高二物理研究洛伦兹力

高二物理研究洛伦兹力内容摘要：

) 图 3 5 5 A ．沿路径 a 运动 B ．沿路径 b 运动 C ．沿路径 c 运动 D ．沿路径 d 运动 解析： 由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场 时所受洛伦兹力方向向上．则质子的轨迹必定向上弯曲，因此 C 、 D 必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则 B 正确，A 错误． 答案： B 每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来，地球磁场可以有效地改变这些射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义．假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来 ( 如图 3 5 6 所示，地球由西向东转，虚线表示地球自转轴，上方为地球北极 ) ，在地球磁场的作用下，它将 ( ) A ．向东偏转 B ．向南偏转 C ．向西偏转 D ．向北偏转 图 356 解析： 地球表面地磁场方向由南向北，带正电的粒子自赤道上空下落过程所受洛伦兹力可由左手定则判知向东，故 A 正确． 答案： A 洛伦兹力的大小 1 ．公式导出 如图 3 5 7 所示，直导线长 L ，电流为 I ，导线中运动电荷数为n ，截面积为 S ，电荷的电荷量为 q ，运动速度为 v ，则安培力F ＝ I LB ＝ nf 图 3 5 7 所以洛伦兹力 f ＝Fn＝I LBn 因为 I ＝ Nq S v ( N 为单位体积的电荷数 ) 所以 f ＝Nq S v LBn＝NSLn q v B ，式中 n ＝ NSL ，故 f ＝ q v B . 2 ．大小特点 ( 1 ) 只有运动电荷受洛伦兹力，静止电荷不受洛伦兹力． ( 2 ) 电荷垂直磁场运动时，洛伦兹力最大，平行磁场运动时不受洛伦兹力． 可见：电荷在磁场中是否受洛伦兹力与电荷的运动情况有关． ( 3 ) 洛伦兹力可以是恒力 ( 大小、方向均不变 ) ，也可以是变力，有三种变化方式： ① 只有大小变化． ② 只有方向变化． ③ 大小、方向同时变化． 出现以上各种情况均与运动电荷的速度变化情况相对应． ④ 带电粒子垂直匀 强磁场方向做匀速直线运动时，洛伦兹力就是恒力． 3．洛伦兹力和电场力的比较 对应力 内容 项目 洛伦兹力 F 电场力 F 大小 F＝ qvB(v⊥ B) F＝ qE 与速度关系 v＝ 0或 v∥ B， F＝ 0 与速度的有无、方向均无关 力方向与场 方向的关系 一定是 F⊥ B。