化的方式：A. 只有磁場發(fā)生變化：B. 只有面積發(fā)生變化：C. 其它原因造成磁通量的變化：第四節(jié) 磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用——洛侖茲力一、 洛侖茲力觀察與思考：見教材94頁（沒有實(shí)驗(yàn)儀器時(shí)的等效處理：如圖所示，讓帶正電的微觀粒子以初速度豎直向下垂直進(jìn)入水平向里的勻強(qiáng)磁場，發(fā)現(xiàn)粒子的軌跡向右偏轉(zhuǎn)，說明粒子不止受重力作用，粒子所在空間除了重力場外只有磁場，所以磁場一定對運(yùn)動(dòng)粒子有大致向右的磁場力，物理學(xué)中把磁場對帶電粒子的磁場力叫做洛侖茲力.） 定義：磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的磁場力 洛侖茲力的大小及范圍：1）、 帶電粒子的速度方向與磁場方向平行時(shí)，不受洛侖茲力.理論探究：教材95頁結(jié)論：2）、 帶電粒子的速度方向與磁場方向垂直時(shí)，所受洛侖茲力最大，其中為粒子瞬時(shí)速度的大小. 若帶電粒子的速度方向與磁場斜交，令速度方向與磁場方向的夾角為，則可以將帶電粒子的速度往平行和垂直于磁場的方向進(jìn)行分解，此時(shí)，由于，故：3）、 帶電粒子的速度方向與磁場斜交時(shí)，所受洛侖茲力的大小間于零和最大值之間.4）、 一般情況下，同一粒子受到的重力遠(yuǎn)小于洛侖茲力，所以對在磁場中運(yùn)動(dòng)的帶電粒子進(jìn)行受力分析時(shí)往往忽略重力. 在推導(dǎo)洛倫茲力公式的過程中，通電導(dǎo)線中大量運(yùn)動(dòng)電荷受到的洛倫茲力就是整根導(dǎo)線受到的安培力，由此，我們可以得出洛倫茲力與安培力之間的關(guān)系.二、 洛倫茲力與安培力的關(guān)系：通電導(dǎo)線中大量運(yùn)動(dòng)電荷受到的洛倫茲力的合力就是安培力. 洛侖茲力的方向：1）、 左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余并攏的四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓（原磁場的）磁感線穿入手心，并使伸直的四指指向正電荷的速度方向（負(fù)電荷速度的反方向），大拇指所指的方向就是洛倫茲力的方向.2）、 左手定則的適用條件：的情形；3）、 洛侖茲力方向的特點(diǎn)：洛侖茲力的方向既跟磁場方向垂直，又跟電荷的速度方向垂直；也就是說，.4）、 左手定則的推論：磁場方向和速度方向以及洛倫茲力方向三個(gè)方向中，保持一個(gè)方向不變，改變第二個(gè)方向，則第三個(gè)方向必然相反；改變?nèi)齻€(gè)方向中的任意兩個(gè)，第三個(gè)方向不變. 洛倫茲力對能量和運(yùn)動(dòng)的影響1）、 洛侖茲力不做功2）、 洛侖茲力雖然不做功，但它可以影響帶電粒子的軌跡、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、速度方向.例 如圖，B為垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，、光滑、絕緣的桌面上的A點(diǎn)以初速度V0向右拋出，并落在水平地面上，歷時(shí)t1，水平位移為S1；然后撤去磁場，讓小球從A點(diǎn)以相同的初速度V0向右拋出（高度h較?。瑲v時(shí)t2，：（ABD）A、S1＞S2 B、t1＞t2 C、兩次落地速度相同 D、兩次落地動(dòng)能相同分析與解答：令洛侖茲力與豎直方向的夾角為，由題意得不斷增大，由于洛侖茲力不做功，只有重力做正功，速度不斷增大，洛侖茲力的存在使得小球有一個(gè)水平向右的加速度不斷增大的加速分運(yùn)動(dòng)，豎直方向的分運(yùn)動(dòng)比自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度小，所以小球在磁場中的運(yùn)動(dòng)比自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間更長，水平分位移更大，落地速度的方向不同，由于洛侖茲力不做功，故落地時(shí)的動(dòng)能相同例 帶正電荷q的小球從水平面上以豎直向上的初速度拋出，在圖甲中上升的最大高度為，在圖乙中上升的最大高度為，在圖丙中上升的最大高度為，則關(guān)于、的關(guān)系可能正確的是（ D ）A、 B、 C、 D、分析與解答：丙圖中的小球在豎直方向上只受重力做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，在水平方向上在電場力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其豎直分運(yùn)動(dòng)同圖甲中的小球的運(yùn)動(dòng)相同，重力和洛倫茲力提供向心力，其速度一定不為零，剩余的動(dòng)能不能繼續(xù)轉(zhuǎn)化為重力勢能，上升的最大高度小于圖甲中小球能達(dá)到的最大高度.三、 洛侖茲力與電場力的比較 是否受力不同：靜電場對運(yùn)動(dòng)電荷、靜止電荷都有電場力的作用，磁場對速度方向不平行于磁場的運(yùn)動(dòng)電荷才有洛侖茲力作用，對速度方向平行于磁場的運(yùn)動(dòng)電荷和靜止電荷都沒有洛侖茲力作用 力是否恒定：勻強(qiáng)電場中的電荷受到電場力是恒定的；但在勻強(qiáng)磁場中，隨著帶電粒子的速度方向的變化，洛侖茲力的方向一定是變化的. 力的方向是否變化：電場力的方向與電場方向共線，正電荷的電場力方向就是電場的方向；但運(yùn)動(dòng)電荷的洛侖茲力的方向永遠(yuǎn)與磁場方向垂直； 力是否做功：電場力可能對電荷做功；但洛侖茲力對運(yùn)動(dòng)電荷永不做功.四、 （不計(jì)重力的）帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)一）、 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的軌跡 當(dāng)帶電粒子的速度方向與磁場方向平行時(shí)，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是直線（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）； 當(dāng)帶電粒子的速度方向與磁場方向垂直時(shí)，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）；帶電粒子的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)呢？我們從理論上進(jìn)行探究. 如圖所示，以電子為例，當(dāng)電子以速度v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場時(shí)，受到洛侖茲力作用，由于電子所受重力遠(yuǎn)小于它受到的洛侖茲力，故忽略電子所受重力.（）電子的速度v和它受到的洛倫茲力的方向都在跟勻強(qiáng)磁場垂直的平面內(nèi)，沒有任何力使電子離開速度v和洛侖茲力所決定的平面（黑板平面），所以，對電子不做功，根據(jù)動(dòng)能定理，電子運(yùn)動(dòng)的速率不變，所受洛侖茲力（F=qvB）大小也不變，洛倫茲力只改變電子的運(yùn)動(dòng)方向.（）即電子只受一個(gè)大小不變、電子在勻強(qiáng)磁場和速度決定的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力提供洛侖茲力. 當(dāng)帶電粒子的速度方向與磁場方向斜交時(shí)，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是螺旋線.二）、 （不計(jì)重力的）帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場的運(yùn)動(dòng)形式：勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力提供向心力.三）、 （不計(jì)重力的）帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：（一）、 圓心位置O的確定 由于洛侖茲力提供帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，故圓心一定在洛侖茲力的交點(diǎn)上. 原則：圓心在洛侖茲力的交點(diǎn)上. 方法：1）、 .2）、 .3）、 .（二）、 半徑R大小帶電粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，速率為v，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力剛好等于需要的向心力，由得，由此可得：與粒子的比荷成反比，R與v成正比，與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比（當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)速度v突然增大時(shí)，粒子需要的向心力大于此時(shí)的洛侖茲力，粒子要做離心運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)半徑R增大，任然出現(xiàn)增大后的洛倫茲力等于增大后的需要的向心力而做半徑R更大、半徑R也增大；當(dāng)磁場B突然變強(qiáng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷受到的洛侖茲力增大，洛侖茲力大于需要的向心力，粒子做靠心運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)半徑R減小，需要的向心力增大，任然出現(xiàn)增大后的洛倫茲力等于增大后的需要的向心力而做半徑更小、半徑R減?。?（三）、 運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的確定周期T：由和圓周運(yùn)動(dòng)周期的定義式可得：，由此可得：T與粒子的比荷（）成反比，與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比，與速度v、（）和磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變的情況下，帶電粒子運(yùn)動(dòng)速度v變大時(shí)，需要的向心力大于洛侖茲力，粒子做離心運(yùn)動(dòng)，根據(jù)前面的分析可得，粒子任然做半徑R更大，周長2R更長，速度v更大的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)得，在v和R都增大的情況下，周期T保持不變，所以周期T與速度v、半徑R無關(guān).運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的確定：（1）三個(gè)角度及其關(guān)系：A、圓心角：圓弧兩端與圓心連線的夾角B、偏向角：初速度方向到末速度方向的夾角C、弦切角：圓弧對應(yīng)的弦與初速度方向的夾角D、三個(gè)角度之間的關(guān)系：偏向角等于對應(yīng)的圓心角，等于對應(yīng)弦切角的2倍.（2）、運(yùn)動(dòng)時(shí)間：A、（為圓弧軌跡對應(yīng)的以角度制表示的圓心角）或（為圓弧軌跡對應(yīng)的以弧度制表示的圓心角）B、：弧長，：線速度四）、 帶電粒子在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)形式的比較勻強(qiáng)電場勻強(qiáng)磁場運(yùn)動(dòng)形式的比較勻變速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)螺旋線運(yùn)動(dòng)五、 地磁場：教材84頁圖3116 地磁場：地球本身在附近的空間產(chǎn)生的磁場. 地磁場的分布規(guī)律：1）、 ，地磁的南極在地理的北極附近，地磁南、北極的連線偏離地軸約為2）、 磁傾角：地磁場與對應(yīng)點(diǎn)水平面所成的夾角，不同位置的磁傾角一般不同.3）、 地磁場B的水平分量總是從南到北，而豎直分量則南北相反，在南半球豎直向上，在北半球豎直向下.4）、 在赤道平面內(nèi)，距離地球表面相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，且方向?yàn)閺哪系奖钡乃椒较? 地磁場是非常弱的磁場. 地磁場能阻擋宇宙射線，使地球上的生物免遭高能宇宙射線的輻射；通信，航天，以及探礦都有重要意義.例1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)（電流能夠產(chǎn)生磁場），為了較明顯地展示電流的磁效應(yīng)，可以在小磁針的正上方放置一根通電直導(dǎo)線，那么導(dǎo)線的方向應(yīng)該為南北走向，還是東西走向？第五節(jié) 洛侖茲力的運(yùn)用一、 （不計(jì)重力的）帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域內(nèi)的偏轉(zhuǎn) 如果磁場的邊界是直線或者圓弧，則粒子以跟磁場邊界成多大的角度射入磁場，速度與圓弧的夾角指的是速度與圓弧在該點(diǎn)切線方向之間的夾角. 特殊情形：沿著圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的半徑入射，令圓形勻強(qiáng)磁場的半徑為r，質(zhì)量為m，電量為q（不計(jì)重力）的帶電粒子以速度垂直磁場方向進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，令偏向角為，則有，可見，對于一定的帶電粒子（m、q一定），可以通過調(diào)節(jié)B和的大小來控制粒子的偏向角. 典型的極值問題：同種帶電粒子以相同的速率從同一點(diǎn)沿不同方向垂直射入圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場時(shí)，入射點(diǎn)與出射點(diǎn)對應(yīng)弦長為圓形磁場區(qū)域的直徑時(shí)，軌跡的弧長最長，偏向角（圓心角）最大（，其中r為圓形磁場區(qū)域的半徑，R為帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑），運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長.例 同一種帶電粒子以不同速度垂直射入勻強(qiáng)磁場中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則由圖可知（1）帶電粒子進(jìn)入磁場的速度值有幾個(gè)？（2）這些速度的大小關(guān)系為例 如上圖所示，假設(shè)板間距離為d，通道的橫截面積為S，通道內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，正、負(fù)離子電量為，射入速度為v，外接電阻R，：（1）、 圖中哪個(gè)板是正極（2）、 發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢是多少？（3）、 該發(fā)電機(jī)的總功率