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高中物理选择性必修第二册 第一章：安培力与洛伦兹力 第2节: 磁场对运动电荷的作用力
第2节: 磁场对运动电荷的作用力
高中物理选择性必修第二册 第一章：安培力与洛伦兹力 第2节: 磁场对运动电荷的作用力
问题1：磁场对通电导线的作用力的大小和方向？
大小：F＝BILsinθ
方向：左手定则
问题2：电流是如何形成的？
磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的作用力的宏观表现，也就是说磁场可能对运动电荷有力的作用。
由上述的两个问题你能够想到什么？
问题
温故知新
磁场对运动电荷有力的作用吗
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观察实验
实验现象说明什么问题
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一、洛伦兹力
洛伦兹力的发现和概念
实验证明，磁场对运动电荷能产生力的作用。磁场对运动电荷的作用力叫洛仑兹力。通电导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现。
荷兰物理学家洛伦兹，他是电子论的创始人、相对论中洛伦兹变换的建立者，并因在原子物理中的重要贡献（塞曼效应）获得第二届（1902年）诺贝尔物理学奖。被爱因斯坦称为“我们时代最伟大，最高尚的人”。
洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力
通电导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现
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一、洛伦兹力
洛伦兹力的方向
请你结合以前所学知识，你认为洛伦兹力方向有什么规律？
猜想：磁场对电流的作用力实质是磁场对运动电荷的作用力，洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
如何用实验验证这一猜想？
左手定则：磁感线穿掌心，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向就是安培力的方向。
判断安培力的方向
判断洛伦兹力的方向
正电荷定向移动的方向
左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向（负电荷运动的反方向），这时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。
负电荷所受洛伦兹力的方向与正电荷受力方向相反
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一、洛伦兹力的方向
左手定则
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一、洛伦兹力的方向
对洛伦兹力的方向 深入理解
洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直F⊥B，又跟电方荷的运动方向垂直F⊥v，故洛伦兹力的方向总是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面，即：F洛⊥Bv决定的平面。
伸开左手：
磁感线——从手心穿入
四指——
大拇指——所受洛伦兹力的方向
①指向正电荷的运动方向
②指向负电荷运动的反向
v
F
v
F
洛伦兹力F与v、B三者之间的方向关系
F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直.
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一、洛伦兹力的方向
洛伦兹力的方向 深入理解
B
v
F洛
B
v
F洛
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一、洛伦兹力的大小
洛伦兹力的大小的推到
导线中电流的方向与磁场的方向垂直时，安培力的大小为F＝ILB。这种情况下，导线中电荷定向运动的方向也与磁场的方向垂直。既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，那么我们是否可以由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式？
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二、洛伦兹力的大小
对洛伦兹力公式????=????????????的理解
?
1、电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方向与
磁感应强度方向垂直，那么粒 子受到的洛仑兹力为
F=qvB
2、当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为θ 时电荷所
受的洛伦兹力为
F=qvBsinθ
3、式中力F、磁感应强度B、电荷量q、速度v的单位分别为牛顿（N）、特斯拉（T）、库仑（C）、米每秒（m/s）
洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用，就会发生偏转。显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理
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三、电子束的磁偏转
电视显像管的工作原理
2、主要构造:电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等
（1）若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的Ａ
点，偏转磁场应该沿什么方向？
（2）若要使电子束打在Ｂ点，磁场应该沿什么方向？
（3）若要使电子束打在荧光屏上的位置由Ｂ逐渐向Ａ点移动，偏转磁场应该
怎样变化？
垂直纸面向外
垂直纸面向里
先垂直纸面向里并逐渐减小，然后垂直纸面向外并逐渐增大。
思考与讨论：
问题
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三、电子束的磁偏转
电视显像管的工作原理
在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就像图 1.2-8 那样不断移动，这在显示技术中叫作扫描（scanning）。电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫作一场，电视机中的显像管每秒要进行 50 场扫描，所以我们感到整个荧光屏都在发光。
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三、电子束的磁偏转
电视显像管的工作原理
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四、洛伦兹力在实际中的应用
发现研究未知粒子
未知射线
a
b
c
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四、洛伦兹力在实际中的应用
地磁场保护地球
1．如图是电子射线管的示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是（ ）
A．加一电场，电场方向沿y轴正方向
B．加一电场，电场方向沿z轴负方向
C．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
D．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
C
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2．一束等离子体（含有大量带等量正电和负电的微粒，不考虑其重力及电荷间的相互作用），沿图中箭头所示的方向垂直于磁场方向射入一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，粒子运动的轨迹如图中a、b所示，则以下说法中正确的是（　　）
A．a是带负电的微粒的运动轨迹
B．a是带正电的微粒的运动轨迹
C．b是带负电的微粒的运动轨迹
D．b是带正电微粒及负电微粒的共同轨迹
BC
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3.如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将( )
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
C．向下偏转
D．向上偏转
????
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D
解析：由安培定则可判断阴极射线管所在处的磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则判断阴极射线在磁场中受洛伦兹力方向向上，故D正确，A、B、C错误。
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30°
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4.如图所示,各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B,带电粒子的速率均为v,所带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小,并指出洛伦兹力的方向。
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?
????垂直于纸面向里
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