5.5 探究洛伦兹力
学 习 目 标 1.掌握实验探究洛伦兹力方向的过程，会用左手定则判断洛伦兹力方向的方法．(重点) 2.掌握洛伦兹力的公式，会计算洛伦兹力的大小．(重点) 3.理解带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的规律，掌握半径和周期公式．(重点、难点). 洛 伦 兹 力 及 其 方 向、 大 小 知 识 脉 络
[先填空] 1.洛伦兹力
磁场对运动电荷的作用力．
图5-5-1
2．左手定则
伸直左手，让大拇指与四指垂直且在同一平面内，四指指向正电荷运动方向，让磁感线穿入手心，大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向，如图5-5-1所示．对于负电荷，四指指向负电荷运动的相反方向．
3．洛伦兹力的大小
(1)推导过程：长为L的导体垂直磁场放置，通入电流为I，受到的安培力F＝BIL，而I＝nqSv，导体中的电荷总数为N＝nLS，所以每个电荷受到的磁场力(即
1
F
洛伦兹力)为f＝N＝qvB.
(2)公式：f＝qvB. (3)成立条件：速度方向与磁场方向垂直． [再判断]
1．只要将电荷放入磁场中，电荷就一定受洛伦兹力．(×) 2．洛伦兹力的方向只与磁场方向和电荷运动方向有关．(×) 3．判断电荷所受洛伦兹力的方向时，应同时考虑电荷的电性．(√) [后思考]
电荷在电场中一定受电场力作用，想一想，电荷在磁场中也一定受洛伦兹力作用吗？
【提示】 不一定，因为如果电荷相对于磁场静止(v＝0)或电荷的运动方向与磁场方向平行(v∥B)，电荷在磁场中都不会受洛伦兹力的作用．
[合作探讨]
如图5-5-2所示，正电荷q以速度v进入匀强磁场中，速度与磁感应强度方向间的夹角为θ.
图5-5-2
探讨1：电荷q所受的洛伦兹力的方向沿什么方向？ 【提示】 垂直于纸面向里．
探讨2：电荷q所受的洛伦兹力是多大？ 【提示】 qvBsin θ. [核心点击]
1．对洛伦兹力方向的理解
(1)洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向和磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于电荷运动方向和磁场方向所决定的平面，F、B、v三者的方向关系
2
是：F⊥B、F⊥v，但B与v不一定垂直．
(2)洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但无论怎么变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小．
2．洛伦兹力和安培力的关系
(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释． (2)大小关系：F安＝Nf.(N是导体中定向运动的电荷数)
(3)方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，均可用左手定则进行判断． (4)洛伦兹力永远不做功，但安培力可以做功． 3．洛伦兹力与电场力的比较 产生条件 大小方向 特点 洛伦兹力 电场力 仅在运动电荷的速度方向与B不带电粒子只要处在电场平行时，运动电荷才受到洛伦兹力 中，一定受到电场力 f＝qvBsin θ，方向与B垂直，与vF＝qE，F的方向与E同向垂直，用左手定则判断 洛伦兹力永不做功 或反向 电场力可做正功、负功或不做功 相同点 反映了电场和磁场都具有力的性质
1．带电粒子(重力不计)穿过饱和蒸汽时，在它走过的路径上饱和蒸汽便凝成小液滴，从而显示了粒子的径迹，这是云室的原理，如图5-5-3所示是云室的拍摄照片，云室中加了垂直于照片向外的匀强磁场，图中oa、ob、oc、od是从o点发出的四种粒子的径迹，下列说法中正确的是( )
图5-5-3
A．四种粒子都带正电 B．四种粒子都带负电 C．打到a、b点的粒子带正电
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