高中物理洛仑兹力
洛伦兹力的公式是什么？
洛伦兹力的公式是什么？在学习高中物理的时候往往会遇到很多关于物理问题，上课觉着什幺都懂了，可等到做题目时又无从下手。
以至于对于一些意志薄弱、学习方法不对的同学就很难再坚持下来。
过早的对物理没了兴趣，伤害了到高中的学习信心。
收集整理下面的这几个问题，是一些同学们的学习疑问，小编做一个统一的回复，有同样问题的同学，可以仔细看一下。
【问：洛伦兹力的公式是什幺？】答：洛伦兹力的公式是f洛=qvb，其中q、v、b三者垂直，洛伦兹力的方向判定要使用左手定则，需要注意，四指方向是电流方向，如果粒子带的是负电，则四指方向与粒子运动方向相反。
【问：p=w/t与p=fv这两个描绘功率的方程有何区别？】答：这两个方程都是用来计算功率的。
公式p=w/t指的是平均功率；而p=fv是瞬时功率的表达式。
只有当物体在做匀速直线运动，且f大小方向恒定时，两者大小才相等。
提醒同学们，物理量功率只有大小，没有方向，是标量。
【问：发生光电效应需要什幺条件？】答：照射光的频率v要大于金属板的极限频率，金属板上的电子就会逃逸出来形成光电子，就会产生光电效应现象。
频率不够大，照射再长时间也没用。
入射光的频率越大，对应产生的电子的初动能也就越大，能量上满足爱因斯坦方程ek=hv-w逸。
【问：电和磁之间有哪些关系？】答：电和磁联系非常紧密：在一定情况下，电能生磁，磁也一定能够生电，但磁生电是有条件的，只有变化的磁场（磁通量发生变化）或相对位置的改变才能产生感应电流，磁生电表现为磁场的“运动”。
【问：遇到多过程问题应如何处理？】答：认真分析题意，观察每一个过程特征和寻找过程之间的联系是求解多过程问题的两个关键。
分析过程特征需仔细分析每个过程的约束条件，比如某物体的受力情况、状态参量等，以便运用相应的物理公式与性质逐个进行研究。
至于过程。
高中物理-洛伦兹力
洛伦兹力洛伦兹力是带电粒子在磁场中运动时受到的磁场力。
洛伦兹力f的大小等于Bvq，其最大的特点就是与速度的大小相关，这是高中物理中少有的一个与速度相关的力。
我们从力的大小、方向、与安培力关系这三个方面来研究洛伦兹力。
洛伦兹力的大小⒈当电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力的大小f=Bvq；高中物理网建议同学们用小写的f来表示洛伦兹力，以便于和安培力区分。
⒉磁场对静止的电荷无作用力，磁场只对运动电荷有作用力，这与电场对其中的静止电荷或运动电荷总有电场力的作用是不同的。
⒊当时电荷沿着（或逆着）磁感线方向运行时，洛伦兹力为零。
⒋当电荷运动方向与磁场方向夹角为θ时，洛伦兹力的大小f=Bvqsinθ；洛伦兹力的方向⒈用左手定则来判断：让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动方向的反方向），大拇指指向就是洛伦兹力的方向。
⒉无论v与B是否垂直，洛伦兹力总是同时垂直于电荷运动方向与磁场方向。
洛伦兹力的特点洛伦兹力的方向总与粒子运动的方向垂直，洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，故洛伦兹力永远不会对v有积分，即洛伦兹力永不做功。
安培力和洛伦兹力的关系洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，安培力是磁场对通电导线的作用力，两者的研究对象是不同的。
安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观实质。
两者之间的推导请阅读《安培力与洛伦兹力》对洛伦兹力和安培力的联系与区别，可从以下几个方面理解：1.安培力大小为F＝ILB，洛伦兹力大小为F＝qvB。
安培力和洛伦兹力表达式虽然不同，但可互相推导，相互印证。
2.洛伦兹力是微观形式，安培力是宏观表现。
洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受的洛伦兹力的宏观表现。
3.尽管安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受的洛伦兹力的宏观表现，但也不能认为定培力就简单地等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样认为。
高中物理：洛伦兹力
高中物理：洛伦兹力
1．洛伦兹力的特点
(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向共同确定的平面，所以洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，即洛伦兹力永不做功．
(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化．
(3)用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，要注意将四指指向电荷运动的反方向．
2．洛伦兹力与安培力的联系及区别
(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力．
(2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功．
例1图7中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是()
图7
A．向上B．向下
C．向左D．向右
①大小相同的电流；②向外运动．
答案B
解析根据安培定则及磁感应强度的矢量叠加，可得O点处的磁场向左，再根据左手定则判断带电粒子受到的洛伦兹力向下．
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高中物理选择性必修件洛伦兹力的应用
在微观尺度上，洛伦兹力可以用来操控微小颗粒和细胞等物体。通过精确控制磁场和电流，可以实现微纳物体的精确 定位、移动和旋转等操作，为生物医学、纳米科技等领域提供新的技术手段。
洛伦兹力在量子计算中的应用
量子计算是一种基于量子力学原理的计算方式，具有超强的计算能力和信息处理能力。在量子计算中， 洛伦兹力可以用来操控量子比特的状态和演化过程，为实现高效、可靠的量子计算提供有力支持。
06
总结回顾与思考题
关键知识点总结回顾
洛伦兹力的定义和性质
洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，其大小与电荷量、 速度、磁感应强度有关，方向遵循左手定则。
洛伦兹力的应用
洛伦兹力在电磁学、粒子物理等领域有广泛应用，如质谱 仪、粒子加速器等。
洛伦兹力与安培力的关系
安培力是洛伦兹力的宏观表现，当导线中电流方向与磁场 方向不平行时，导线受到的安培力实际上是导线中运动电 荷受到的洛伦兹力的合力。
磁约束聚变原理简介
磁约束聚变是利用强磁场将高温等离子体约束在特定空间内，以实现核聚变反应的 一种方法。
在磁约束聚变中，高温等离子体被强磁场约束成环形或球形，以达到高温高压条件 ，从而引发核聚变反应。
磁约束聚变具有清洁、高效、可持续等优点，是未来能源发展的重要方向之一。
环形磁场对等离子体约束效果分析
能量守恒
根据能量守恒定律，电磁感应过程中 系统总能量保持不变。即机械能的减 少等于电能的增加，总能量保持不变 。
03
洛伦兹力在粒子加速器中应用
粒子加速器原理简介
粒子加速器是一种利用电磁场将带电粒子 加速到高能量的装置。
粒子加速器的基本原理是利用电场或磁场 对带电粒子施加力，使其获得动能。
高中物理洛伦兹力的公式推导
高中物理洛伦兹力的公式推导洛伦兹力是物体之间最基本的相互作用力，属于弱相互作用力，前苏联物理学家尤里·洛伦兹（Yuri·Lorentz) 先生首次提出，被称为洛伦兹力。
它是一种彼此相互引力作用，这种作用力由粒子之间的发射和接收粒子产生，像一个负电荷(如电子) 会放出电磁脉冲，它被另一个负电荷所感受到，它也会发射电磁脉冲，而且也被另一个负电荷所感受，双方各自产生相互吸引的力，这就是洛伦兹力。
洛伦兹力的作用范围只有几百米，但它可以追溯到宇宙的起源，它具有极强的作用范围和强度，可以把物质能量转换成电磁能量，使微粒受到引力。
洛伦兹力的公式表示为：F = Kq1q2/r²，其中K是洛伦兹常数，q1和q2分别是作用于物体之间的两个电荷的大小，r表示两个物体之间的距离，可以推导出洛伦兹力的公式。
首先，以坐标系Oxyz来考虑两电荷q1，q2之间的力，按照旋转投影原理，假设从点O出发，把两个点所对应的电荷置于同一坐标系上，由它们之间的距离r构成一个向量r。
若将两个电荷放在不同轴上进行投影，可以看出，在Oz轴上，q2正向作用于q1，在Oy轴上，q1正向作用于q2，那么在xyz轴上的位置，两个电荷之间的投影分别如下：q2在Oz轴上的投影p1 = q1q2，q1在Oy轴上的投影p2 = q2q2，从而，两个电荷之间的力可以表示为：F=K(q1q2 -q2q2)/r²，即洛伦兹力的公式。
从上面的推导过程可以看出，洛伦兹力是两个物体之间由于它们负电荷的影响而产生的作用力。
洛伦兹力可以解释常见的物理现象，例如磁性和电性等，它是宇宙最重要的物理学家，它也是宇宙诞生时物质之间相互作用的驱动力。
高中物理教科版选修31课件：第三章 第4节 磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力
对洛伦兹力的理解
1．对洛伦兹力方向的理解 (1)决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、负)、 速度方向、磁感应强度的方向。当电荷电性一定时，其他两个 因素中，如果只让一个因素相反，则洛伦兹力方向必定相反； 如果同时让两个因素相反，则洛伦兹力方向将不变。
(2)在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时，由左手 定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动 方向垂直，即洛伦兹力垂直于 v 和 B 两者所决定的平面。
[答案] C
1．在下列选项的四个图中，标出了匀强磁场的磁感应强度 B 的 方向、带正电的粒子在磁场中速度 v 的方向和其所受洛伦兹 力 F 洛的方向，其中正确表示这三个方向关系的图是 ( )
解析：根据左手定则可知 A 图中洛伦兹力方向向下，故 A 错 误；B 图中洛伦兹力的方向向上，故 B 正确；C 图中洛伦兹 力方向应该垂直纸面向外，故 C 错误；D 图中洛伦兹力方向 应该垂直纸面向里，故 D 错误。 答案：B
C．向西
D．向北
解析：地球赤道上空地磁场的磁感线方向由南向北，射向赤道
的带正电粒子垂直于地面向下，根据左手定则可判断带正电的
粒子受力向东，A 正确。 答案：A
3．带电荷量为＋q 的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确
的是
()
A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
B．如果把＋q 改为－q，且速度反向、大小不变，则洛伦兹
力的大小、方向均不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定
与电荷运动方向垂直
D．粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变
解析：因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒 子速度的方向有关。例如，当粒子速度与磁场垂直时，F＝qvB， 当粒子速度与磁场平行时，F＝0。又由于洛伦兹力的方向永远与 粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也 不同，所以 A 选项错。因为＋q 改为－q 且速度反向时所形成的 电流方向与原＋q 运动形成的电流方向相同，由左手定则可知洛 伦兹力方向不变，再由 F＝qvB 知大小不变，所以 B 选项正确。 因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，所 以 C 选项错。因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此洛伦兹力不 做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，使粒 子速度的方向不断改变，所以 D 选项错。 答案：B
高中物理选择性必修件洛伦兹力
结构
回旋加速器主要由两个D形金属盒、高频 交流电源、磁体等部分组成。其中，两个 D形金属盒分别与交流电源的两极相连， 形成加速电场；磁体则提供匀强磁场，使 带电粒子在其中做匀速圆周运动。
04 洛伦兹力在电磁 感应中作用
法拉第电磁感应定律内容及应用
法拉第电磁感应定律内容
当穿过回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电动势，感应电动势的大小与穿 过回路的磁通量对时间的变化率成正比。
右手定则
伸开右手，使拇指与其余四指垂直且在同一平面内，让磁感 线从掌心进入，拇指指向导体运动的方向，四指所指的方向 就是感应电流的方向。
洛伦兹力与安培力关系
联系
洛伦兹力和安培力之间的联系是它们都是磁场对运动电荷的作用力。安培力是洛 伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质。
区别
安培力是通电导线在磁场中受到的作用力，而洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到 的作用力。安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，而洛伦兹力的 方向只跟磁场方向垂直，跟速度方向不一定垂直。
4. 通过示波器观察带 电粒子在回旋加速器 中的运动轨迹和速度 变化。
THANKS
感谢观看
观察阴极射线管中电子束偏转实验
01
3. 改变磁场方向或强度，观察电 子束偏转的变化。
02
4. 记录实验数据，分析实验结果 。
测量电子比荷实验设计思路
实验目的
通过测量电子在电场和磁场中的偏转情况，计算电子的 比荷。
实验器材
阴极射线管、亥姆霍兹线圈、电源、电流表、电压表、 测量尺等。
测量电子比荷实验设计思路
洛伦兹力使带电粒子偏转
1 2
带电粒子在磁场中偏转
当带电粒子以一定速度进入磁场时，会受到洛伦 兹力的作用而发生偏转。
高中物理选择性必修二 第一章第三节 洛伦兹力
(2)特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都 垂直，洛伦兹力 只改变带电粒子的速度的 方向 ，不改变速度的 大小 ，对电荷不做功(选 填“做功”或“不做功”).
二、洛伦兹力的大小 1.洛伦兹力公式的推导：设有一段长为L的通电直导线 (如图1)，横截面积为S，单位体积内含有的自由电荷 数为n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷定向移动的 平均速度为v，垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中.
D.a是带正电离子及带负电离子的共同运动轨迹
图9
1234
解析 带正电的离子在垂直纸面向里的磁场中向 右运动，根据左手定则可知，离子受到的洛伦兹 力的方向向上，所以带正电的离子的运动轨迹为 a，故A符合题意，B不符合题意. 带负电的离子在垂直纸面向里的磁场中向右运动，根据左手定则可知， 离子受到的洛伦兹力的方向向下，所以带负电的离子的运动轨迹为b， 故C不符合题意. 根据A、C的分析可知，带正电离子及带负电离子的运动轨迹不相同，故 D不符合题意.
1234
4.(带电体在磁场中的运动)(多选)如图10所示，一个质量为0.1 g、电荷
量为5×10－4 C的小滑块(可视为质点)，放在倾角为α＝30°的光滑绝缘斜
面顶端(斜面足够长)，斜面置于B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直
纸面向里，小滑块由静止开始沿斜面下滑，小滑块运动一段距离l后离
开斜面，g取10 m/s2，则
例1 试判断下列图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向， 其中垂直于纸面指向纸里的是
√
解析 根据左手定则可以判断，选项A中的带电粒子所受的洛伦兹力方 向向下； 选项B中的带电粒子所受的洛伦兹力方向向上； 选项C中的带电粒子所受的洛伦兹力方向垂直纸面指向纸外； 选项D中的带电粒子所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸里，D正确.
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定半径 定运动时间 几何法求半径
向心力公式求半径 2 定运动时间 2m 注意：θ用弧度表示
t T T qB
磁场对运动电荷的作用
（一）运动电荷在磁场中受到的作用 力,我们把这个力称为洛伦兹力。
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。
（二）洛伦兹力方向的判断—左手定则
磁感线从掌心进入，四指指 向正电荷运动的方向，拇指所指 的方向就是正电荷在磁场中所受 洛伦兹力的方向。
四指指向负电荷运动的 反方向，拇指所指的方向就是 负电荷所受洛伦兹力的方向。
+
带电粒子在磁场中的典型运动
二、匀速圆周运动：（不计重力）
条件：V垂直于B时，F洛=F向.
带电粒子在磁场中的典型运动
二、匀速圆周运动：（不计重力）
条件：V垂直于B时，F洛=F向.
v 规律： qvB= m R
2
轨道半径：R=
mv qB
2m 运动周期：T= qB
教材P97页： 第4题
带电粒子在磁场中的典型运动三、等距螺旋线运动：（不计重力）
条件：V既不垂直于B，也不平行于B.
重点：讨论带电粒 子在匀强磁场中的 匀速圆周运动
例题：练习册P65页第6题
基本思路：
• 1、 画出运动轨迹 “画”： • 2、 找圆心 “找”： 找圆心的方法： • 3、“确 定”：
定半径
定运动时间
基本思路：
• 3、“确 定”：
F
+
v
(2) θ= 0°或180 °时，即V//B F = 0，v 和 B在同一直线上，不受洛 伦兹力。
v
+
v
(3) F = qvBsinθ
（θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角） B
θ +
v
vsinθ
想一想:
若运动的电荷在 磁场中仅受洛伦兹力 作用, 那么洛伦兹力会 怎样改变电荷的运动 状态呢?
v
F
+
+
想一想:
带电粒子在磁场 中运动时，洛伦兹力 对带电粒子是否做功？
洛伦兹力只改变速度的方向， 不改变速度的大小，所以洛 伦兹力对电荷不做功。
教材P97页： 第2题
• 例、下列关于磁场对运动电荷的洛仑兹力的说 法中正确的是 （ ） • A．运动电荷在某处不受洛仑兹力作用， 则该处的磁感应强度一定为零； • B．运动电荷在磁场中一定受到洛仑兹力； • C．安培力是洛伦兹力的微观表现，洛伦 兹力是安培力的宏观表现； • D．洛仑兹力对运动电荷一定不做功； • E. 洛仑兹力既不能改变带电粒子的动能， 也不能改变带电粒子的速度
D
极 光
带电粒子在磁场中的典型运动
一、匀速直线运动：（不计重力）
条件：V//B时，F洛=0.
例.一长螺线管通有变化的电流，把一个 带电粒子(重力不计)沿管中心轴线射入 管中，粒子将在管中 ( )
C
A. 做圆周运动
B. 沿轴线来回运动
C. 做匀速直线运动
D. 做匀加速直线运动
v
F
+
当 V 垂 直 于 B
速度V、磁感应强度B、洛伦兹力F 洛 三者方向关系：
F洛 ⊥ B
F洛垂直于速度V与 磁场B所在的平面.
F洛 ⊥ V
而B与V不一定垂直．
例与练
下列各图中已经画出磁场方向和洛仑兹力 的方向，请画出电荷的运动方向。
v
v垂直纸面向内
（三）洛伦兹力的大小
若θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角
(1) θ= 90°时，即V垂直于B F = qvB