第6章 磁场对电流和运动电荷的作用(导学案)
高中物理 磁场对运动电荷的作用导学案 新人教版选修
高中物理磁场对运动电荷的作用导学案新人教版选修【学习目标】1、知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。
2、掌握带电粒子受到洛伦兹力大小的计算，并能结合带电粒子的其他受力进行综合分析。
3、了解洛仑兹力的特点。
【学习重点和难点】1、利用左手定则判断洛伦兹力的方向。
2、掌握洛伦兹力大小的计算，并能结合带电粒子的其他受力进行综合分析。
【使用说明及学法指导】本学案包括《磁场对运动电荷的作用》一节课的内容，难度较大。
建议第一课时在教师的指导下先认真阅读教材，初步理解本学案的有关知识，第二课时通过探究展示课加深对本部分重点和难点知识的理解。
【课前预习案】一、知识点一、洛伦兹力1、洛伦兹力是磁场对 ______电荷的作用力。
2、大小：(1)当v⊥B时，洛伦兹力最大，F=_______ 。
(2)当v∥B时，洛伦兹力最小，F= 。
3、方向：(1)由定则判定。
由于电流方向规定为_______电荷定向移动的方向，所以用______定则判断洛伦兹力方向时，四指方向应与______电荷运动的方向相同，而与______电荷的运动方向相反。
(2)特点：a、F⊥B且F⊥v，即F总是垂直于B和v决定的平面，但v与B不一定垂直。
b、不论带电粒子在匀强磁场中做何种运动，因为F v，故F一定不做功。
F只改变速度的 ____而不改变速度的 _____。
二、知识点二、洛伦兹力与电场力的对比1、电荷在电场中一定会受到电场力的作用，其大小等于________，和电荷是否运动_________。
磁场对静止的电荷________作用力，对运动的电荷也__________有作用力，只有对运动方向与磁感应强度方向_________的电荷才有作用力。
2、电荷只在电场力的作用下运动时，必然伴随着电场力________，涉及到__________与其它形式的能的转化。
而带电粒子在运动中受到洛伦兹力作用时，任何情况下洛伦兹力对运动电荷都不做功。
【课内探究案】探究一、对洛伦兹力的理解1、一个长螺线管中通有恒定直流电，把一个带电粒子（不计粒子重力）沿着管轴线射入管中，粒子在管中做什么运动？2、下列说法正确的是（）。
《磁场对运动电荷的作用》导学案
五、思考与讨论：
1.当导线中无电流时，导线放在磁场中，但不受安培力作用.可是导线中的自由电荷却在不停地做无规则的（热）运动，速率非常大，可见每个电荷要受洛仑兹力作用，即是说：从微观角度看导线应该（好象）受安培力的作用，对此你作何解释？
2.带电粒子在磁场中运动时，洛仑兹力对带电粒子是否做功？为什么（为下节课的学习埋下伏笔）？
3.洛仑兹力的大小
（1）教师提出问题，学生分析讨论：如何定量描述洛仑兹力的大小？
（2）建立物理模型，引导学生思考，推导：设导线长L，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，导线中电流大小为I，电流方向跟磁场方向垂直，由此可知：
···································①
设形成电流的电荷是相同的正电荷，电量为q，以等速v作定向运动（为研究的方便而设定如此情形，跟实际效果相同），导体横截面积为S，单位体积内的电荷数目为n，由此可见：
学生自行查阅资料,课下分组讨论
六、作业布置：
《高中物理》选修3-1（人教版）P.98问题与练习3、4
课下独立完成
七、教学后记：
1.根据通电导线在磁场中受安培力作用，推测安培力可能是由于磁场对运动电荷的作用，再由演示实验加以验证，学生容易接受，且对实验现象表现出浓厚的兴趣.由此可见，演示实验在教学中的作用不可低估.
教师提问：
①运动电荷在磁场中一定受洛仑兹力的作用吗？为什么？
② 的适用条件如何？
师生共同总结：
①当电荷运动方向与磁场方向平行时，运动电荷虽然在磁场中，但不受洛仑兹力作用（为什么？）.
②当电荷运动方向与磁场方向垂直时，运动电荷受洛仑兹力最大 .
4.洛仑兹力的作用
(1)电视机显像管中的偏转线圈对电子束的控制.
磁场对运动电荷的作用 导学案
班级__________ 姓名____________组别_________专题17 磁场对运动电荷的作用导学案一、学习目标⒈知识与技能：掌握洛伦兹力的特点，会分析磁场中电荷的运动。
⒉过程与方法：通过小组合作进行自主探究。
⒊情感、态度、价值观：体验推理探究的过程，提高分析问题、解决问题的能力。
说明：洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。
二、考纲要求⒈洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ⒉洛伦兹力公式Ⅱ⒊带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ说明：⑴洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。
⑵常见题型为计算题，着重考查学生的理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学知识处理问题的能力。
三、预习自学⒈磁场对运动电荷的作用力叫做。
⒉洛伦兹力的大小：⑴当v∥B时，；⑵当v⊥B时，；⑶当v与B夹角为θ时，。
⒊洛伦兹力的方向：用判定。
注意：四指代表。
⒋由于洛伦兹力方向始终与速度v垂直，故洛伦兹力永远功。
洛伦兹力只改变而不改变。
⒌不计重力的带电粒子在匀强磁场中的运动：⑴若v∥B，带电粒子做运动；⑵若v⊥B，带电粒子做运动。
⒍带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动有一个动力学方程：，两个基本公式：⑴轨道半径公式：；⑵周期公式：。
四、合作探究 讨论展示合作探究1：洛伦兹力⒈ 各粒子在磁场中的运动情况如图所示，试分析各粒子所受洛伦兹力的方向。
⒉ 带电量为+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，则洛伦兹力的大小，方向不变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作用下运动的速度不变合作探究2：带电粒子在磁场中运动⒊ 质量为m ，电荷量为q 的带正电粒子以速度v 0垂直磁感强度B 射入匀强磁场中， 若不计粒子的重力，问:⑴ 带电粒子将作什么运动？为什么？⑵ 带电粒子运动的半径和周期是多少？⒋ 速度为零、质量为m 、电量为q 的正离子经过电压U 加速，进入磁感应强度为B 的匀强磁场，到达记录它的照相底片上的P 点。
高中物理 第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 第1节 探究磁场对电流的作用学案 鲁科版选修31
第1节探究磁场对电流的作用1.磁场对电流的作用力称为安培力。
2．在匀强磁场中，当通电直导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力最大，等于磁感应强度B、电流I和导线长度l的乘积。
3．左手定则：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。
4．安培力让电动机转动、电流计发挥作用。
安培力1．概念磁场对电流的作用力。
2．科学探究：安培力与哪些因素有关(1)探究方法：控制变量法，且保持通电导线与磁感线垂直。
(2)探究过程：①在通电导线长度和电流不变的情况下，改变磁感应强度，探究磁感应强度的大小和方向对安培力的影响。
②在磁感应强度和通电导线在磁场中的长度不变的情况下，改变电流的大小和方向，探究电流的大小和方向对安培力的影响。
③在磁感应强度与电流的大小和方向不变的情况下，改变通电导线在磁场中的长度，探究通电导线在磁场中的长度对安培力的影响。
3．结论在匀强磁场中，通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小：F＝IlB。
4．判断安培力方向的方法——左手定则伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。
(如图6－1－1所示)图6－1－1[重点诠释]1．对安培力的认识(1)安培力的计算方法：当B与I垂直时，F＝IlB；当B与I成θ角时，F＝IlB sinθ；当B与I平行时，F＝0。
(2)公式F＝IlB和F＝IlB sinθ中的l指的是“有效长度”，如图6－1－2所示，弯曲导线的有效长度l等于连接两端点直线的长度，相应的电流沿l由始端流向末端。
图6－1－2(3)安培力公式适用于匀强磁场，或通电导线所处区域的磁感应强度的大小和方向相同。
2．安培力的方向(1)安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断安培力的具体方向。
磁场对运动电荷的作用导学案
《磁场对运动电荷的作用》导学案【使用说明】1认真研读课本，结合学案的预习指导、合作探究，将本部分的主体知识掌握；上课先对预习的效果进行检查巩固，后进行讨论展示、点评。
最后老师进行有针对性的点拨、拓展，搞好当堂检测，值日班长总结本节的学习和学生各组的表现情况。
2※标记C层不做.【学习目标】1、知道什么是洛仑兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛仑兹力等于零；电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛仑兹力最大，2、会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向．3、体验推理探究的过程，提高分析问题、解决问题的能力。
4、极度的热情投入到学习中，体验成功的快乐。
【重点难点】洛仑兹力的大小及方向的判断。
【自主学习】一．洛伦兹力：1.大小：2．方向：3.特性：无论电荷的速度方向与磁场方向间的关系如何，洛仑兹力的方向永远与电荷的速度方向垂直，因此洛仑兹力只改变运动电荷的速度方向，不对运动电荷作功，也不改变运动电荷的速率和动能。
二．带电粒子在匀强磁场中的运动1．带电粒子不计重力只受洛仑兹力作用的情况下，在匀强磁场中常见有三种典型运动：（1）若带电粒子的速度方向与磁场方向平行时，粒子不受洛仑兹力作用而作匀速直线运动。
（2）若粒子的速度方向与磁场方向垂直，则带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v作匀速圆周运动，其运动所需的向心力全部由洛仑兹力提供。
（3）若带电粒子的速度方向与磁场方向成一夹角θ（θ≠0°，θ≠90°），则粒子的运动轨迹是一螺旋线：粒子垂直磁场方向作匀速圆周运动，平行磁场方向作匀速运动。
2．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的几个基本公式。
（1）向心力公式：（2）轨道半径公式：（3）周期、频率公式：（4）角速度公式：从以上公式可以看出T、f、ω的大小与粒子的速度v及半径r ，只与磁场B及粒子的荷质比（q/m）有关。
三．带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动的分析方法研究带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律时，关键是：定圆心，求半径，找回旋角，求运动时间。
第6章 磁场对电流和运动电荷的作用(导学案)
第6章磁场对电流和运动电荷的作用【自我探究】阅读课本的导入内容，思考下面的问题：（1）奥斯特的发现是偶然的吗？（2）生活中有这样的启示吗？第1节探究磁场对电流的作用【预习与思考】物理学上把磁场对电流力的作用叫做安培力，这一规律我们已经在上一章已经认识到，但是我们遗留了几个问题：（1）磁场对电流的作用有哪些因素有关？（2）如何进行计算？现在，请你设计实验来解决这个问题。
【同步课堂】一、探究实验：安培力的影响因素（使用书上的实验进行）1、猜想：安培力的影响因素2、探究方法：3、探究电流方向与磁场的关系：（为了使问题简单，我们使用匀强磁场）情形1：电流方向与磁场方向平行：情形2：电流方向与磁场方向垂直：情形3：电流方向与磁场方向介于平行和垂直之间：结论1：4、探究垂直情况下安培力的影响因素情形1：通电导线长度和电流不变，改变磁感应强度情形2：通电导线长度和磁感应强度不变，改变电流情形3：磁感应强度和电流不变，改变通电导线长度结论2：以下部分为你的课堂笔记：一、安培力的大小和方向1、大小：2、公式的适用条件①通电导线与磁场方向②3、方向：二、电流表原理1、电流表的构造：2、电流表的原理：蹄形磁体和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，放在其中的通电线圈不管转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，线圈两边所受的安培力始终跟线圈平面垂直，使线圈转动。
线圈转动时，通过转轴收紧两根螺旋弹簧，这样，线圈在通电时除了受到安培力外，还受到弹簧的阻碍作用，当这两种力达到一种平衡时，线圈停在一定位置上。
电流越大， 安培力也越大，于是线圈转角也越大。
可见，转角θ与I 有关。
可以证明，线圈的偏转角θ与电流I 成正比。
【考点探究】考点一：对安培力的认识1、 安培力的计算方法当B 与I 垂直时，F=BIL ；当B 与I 成θ角时，sin F BIL θ=；当B 与I 平行时，F=02、公式F BIL =和sin F BIL θ=中的l 指的是“有效长度”，如图所示，弯曲导线的有效长度l 等于两端点直线的长度。
《6.1 磁场对电流和运动电荷的作用》教案
第六章磁场对电流和运动电荷的作用第一节探究磁场对电流的作用一、引入新课安培力的定义师：经过上一章的学习，我们了解了奥斯特将导线平行放置在小磁针的上方，接上电源，小磁针会发生偏转。
师：这个实验说明了通电导线周围存在磁场，会对小磁针产生磁场力的作用。
既然通电导线周围存在磁场，磁场对小磁针有力的作用，那么磁场对通电导线是否也有力的作用？在此基础上法国物理学家安培开始对电与磁进行了深入的研究。
那现在我们用一段铝棒导线，放在光滑的导轨上，它就可以自由运动了，再用磁性更强的U型磁铁代替小磁针，在导轨的两端接上电源后，就有电流通过铝箔了。
请同学们认真观察通电后铝箔会不会运动。
生：铝箔运动了。
师：闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动，这说明磁场确实会对电流产生力的作用，改变了它的运动状态，我们把这种力称为安培力。
板书：安培力：磁场对电流的作用力。
师：如果安培力足够大，就可以在我们的生产生活中广泛应用，比如，引起了世界各国军事家们关注的电磁炮就是利用我们今天要学习的知识制成的一种先进动能杀伤武器。
与传统大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程。
因此，我们就有必要探究安培力的大小与哪些因素有关。
二、实验探究：安培力与哪些因素有关师：我们要研究的是磁场对电流的作用，请同学们猜想一下安培力的大小可能与哪些因素有关。
请这位同学回答一下。
生：I、l、B…（α）（α表示B和I的夹角，我们今天只研究α=90度的情况）师：很好，这种猜想是有根据的，由于安培力是磁场对电流的作用力，那它就可能与磁场的磁感应强度B和电流I都有关。
由于电流的载体是导线，所以还可能与导线的长度l有关。
那这里的l表示的是整根长度l还是在磁场中的长度L？（板书）生：在磁场中的长度L师：下面我们就来设计实验，探究安培力与I、L、B这三个量之间有没有关系？有什么关系？（板书：1、探究：F与I、L、B的关系）师：要用什么方法呢？生：控制变量法。
《磁场对运动电荷的作用力》 导学案
《磁场对运动电荷的作用力》导学案一、学习目标1、理解洛伦兹力的概念，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。
2、掌握洛伦兹力大小的计算公式，并能进行简单的计算。
3、了解洛伦兹力的特点，知道洛伦兹力对带电粒子运动的影响。
二、知识回顾1、电场对电荷有力的作用，其大小为＼（F ＝ Eq\），方向与电场方向相同（正电荷）或相反（负电荷）。
2、安培力是磁场对通电导线的作用力，其大小为＼（F ＝BIL\sin\theta\），方向用左手定则判断。
三、新课导入我们已经知道磁场对通电导线有力的作用，那么磁场对单个运动电荷是否也有力的作用呢？如果有，这个力又有怎样的特点和规律呢？四、新课讲授（一）洛伦兹力的概念荷兰物理学家洛伦兹首先提出，磁场对运动电荷有力的作用，这个力称为洛伦兹力。
（二）洛伦兹力的方向1、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；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，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。
2、负电荷受力方向与正电荷相反。
（三）洛伦兹力的大小1、当＼（v\）与＼（B\）垂直时，＼（F ＝ qvB\）。
2、当＼（v\）与＼（B\）平行时，＼（F ＝ 0\）。
3、当＼（v\）与＼（B\）夹角为＼（＼theta\）时，＼（F ＝qvB\sin\theta\）。
（四）洛伦兹力的特点1、洛伦兹力始终与电荷的运动方向垂直，所以洛伦兹力不做功。
2、洛伦兹力只改变电荷运动的方向，不改变电荷运动的速度大小。
（五）洛伦兹力对带电粒子运动的影响1、当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。
2、半径公式：＼（r ＝＼frac{mv}｛qB}＼）。
3、周期公式：＼（T ＝＼frac{2\pi m}｛qB}＼）。
五、典型例题例 1：一个电荷量为＼（q ＝＋2×10^｛－9} C\）的粒子，以＼（v ＝ 5×10^｛4} m/s\）的速度沿垂直于磁场的方向射入一磁感应强度为＼（B ＝ 02 T\）的匀强磁场中，求粒子所受的洛伦兹力的大小。
高中物理第6章磁场对电流和运动电荷的作用学案鲁科版选修3_1
第6章磁场对电流和运动电荷的作用知识整合与阶段检测专题一在安培力(或洛伦兹力)作用下的物体平衡或加速问题当有安培力(或洛伦兹力)参与物体平衡时，和以前所讲的物体平衡一样，也是利用物体平衡条件解题，只不过受力分析时多了一个安培力(或洛伦兹力)而已。
常与电路知识、运动学知识等结合，考查物体的平衡或加速情况，对能力要求较高。
[例证1] 质量m＝0.02 kg的通电细杆ab置于倾角θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨宽度d＝0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，磁感应强度B＝2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图6－1所示。
现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab静止不动，通过ab杆电流的范围为多少。
(g取10 m/s2) 图6－1 [解析] 杆ab中的电流为a→b，安培力方向平行导轨向上。
当电流较大时，导体有向上运动的趋势，所受静摩擦力沿轨道向下，当通过ab的电流最大为I max时，磁场力达最大值F1，沿轨道向下的静摩擦增至最大值；同理，当电流最小为I min时，导体有沿轨道向上的最大静摩擦力，设此时安培力为F2。
图6－2如图6－2中甲、乙所示，画出侧视受力图，建立坐标系。
在图甲中，由平衡条件得：F1－mg sin θ－f1＝0①N－mg cos θ＝0②f1＝μN③F1＝BI max d④联立①②③④式解得I max＝0.46 A在图乙中，由平衡条件得：F 2＋f 2－mg sin θ＝0⑤ N －mg cos θ＝0⑥ f 2＝μN ⑦ F 2＝BI min d ⑧联立⑤⑥⑦⑧式解得I min ＝0.14 A 。
[答案] 0.14 A≤I ≤0.46 A专题二 带电粒子在磁场中的偏转问题带电粒子在磁场中的偏转问题是历年高考考查的重点内容，求解这类问题的一些规律可归纳如下。
1．偏转问题的基本模型因为洛伦兹力F 始终与速度v 垂直，即F 只改变速度的方向而不改变速度的大小，所以运动电荷垂直磁感线进入匀强磁场且仅受洛伦兹力时，一定做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，即qvB ＝m v 2R。
高中物理 第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 第3讲 磁场对运动电荷的作用学案 鲁科版选修31
第3讲磁场对运动电荷的作用[目标定位] 1.知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向.2.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小.3.会处理洛伦兹力作用下的带电体的运动问题．从安培力到洛伦兹力1．洛伦兹力：当电荷在磁场中运动时，一般会受到磁场力的作用．物理学把磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力．2．洛伦兹力的大小：实际上安培力可以看成是大量运动电荷受到洛伦兹力的宏观表现．由推导可知，洛伦兹力f与运动电荷的电荷量q、运动速度v、磁感应强度B有关．当B∥v时，洛伦兹力为零．当v⊥B时f的大小可写为f＝qvB.当运动电荷速度v的方向与磁感应强度B的夹角为θ时，洛伦兹力公式为f＝qvB sin_θ. 3．洛伦兹力的方向：用左手定则来判定：伸开左手，拇指与其余四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向.一、洛伦兹力的方向1．f⊥B，f⊥v，f垂直于B、v确定的平面，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，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小．例1如下图所示的磁感应强度为B、电荷的运动速度为v和磁场对电荷的作用力f的相互关系图中，画得正确的是(其中B、f、v两两垂直)( )答案 C解析由于B、f、v两两垂直，根据左手定则得：A、B、D选项中受洛伦兹力都与图示F的方向相反，故A、B、D错误，C正确．借题发挥确定洛伦兹力的方向还需明确运动电荷的电性，特别注意负电荷的运动方向与左手四指的指向应相反．二、洛伦兹力的大小1．洛伦兹力的大小f ＝qvB sin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角．(1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时：f ＝qvB ；(2)当电荷运动方向与磁场方向平行时：f ＝0；(3)当电荷在磁场中静止时：f ＝0.2．洛伦兹力与安培力的关系(1)安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．而洛伦兹力是安培力的微观本质．(2)洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功．3．洛伦兹力与电场力的比较(1)洛伦兹力f ＝qvB ：只有运动电荷，且运动电荷的运动方向与磁场方向不平行时才受到洛伦兹力；洛伦兹力的方向总与速度方向垂直，用左手定则判断．(2)电场力F ＝qE ：只要是电荷在电场中就要受到电场力；电场力的方向与场强E 同线(正电荷与E 同向，负电荷与E 反向)．例2 在图1所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B ，带电粒子的速率均为v ，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．图1答案 (1)qvB 垂直v 向左上方 (2)12qvB 垂直纸面向里 (3)不受洛伦兹力 (4)qvB 垂直v 向左上方解析 (1)因v ⊥B ，所以F ＝qvB ，方向与v 垂直向左上方．(2)v 与B 的夹角为30°，将v 分解成垂直于磁场的分量和平行于磁场的分量，v ⊥＝v sin30°，f ＝qvB sin30°＝12qvB .方向垂直纸面向里．(3)由于v 与B 平行，所以不受洛伦兹力．(4)v 与B 垂直，f ＝qvB ，方向与v 垂直向左上方．借题发挥 确定洛伦兹力的大小时需明确“v ”与“B ”的方向夹角θ.针对训练 在如下图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子可能沿水平方向向右做直线运动的是( )答案 BC三、洛伦兹力作用下的带电体的运动分析带电体在磁场中的受力运动问题，与力学方法相似，首先要受力分析，然后根据运动状态，选择恰当的物理规律．例3 一个质量m ＝0.1g 的小滑块，带有q ＝5×10－4C 的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面固定且置于B ＝0.5T 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图2所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面(g 取10m/s 2)．求：图2(1)小滑块带何种电荷；(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大；(3)该斜面长度至少多长．答案 (1)负电荷 (2)3.5m/s (3)1.2m解析 (1)小滑块在沿斜面下滑的过程中，受重力mg 、斜面支持力N 和洛伦兹力f 作用，如图所示，若要使小滑块离开斜面，则洛伦兹力f 应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带负电荷．(2)小滑块沿斜面下滑的过程中，垂直于斜面的加速度为零，由平衡条件得f ＋N ＝mg cos α，当支持力N ＝0时，小滑块脱离斜面．设此时小滑块速度为v max ，则此时小滑块所受洛伦兹力f ＝qv max B ，所以v max ＝mg cos αqB ＝0.1×10－3×10×325×10－4×0.5m/s ≈3.5m/s(3)设该斜面长度至少为l ，则小滑块离开斜面的临界情况为小滑块刚滑到斜面底端时．因为下滑过程中只有重力做功，由动能定理得mgl sinα＝12mv2max－0，所以斜面长至少为l＝v2max2g sinα＝3.522×10×0.5m≈1.2m.借题发挥(1)物体在磁场或电场中运动的分析方法和分析力学的方法一样，只是比力学多了洛伦兹力和静电力．(2)对粒子受力分析求合力，若合力为零，粒子做匀速直线运动；若合力不为零，粒子做变速直线运动，再根据牛顿第二定律分析粒子速度变化情况.洛伦兹力的方向1．在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有如图3所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将( )图3A．向上偏转B．向下偏转C．向纸里偏转D．向纸外偏转答案 B解析由题图可知，直线电流的方向由左向右，根据安培定则，可判定直导线下方的磁场方向为垂直于纸面向里，而电子运动方向由左向右，由左手定则知(电子带负电荷，四指要指向电子运动方向的反方向)，电子将向下偏转，故B选项正确．洛伦兹力的大小2．如图4所示，带负电荷的摆球在一匀强磁场中摆动．匀强磁场的方向垂直纸面向里．磁场中A、B为等高的两点，摆球在A、B间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力大小为F1，摆球加速度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉力大小为F2，摆球加速度大小为a2，则( )图4A．F1＞F2，a1＝a2B．F1＜F2，a1＝a2C．F1＞F2，a1＞a2D．F1＜F2，a1＜a2答案 B解析 由于洛伦兹力不做功，所以从B 和A 到达C 点的速度大小相等．由a ＝v 2r可得a 1＝a 2.当由A 运动到C 时，以小球为研究对象，受力分析如图甲所示，F 1＋f 洛－mg ＝ma 1.当由B 运动到C 时，受力分析如图乙所示，F 2－f 洛－mg ＝ma 2.由以上两式可得：F 2＞F 1，故B 正确．洛伦兹力的综合应用3．在两平行金属板间，有如图5所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场．α粒子以速度v 0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过．供下列各小题选择的答案有：图5A ．不偏转B ．向上偏转C ．向下偏转D ．向纸内或纸外偏转(1)若质子以速度v 0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将________．(2)若电子以速度v 0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将________．(3)若质子以大于v 0的速度，沿垂直于电场方向和磁场方向从两板正中央射入，质子将________．(4)若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度v 0沿垂直于电场和磁场的方向，从两极正中央射入时，电子将________．答案 (1)A (2)A (3)B (4)C解析 设带电粒子的质量为m ，带电荷量为q ，匀强电场的电场强度为E 、匀强磁场的磁感应强度为B .带电粒子以速度v 0垂直射入互相正交的匀强电场和匀强磁场中时，若粒子带正电荷，则所受电场力方向向下，大小为qE ；所受磁场力方向向上，大小为Bqv 0.又因质子、电子的重力可不计，沿直线匀速通过时，显然有Bqv 0＝qE ，v 0＝E B，即沿直线匀速通过时，带电粒子的速度与其质量、电荷量无关．如果粒子带负电荷，电场力方向向上，磁场力方向向下，上述结论仍然成立．所以，(1)(2)两小题应选A.若质子以大于v 0的速度射入两板之间，由于磁场力f ＝Bqv ，磁场力将大于电场力，质子带正电荷，将向上偏转，第(3)小题应选B.磁场的磁感应强度B增大时，电子射入的其他条件不变，所受磁场力f＝Bqv0也增大，电子带负电荷，所受磁场力方向向下，将向下偏转，所以第(4)小题应选择C.题组一对洛伦兹力方向的判定1．在以下几幅图中，对洛伦兹力的方向判断不正确的是( )答案 C2．一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图1所示的磁场，分离为1、2、3三束，则不正确的是 ( )图1A．1带正电B．1带负电C．2不带电D．3带负电答案 B解析根据左手定则，正电荷粒子左偏，即1；不偏转说明不带电，即2；带负电的粒子向右偏，说明是3，因此答案为B.3．一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则( )A．此空间一定不存在磁场B．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行C．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向垂直D．此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直答案BD解析由洛伦兹力公式可知：当v的方向与磁感应强度B的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力作用，因此电子未发生偏转，不能说明此空间一定不存在磁场，只能说明此空间可能有磁场，磁场方向与电子速度方向平行，则选项B正确．此空间也可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直，导致电子所受合力为零．则选项D正确．题组二对洛伦兹力特点及公式的理解应用4．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，则洛伦兹力的大小不变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答案BD5．如图2所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是( )图2A．仅当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B．仅当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动答案 C解析电子的速度方向平行于磁场的方向，f洛＝0、电子做匀速直线运动．6．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是( )A．带电粒子沿电场线方向射入，静电力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加B．带电粒子垂直于电场线方向射入，静电力对带电粒子不做功，粒子动能不变C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变答案 D解析带电粒子在电场中受到的静电力F＝qE，只与电场有关，与粒子的运动状态无关，做功的正负由θ角(力与位移方向的夹角)决定．对选项A，只有粒子带正电时才成立；垂直射入匀强电场的带电粒子，不管带电性质如何，静电力都会做正功，动能增加．带电粒子在磁场中的受力——洛伦兹力f＝qvB sinθ，其大小除与运动状态有关，还与θ角(磁场方向与速度方向之间夹角)有关，带电粒子从平行磁感线方向射入，不受洛伦兹力作用，粒子做匀速直线运动．在其他方向上由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力对带电粒子始终不做功．综上所述，正确选项为D.7．如图3所示，电视机的像管的结构示意图，荧光屏平面位于坐标平面xOy ，y 轴是显像管的纵轴线，位于显像管尾部的灯丝被电流加热后会有电子逸出，这些电子在加速电压的作用下以很高的速度沿y 轴向十y 方向射出．构成了显像管的“电子枪”．如果没有其他力作用，从电子枪发射出的高速电子将做匀速直线运动打到坐标原点O 使荧光屏的正中间出现一个亮点．当在显像管的管颈处的较小区域(图中B 部分)加沿z 方向的磁场 (偏转磁场)，亮点将偏离原点O 而打在x 轴上的某一点，偏离的方向和距离大小依赖于磁场的磁感应强度B .为使荧光屏上出现沿x 轴的一条贯穿全屏的水平亮线(电子束的水平扫描运动)，偏转磁场的磁感应强度随时间变化的规律是图中( )图3答案 A题组三 带电物体在磁场中的运动问题8．带电油滴以水平速度v 0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图4所示，若油滴质量为m ，磁感应强度为B ，则下述说法正确的是( )图4A ．油滴必带正电荷，电荷量为mg v 0B B ．油滴必带正电荷，比荷q m ＝q v 0BC ．油滴必带负电荷，电荷量为mg v 0BD ．油滴带什么电荷都可以，只要满足q ＝mg v 0B 答案 A解析 油滴水平向右匀速直线运动，其所受洛伦兹力必向上与重力平衡，故带正电，由mg＝qv 0B 得其电荷量q ＝mg v 0B，A 正确． 9．如图5所示，在竖直平面内放一个光滑绝缘的半圆形轨道，水平方向的匀强磁场与半圆形轨道所在的平面垂直．一个带负电荷的小滑块由静止开始从半圆轨道的最高点M 滑下到最右端，则下列说法中正确的是( )图5A ．滑块经过最低点时的速度比磁场不存在时大B ．滑块从M 点到最低点的加速度比磁场不存在时小C ．滑块经过最低点时对轨道的压力比磁场不存在时小D ．滑块从M 点到最低点所用时间与磁场不存在时相等答案 D解析 由于洛伦兹力不做功，故与磁场不存在时相比，滑块经过最低点时的速度不变，选项A 错误；由a ＝v 2R，与磁场不存在时相比，滑块经过最低点时的加速度不变，选项B 错误；由左手定则，滑块经最低点时受的洛伦兹力向下，而滑块所受的向心力不变，故滑块经最低点时对轨道的压力比磁场不存在时大，选项C 错误；由于洛伦兹力始终与运动方向垂直，在任意一点，滑块经过时的速度均不变，选项D 正确．10．如图6所示，一个质量为m 带正电的带电体电荷量为q ，紧贴着水平绝缘板的下表面滑动，滑动方向与垂直纸面的匀强磁场B 垂直，则能沿绝缘面滑动的水平速度方向________，大小v 应不小于________，若从速度v 0开始运动，则它沿绝缘面运动的过程中，克服摩擦力做功为________．图6答案 水平向右 mg qB 12m ⎣⎢⎡⎦⎥⎤v 20－mg qB 2 11．如图7所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒从a 点进入场区并刚好能沿ab 直线向上运动，下列说法中正确的是( )图7A ．微粒一定带负电B ．微粒的动能一定减小C ．微粒的电势能一定增加D ．微粒的机械能一定增加答案 AD解析 微粒进入场区后沿直线ab 运动，则微粒受到的合力或者为零，或者合力方向在ab 直线上( 垂直于运动方向的合力仍为零)．若微粒所受合力不为零，则必然做变速运动，由于速度的变化会导致洛伦兹力变化，则微粒在垂直于运动方向上的合力不再为零，微粒就不能沿直线运动，因此微粒所受合力只能为零而做匀速直线运动；若微粒带正电，则受力分析如下图甲所示，合力不可能为零，故微粒一定带负电，受力分析如图乙所示，故A 正确，B 错；静电力做正功，微粒电势能减小，机械能增大，故C 错，D 正确．12．如图8所示，质量为m ＝1kg 、电荷量为q ＝5×10－2C 的带正电的小滑块，从半径为R ＝0.4m 的光滑绝缘14圆弧轨道上由静止自A 端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E ＝100V/m ，方向水平向右；B ＝1 T ，方向垂直纸面向里．求：(1)滑块到达C 点时的速度；(2)在C 点时滑块所受洛伦兹力．(g ＝10 m/s 2)图8答案 (1)2m/s ，方向水平向左 (2)0.1N ，方向竖直向下解析 以滑块为研究对象，自轨道上A 点滑到C 点的过程中，受重力mg ，方向竖直向下；静电力qE ，方向水平向右；洛伦兹力f 洛＝qvB ，方向始终垂直于速度方向．(1)滑块从A 到C 过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得mgR －qER ＝12mv 2C得v C ＝2mg －qE R m＝2m/s.方向水平向左． (2)根据洛伦兹力公式得：f ＝qv C B ＝5×10－2×2×1N＝0.1N ，方向竖直向下．。
高中物理第6章磁场对电流和运动电荷的作用章末分层突破学案鲁科版选修3-1(new)
第6章磁场对电流和运动电荷的作用章末分层突破［自我校对］①电流②ILB③运动④qvB⑤错误!⑥错误!⑦错误!⑧qvB＝qE有关安培力问题的分析与计算问题分析与计算的基本思路和方法与力学问题一样,先取研究对象进行受力分析，判断通电导体的运动情况，然后根据题中条件由牛顿定律或动能定理等规律列式求解．具体求解应从以下几个方面着手分析：1．安培力的大小(1）当通电导体和磁场方向垂直时，F＝ILB。
(2)当通电导体和磁场方向平行时，F＝0.（3）当通电导体和磁场方向的夹角为θ时,F＝ILB sin θ。
2．安培力的方向(1)安培力的方向由左手定则确定．(2)F安⊥B,同时F安⊥L，即F安垂直于B和L决定的平面，但L和B不一定垂直．3．安培力作用下导体的状态分析通电导体在安培力的作用下可能处于平衡状态，也可能处于运动状态．对导体进行正确的受力分析，是解决该类问题的关键．分析的一般步骤是：（1)明确研究对象，这里的研究对象一般是通电导体．（2）正确进行受力分析并画出导体的受力分析图，必要时画出侧视图、俯视图等．（3）根据受力分析确定通电导体所处的状态或运动过程．(4）运用平衡条件或动力学知识列式求解．如图6.1所示，电源电动势E＝2 V，内阻r＝0。
5 Ω，竖直导轨宽L＝0.2 m，导轨电阻不计．另有一质量m＝0.1 kg,电阻R＝0。
5 Ω的金属棒，它与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，靠在导轨的外面．为使金属棒不滑动，施加一与纸面夹角为30°且与导体棒垂直指向纸里的匀强磁场（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2）．求：图6。
1（1）此磁场的方向；（2)磁感应强度B的取值范围。
【导学号：34022037】【解析】(1）要使金属棒静止,安培力应斜向上指向纸里，画出由a→b的侧视图,并对棒ab受力分析如图所示．经分析知磁场的方向斜向下指向纸里．(2)如图甲所示，当ab棒有向下滑的趋势时，受静摩擦力向上为F f，则:F sin 30°＋F－mg＝0fF＝BIL1F＝μF cos 30°fI＝错误!联立四式并代入数值得B1＝3。
物理鲁科版选修3-1学案：整合提升第6章磁场对电流和运动电荷的作用含解析
整合提升知识网络重点突破1.安培力（磁场对电流的作用力）（1）安培力方向的判定①用左手定则.②用“同性相斥，异性相吸"(只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时).③用“同向电流相吸，反向电流相斥"（反映了磁现象的电本质）.可以把条形磁铁等效为长直螺线管（不要把长直螺线管等效为条形磁铁）.只要两导线不是互相垂直的，都可以用“同向电流相吸，反向电流相斥”判定相互作用的磁场力的方向；当两导线互相垂直时,用左手定则判定。
（2）安培力大小的计算：F=BLI sinα（α为B、L间的夹角）。
图6—1【例1】如图6-1所示，水平放置的光滑的金属导轨M、N,平行地置于匀强磁场中,间距为d ，磁场的磁感应强度大小为B ，方向与导轨平面夹角为α.金属棒a d 的质量为m ，放在导轨上且与导轨垂直.电源电动势为E ，定值电阻为R ，其余部分电阻不计,则当电键K 合上时，棒a d 受到的安培力的大小为_________，方向为_________,棒的加速度大小为_________。
解析:以安培力为知识背景,涉及闭合电路的欧姆定律和牛顿第二定律，重在考查综合应用能力。
F =BIL ，I =R E ，L =d ，F =RBEd 由左手定则得，方向向左下方a =mRa EBd m a F sin sin =⋅。
答案：BEd /R 左下方 EdB sinα/mR2。
带电粒子在匀强磁场中的偏转【例2】 磁流体发电机原理如图6-2所示。
等离子体高速从左向右喷射，两极板间有如图6-2所示方向的匀强磁场.该发电机哪个极板为正极?两板间最大电压为多少？图6-2解析：由左手定则，正、负离子受的洛伦兹力分别向上、向下。
所以上极板为正.正、负极板间会产生电场。
当进入的正负离子受的洛伦兹力与电场力等值反向时，达到最大电压：U =B dv 。
当外电路断开时，这也就是电动势E 。
当外电路接通时，极板上的电荷量减小,板间场强减小，洛伦兹力将大于电场力，进入的正负离子又将发生偏转.这时电动势仍是E =B dv ，但路端电压将小于B dv.3。
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第6章磁场对电流和运动电荷的作用【自我探究】阅读课本的导入内容，思考下面的问题：（1）奥斯特的发现是偶然的吗？（2）生活中有这样的启示吗？第1节探究磁场对电流的作用【预习与思考】物理学上把磁场对电流力的作用叫做安培力，这一规律我们已经在上一章已经认识到，但是我们遗留了几个问题：（1）磁场对电流的作用有哪些因素有关？（2）如何进行计算？现在，请你设计实验来解决这个问题。
【同步课堂】一、探究实验：安培力的影响因素（使用书上的实验进行）1、猜想：安培力的影响因素2、探究方法：3、探究电流方向与磁场的关系：（为了使问题简单，我们使用匀强磁场）情形1：电流方向与磁场方向平行：情形2：电流方向与磁场方向垂直：情形3：电流方向与磁场方向介于平行和垂直之间：结论1：4、探究垂直情况下安培力的影响因素情形1：通电导线长度和电流不变，改变磁感应强度情形2：通电导线长度和磁感应强度不变，改变电流情形3：磁感应强度和电流不变，改变通电导线长度结论2：以下部分为你的课堂笔记：一、安培力的大小和方向1、大小：2、公式的适用条件①通电导线与磁场方向②3、方向：二、电流表原理1、电流表的构造：2、电流表的原理：蹄形磁体和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，放在其中的通电线圈不管转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，线圈两边所受的安培力始终跟线圈平面垂直，使线圈转动。
线圈转动时，通过转轴收紧两根螺旋弹簧，这样，线圈在通电时除了受到安培力外，还受到弹簧的阻碍作用，当这两种力达到一种平衡时，线圈停在一定位置上。
电流越大， 安培力也越大，于是线圈转角也越大。
可见，转角θ与I 有关。
可以证明，线圈的偏转角θ与电流I 成正比。
【考点探究】考点一：对安培力的认识1、 安培力的计算方法当B 与I 垂直时，F=BIL ；当B 与I 成θ角时，sin F BIL θ=；当B 与I 平行时，F=02、公式F BIL =和sin F BIL θ=中的l 指的是“有效长度”，如图所示，弯曲导线的有效长度l 等于两端点直线的长度。
例1 判断同向电流与异向电流之间的相互作用例2 如图，长为2l的直导线拆成边长相等，夹角为的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为（A）0 （B）0.5BIl（C）BIl（D）2BIl考点二：安培力作用下的平衡问题1、对通电导体在磁场、重力场中的平衡问题的处理方法和静力学问题一样，不同之处就是多了一个安培力2、解决这类问题的关键（1）受力分析时注意安培力的大小和方向（2）画好导体受力的平面图例3 参考优化设计例题3【课外探究】奥斯特与电流磁效应1819 年上半年到1820年下半年，奥斯特一面担任电、磁学讲座的主讲，一面继续研究电、磁关系。
1820年4月，在一次讲演快结束的时候，奥斯特抱着试试看的心情又作了一次实验。
他把一条非常细的铂导线放在一根用玻璃罩罩着的小磁针上方，接通电源的瞬间，发现磁针跳动了一下。
这一跳，使有心的奥斯特喜出望外，竟激动得在讲台上摔了一跤。
但是因为偏转角度很小，而且不很规则，这一跳并没有引起听众注意。
以后，奥斯特花了三个月，作了许多次实验，发现磁针在电流周围都会偏转。
在导线的上方和导线的下方，磁针偏转方向相反。
在导体和磁针之间放置非磁性物质，比如木头、玻璃、水、松香等，不会影响磁针的偏转。
1820年7月21日，奥斯特写成《论磁针的电流撞击实验》的论文，这篇仅用了4页纸的论文，是一篇极其简洁的实验报告。
奥斯特在报告中讲述了他的实验装置和60多个实验的结果，从实验总结出：电流的作用仅存在于载流导线的周围；沿着螺纹方向垂直于导线；电流对磁针的作用可以穿过各种不同的介质；作用的强弱决定于介质，也决定于导线到磁针的距离和电流的强弱；铜和其他一些材料做的针不受电流作用；通电的环形导体相当于一个磁针，具有两个磁极，等等。
正式向学术界宣告发现了电流磁效应。
第2节磁场对运动电荷的作用【预习与思考】磁场对电流的作用称为安培力，但存在这样一个问题：安培力的本质是什么？这个力与形成电流的运动电荷有关吗？如果有，两者之间有关系吗？请你设计一个实验来验证。
【同步课堂】一、探究磁场对运动电荷的作用1、寻找磁场的作用对象情形1：把一段不通电的导体放入磁场中情形2：把一个带电的通草球放入磁场中结论与猜想：2、探究磁场对运动电荷是否有作用给阴极射线管接上电源，在射线管中形成电子流情形1：没有外加磁场时，观察电子流的运动情形2：将磁极慢慢靠近电子流，观察电子流的变化结论：情形3：反转磁极，观察电子流的变化结论：【考点探究】考点：洛伦兹力方向的判断——左手定则1、洛伦兹力的方向垂直与B、V确定的平面2、对正电荷，四指指向速度方向，对负电荷，四指指向速度的反方向【例】每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义。
假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将A．向东偏转B．向南偏转C．向西偏转D．向北偏转【课外研究】电磁炮电磁炮的原理非常简单，19世纪，英国科学家法拉第发现，位于磁场中的导线在通电时会受到一个力的推动，同时，如果让导线在磁场中作切割磁力线的运动，导线上也会产生电流。
这就是著名的法拉第电磁感应定律。
正是根据这一定律人们发明了现在广泛应用的发电机和电动机，它也是电磁炮的基本原理，或者说，电磁炮不过是一种比较特殊的电动机，因为它的转子不是旋转的，而是作直线加速运动的炮弹。
那么如何产生驱动炮弹的磁场，并让电流经过炮弹，使它获得前进的动力呢？一个最简单的电磁炮设计如下：用两根导体制成轨道，中间放置炮弹，使电流可以通过三者建立回路。
把这个装置放在磁场中，并给炮弹通电，炮弹就会加速向前飞出。
在1980年，美国西屋公司为“星球大战”建造的实验电磁炮基本就是这样的结构。
它把质量为300克的炮弹加速到了每秒约4千米。
如果是在真空中，这个速度还可提高到每秒8~10千米，这已经超过了第一宇宙速度，具备了作为一种新型航天发射装置的理论资格。
第3节洛伦兹力的运用【预习与思考】处于磁场中的导体会受到安培力的作用，安培力将对导体做功。
若是运动电荷处于磁场中，将会受到洛伦兹力的作用，请问：洛伦兹力对运动电荷做功吗？若运动电荷处于与之垂直的磁场时，它的运动轨迹是怎样的？【同步课堂】一、运动电荷在无限磁场的运动现在观察洛伦兹力演示仪，记录观察到的现象并做理论分析1、当电子的运动方向与磁场方向平行时：理论分析2、当电子的运动方向与磁场方向垂直时：理论分析3、当电子的运动方向与磁场方向不垂直时：理论分析例1 现有一带正电粒子的质量为m，电荷量为q，速度为v，垂直的射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，回答下面的问题：（1）作出运动的轨迹并确定圆心（2）轨道半径有多大？（3）周期为多少？二、运动电荷在有限无界场中的运动例2现有一带正电粒子的质量为m，电荷量为q，速度为v，以边界夹角为 垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，回答下面的问题：（1）作出运动的轨迹并确定圆心（2）轨道半径有多大？（3）周期为多少？例3：现有一带正电粒子的质量为m，电荷量为q，速度为v，垂直的射入宽度为L磁感应强度为B的匀强磁场中，回答下面的问题：1、轨迹及圆心的确定2、轨道半径和周期3、竖直偏转位移4、偏转角度5、穿越时间6、两个重要结论①②对圆心确定方法的总结：①②三、运动电荷在有界场中的运动例4 如图所示为边长为L的正方形有界场，现有一带正电粒子的质量为m，电荷量为q，速度为v从左边界中部垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，求粒子可以射出磁场的速度范围？例5如图所示为半径为R的圆形有界场，现有一带正电粒子的质量为m，电荷量为q，速度为v从某一半径方向垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，回答下面的问题：1、圆心的确定2、半径和周期3、圆心角与穿越时间4、竖直偏转位移四、洛伦兹力的运用1、带电粒子在组合场的运用——质谱仪2、带电粒子在复合场的运用——速度选择器3、带电粒子在组合场的运用——回旋加速器①设计原理②加速电场及其频率③最大速度与动能④加速时间4、霍尔效应霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。
这个电势差也被叫做霍尔电势差。
【课外研究】磁流体发电机磁流体发电机，又叫等离子发电机，是根据霍尔效应，用导电流体，例如空气或液体，与磁场相对运动而发电的一种设备。
磁流体发电，是将带电的流体(离子气体或液体)以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电的流体产生的作用，从而发出电来。
最简单的开式磁流体发电机由燃烧室、发电通道和磁体组成。
工作过程是在化石燃料燃烧后产生的高温气体中，加入易电离的钾盐或钠盐，使起部分电离后，经喷管加速产生高达摄氏3000度、速度达到1000米／秒的高温高速导电气体，最后产生电流。
磁流体发电中的带电流体，它们是通过加热燃料、惰性气体、碱金属蒸气而得到的。
在几千摄氏度的高温下，这些物质中的原子和电子的运动都很剧烈，有些电子甚至可以脱离原子核的束缚，结果，这些物质变成自由电子、失去电子的离子以及原子核的混合物，这就是等离子体。
将等离子体以超音速的速度喷射到一个加有强磁场的管道里面，等离子体中带有正、负电荷的高速粒子，在磁场中受到洛伦兹力的作用，分别向两极偏移，于是在两极之间产生电压，用导线将电压接入电路中就可以使用了。
磁流体发电的另一个好处是产生的环境污染少。
利用火力发电，燃烧燃料产生的废气里含有大量的二氧化硫，这是造成空气污染的一个重要原因。
利用磁流体发电，不仅使燃料在高温下燃烧得更加充分，它使用的一些添加材料还可以和硫化合，生成硫酸钾，并被回收利用，这就避免了直接把硫排放到空气中，对环境造成污染。
利用磁流体发电，只要加快带电流体的喷射速度，增加磁场强度，就能提高发电机的功率。
人们使用高能量的燃料，再配上快速启动装置，就可以使发电机功率达到1000万kW，这就满足了一些需要大功率电力的场合。
目前，中国，美国、印度、澳大利亚以及欧洲共同体等，都积极致力于这方面的研究。