第四节磁场对运动电荷的作用力
学习目标：1.知道磁场对电流作用实质是磁场对运动电荷作用的宏观表现。
2.能根据安培力的表达式F=BIL推导洛仑兹力的表达式f=qvB，培养学生的推理能
力和知识迁移能力。
并能够应用公式进行简单计算。
3.理解洛仑兹力的方向由左手定则判定，并会用左手定则熟练地判定。
重、难点：洛仑兹力产生、大小、方向、特点。
【导学过程】
◇课前预习◇
一、相关知识点的回顾
1．磁场对电流的作用力叫安培力，安培力的大小与哪些因素有关？写出安培力的表达式。
2．安培力的方向怎样判断？左手定则的内容？安培力的方向与电流、磁场的方向有什么关系？
3．在第二章我们曾经学过电流，电流的大小是怎样定义的？电流的流向与电荷的运动方向有怎样的关系
二、预习能掌握的内容
1．阴极射线是一束高速运动的（“质子”、“电子”）流。
课文中实验发现阴极射线在磁场中发生偏转说明。
我们把这个力叫。
2．通电导线受到的安培力，实际上是洛仑兹力的。
3．与安培力方向判断类似，洛仑兹力的方向判断也用。
4．在宏观图中画出安培力的方向，在微观图中画出洛仑兹力的方向。
（思考：如果是电子定向移动，在微观图上怎样画电荷的速度、洛仑兹力方向）。
体会左手定则判断洛仑兹力方法。
宏观微观
◇课堂互动◇
一、洛仑兹力的定义
【探究活动】观察实验演示阴极射线在磁场中的偏转现象。
ⅰ）不加磁场
ⅱ）射线与磁场垂直
总结：⑴叫洛仑兹力。
⑵安培力是大量电荷所受的宏观体现。
二、洛仑兹力的大小
【探究讨论】如何定量描述洛仑兹力的大小？可以建立如下的电流物理模型，推导出洛伦兹力的计算式：
设有一段长度为L 的通电导线，横截面积为S ，导线每单位体积中含有的自由电荷数为n ，
每个自由电荷的电量为q ，定向移动的平均速率为v ，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度B 的匀强磁场中
1.这段导线中电流I 的微观表达式是多少？ I=
2.这段导体所受的安培力为多大？ F=
3.这段导体中含有多少自由电荷数？ N=
4.每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？ f=
问：
①f=qvB 的适用条件如何？
②当电荷速度V 的方向与磁感应强度B 的方向平行时，洛伦兹力f 又怎样？
③运动电荷在磁场中一定受洛仑兹力的作用吗？为什么？（实验观察阴极射线 v
∥B 现象）
总结：①当电荷运动方向与磁场方向平行时， 。
②当电荷运动方向与磁场方向垂直时， 。
【例1】电子的速率v =3×106 m/s ，垂直射入B =0.10 T 的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多
大？
【例2】下列说法正确的是：（ ）
A 、运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛仑兹力的作用
B 、运动电荷在某处不受洛仑兹力，则该处的磁感应强度一定为零
宏观 微观
v
+q
C 、电荷受到洛仑兹力，该电荷一定是运动的
D 、电荷受到洛仑兹力，该电荷相对磁场一定是运动的
三、洛仑兹力的方向
洛仑兹力的方向也可以由左手定则判定
【探究活动】复习用左手定则判断安培力的方向，探究用左手定则判断洛伦兹力的方向。
请一名学生带领大家分析如图的洛仑兹力的方向）
小结：（1）左手定则：伸开左手，使大拇指
跟其余四个手指 ，并且都和手掌在 面内，让磁感线穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷 ，那么，大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
（若负电荷怎么判断？）
（2）左手定则四指的指向：与电流流向一致；与正电荷运动方向一致；与负电荷运动方向相反
（3）洛仑兹力的方向特点： 。
（4）洛仑兹力做功吗？ 。
【例3】试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。
甲 乙 丙 丁 【例4】质量为0.1g 的小物块带有5×10-4C 的电荷,放在倾角为300且足够长的光滑绝缘的斜面
上,整个装置放在磁感应强度为0.5T 的匀强磁场中,如图所示.物块由静止下滑,滑到某个位置时离开斜面,求:
⑴物块带何种电荷?
⑵物块刚离开斜面时的速度多大?
⑶ 物块从静止到刚离开斜面的过程中做什么运动,斜面至少多长?
◇课后练习◇
1、关于带电粒子所受洛伦兹力F 和磁感应强度B 及粒子速度v 三者之间的关系，下列说法中正确的是（ ）
A.F 、B 、v 三者必定均保持垂直
B.F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v
C.B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v
D.v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B
2、如图所示，匀强磁场方向水平向里，匀强电场方向竖直向下，有
一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。
则（）
A.若电子从右向左飞入，电子也沿直线运动
B.若电子从右向左飞入，电子将向上偏转
C.若电子从右向左飞入，电子将向下偏转
D.若电子从左向右飞入，电子也沿直线运动
3、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将（）
A.竖直向下沿直线射向地面
B.相对于预定地面向东偏转
C.相对于预定点稍向西偏转
D.相对于预定点稍向北偏转
4、如图所示，带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是（）
5、有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的是（）
A．电荷在磁场中一定受磁场力作用B．电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致
C．电荷在电场中一定受电场力作用D．电荷若受磁场力，则受力方向与该处磁场方向垂直6、带电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是( )
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．粒子只受到洛伦兹力的作用，不可能做匀速直线运动
7、如图所示，空间有磁感应强度为B，方向竖直向上的匀强磁场，一束电子流以初速v从水平
方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏转（不计重力），则在磁场区域内
必须同时存在一个匀强电场，这个电场的场强大小与方向应是（）
A．B/v，方向竖直向上B．B/v，方向水平向左
C．Bv，垂直纸面向里 D．Bv，垂直纸面向外
8、如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为
v,若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它
滑至底端时的速率（）
A．变大 B．变小 C．不变 D．条件不足，无法判断
9、电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内，螺线管中通以方向随
时间而周期性变化的电流，如图所示，则电子束在螺线管中做（）
A．匀速直线运动B．匀速圆周运动
C．加速减速交替的运动D．来回运动
10、在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一倾角为θ，足够长的光滑绝缘斜面，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向上．有一质量为m,带电量为
十q的小球静止在斜面顶端，这时小球对斜面的正压力恰好为零，如图
所示,若迅速把电场方向反转竖直向下，小球能在斜面上连续滑行多远？
所用时间是多少？
11、如图所示，质量m=0.1g的小球，带有q=5×10-4C的正电荷，套在一根与水平方向成θ=37°的绝缘杆上，小球可以沿杆滑动，与杆间的动摩擦因数μ=0.4，这个装置放在磁感应强度B=0.5T 的匀强磁场中，求小球无初速释放后沿杆下滑的最大加速度和最大速度。