教科版高三物理选修3-1 同步导学案 第3章 4 磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力
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图2

(1)导线中的电流是多少?导线在磁场中所受安培力多大?

(2)长为L的导线中含有的自由电荷数为多少?每个自由电荷所受洛伦兹力多大?

答案 (1)I=nqvS F安=ILB=nqvSLB

(2)N=nSL F洛==qvB

[知识梳理]

洛伦兹力的大小:F洛=qvBsinθ,θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角.

(1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时:F洛=qvB;

(2)当电荷运动方向与磁场方向平行时:F洛=0;

(3)当电荷在磁场中静止时:F洛=0.

[即学即用] 判断下列说法的正误.

(1)同一电荷,以相同大小的速度进入磁场,速度方向不同时,洛伦兹力的大小也可能相同.(√)

(2)若电荷的速度方向与磁场平行,则电荷不受洛伦兹力.(√)

(3)洛伦兹力同电场力一样,可对运动电荷做正功或负功.(×)

三、带电粒子在磁场中的运动

[导学探究] (1)带电粒子所受洛伦兹力的方向与磁场方向关系如何?洛伦兹力能否改变速度大小?

(2)当粒子在匀强磁场中以垂直于磁场方向的速度运动时,粒子所受洛伦兹力大小是否改变?粒子做什么运动?

答案 (1)相互垂直,不改变速度大小.

(2)洛伦兹力大小不变,粒子做匀速圆周运动.

[知识梳理]

1.洛伦兹力的特点

由于洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直,故洛伦兹力对粒子不做功(填"做功"或"不做功").

2.带电粒子在匀强磁场中的运动

(1)运动特点:沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子,在磁场中做匀速圆周运动.洛伦兹力提供向心力.

(2)半径和周期公式

由洛伦兹力提供向心力,即qvB=m,可得r=.周期T==.由此可知带电粒子做匀速圆周运动的周期与速率v和半径r无关.

[即学即用] 判断下列说法的正误.