【创新设计】2014-2015学年高中物理 3.5 洛伦兹力的方向同步精炼 教科版选修3-1

洛伦兹力是物理学中一个重要的概念，尤其在电磁学领域。它是由磁场对运动电荷产生的力，其方向可以通过左手定则来确定。在高中物理的选修3-1中，洛伦兹力的学习是一个关键点。以下是关于洛伦兹力的一些详细知识点： 1. **洛伦兹力的方向**： - 当带电粒子垂直于匀强磁场运动时，洛伦兹力会使其轨迹发生偏转。具体来说，伸出左手，让四指指向磁场方向（对于北半球，磁场方向通常是从南向北），大拇指垂直于手掌向上或向下，此时大拇指的方向即为正电荷在磁场中的运动方向，负电荷则相反。题目中的图示可以帮助学生判断洛伦兹力的方向。 2. **洛伦兹力的不做功性质**： - 洛伦兹力总是垂直于粒子的运动速度，因此它不会改变粒子的动能，只会改变粒子的运动方向。例如，摆球在磁场中摆动的例子，摆球在不同位置的加速度相同，但洛伦兹力导致摆球在垂直磁场方向上做圆周运动，而不会改变摆线的张力。 3. **粒子在磁场中的圆周运动**： - 带电粒子以不同的速率进入磁场，其运动轨迹可以是半圆形。根据洛伦兹力公式`F = qvB`和圆周运动的向心力公式`F = mυ^2/r`，可以推导出半径`R = mv/(qB)`，表明相同质量、电荷的粒子，速度越大，轨道半径越大。 4. **洛伦兹力在实际问题中的应用**： - 如带电小物块和不带电物块在磁场中的运动问题，由于洛伦兹力随速度增加而增大，会导致整体加速度减小，而物块间的摩擦力也会因为洛伦兹力的增大而减小。 5. **洛伦兹力与粒子运动的关系**： - 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其等效电流的值与粒子的质量、磁感应强度和速率有关，与粒子的电荷量无关。这意味着粒子的环绕速度是恒定的，且与磁场垂直。 通过这些知识点的学习，学生能够理解和应用洛伦兹力进行物理问题的分析和解决。这些题目旨在帮助学生掌握洛伦兹力的方向判断、不做功特性以及在圆周运动中的应用，同时训练他们对左手定则的理解和运用。