高二物理研究洛倫茲力-閱讀頁(yè)
2024-12-02 18:07本頁(yè)面
【正文】 2 0 0 m / s 洛倫茲力方向的討論 1 ．決定洛倫茲力方向的因素有三個(gè)：電荷的電性 ( 正、負(fù) ) 、速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向．當(dāng)電荷電性一定時(shí)，其他兩個(gè)因素中，如果只讓一個(gè)因素相反，則洛倫茲力方向必定相反；如果同時(shí)讓兩個(gè)因素相反，則洛倫茲力方向?qū)⒉蛔儯? 2 ．在研究電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直的情況時(shí)，由左手定則可知，洛倫茲力的方向既與磁場(chǎng)方向垂直，又與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直，即洛倫茲力垂直于 v 和 B 兩者所決定的平面． 3 ． ( 1 ) 判斷負(fù)電荷 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受洛倫茲力的方向，四個(gè)手指要指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向． ( 2 ) 電荷運(yùn)動(dòng)的速度 v 和 B 不一定垂直，但洛倫茲力一定垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 和速度 v . 【例 1 】 如圖 3 5 5 所示，在真空中，水平導(dǎo)線中有恒定電流I 通過(guò)，導(dǎo)線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同，則質(zhì)子可能的運(yùn)動(dòng)情況是 ( ) 圖 3 5 5 A ．沿路徑 a 運(yùn)動(dòng) B ．沿路徑 b 運(yùn)動(dòng) C ．沿路徑 c 運(yùn)動(dòng) D ．沿路徑 d 運(yùn)動(dòng) 解析： 由安培定則，電流在下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向指向紙外，由左手定則，質(zhì)子剛進(jìn)入磁場(chǎng) 時(shí)所受洛倫茲力方向向上．則質(zhì)子的軌跡必定向上彎曲，因此 C 、 D 必錯(cuò)；由于洛倫茲力方向始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，故其運(yùn)動(dòng)軌跡必定是曲線，則 B 正確，A 錯(cuò)誤． 答案： B 每時(shí)每刻都有大量帶電的宇宙射線向地球射來(lái)，地球磁場(chǎng)可以有效地改變這些射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使它們不能到達(dá)地面，這對(duì)地球上的生命有十分重要的意義．假設(shè)有一個(gè)帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來(lái) ( 如圖 3 5 6 所示，地球由西向東轉(zhuǎn)，虛線表示地球自轉(zhuǎn)軸，上方為地球北極 ) ，在地球磁場(chǎng)的作用下，它將 ( ) A ．向東偏轉(zhuǎn) B ．向南偏轉(zhuǎn) C ．向西偏轉(zhuǎn) D ．向北偏轉(zhuǎn) 圖 356 解析： 地球表面地磁場(chǎng)方向由南向北，帶正電的粒子自赤道上空下落過(guò)程所受洛倫茲力可由左手定則判知向東，故 A 正確． 答案： A 洛倫茲力的大小 1 ．公式導(dǎo)出 如圖 3 5 7 所示，直導(dǎo)線長(zhǎng) L ，電流為 I ，導(dǎo)線中運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)為n ，截面積為 S ，電荷的電荷量為 q ，運(yùn)動(dòng)速度為 v ，則安培力F ＝ I LB ＝ nf 圖 3 5 7 所以洛倫茲力 f ＝Fn＝I LBn 因?yàn)?I ＝ Nq S v ( N 為單位體積的電荷數(shù) ) 所以 f ＝Nq S v LBn＝NSLn ，取 v 與 B 垂直分量，故 F ＝ q v B s in 3 0 176。拓展 18
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