2023年新教材高中物理本章小结1第1章安培力与洛伦兹力课件新人教版选择性必修第二册

这是一份2023年新教材高中物理本章小结1第1章安培力与洛伦兹力课件新人教版选择性必修第二册，共52页。
第一章　安培力与洛伦兹力本章小结构建知识网络安培力与洛伦兹力安培力与洛伦兹力归纳专题小结专题1　安培力作用下导体的运动与平衡问题1．判断导体在磁场中运动情况的常规思路．(1)不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况．(2)结合左手定则准确判断导线所受安培力的方向．(3)由导体的受力情况判定导体的运动方向．2．安培力作用下的平衡问题与力学中的平衡问题分析方法是相同的，只不过多了安培力，解题的关键仍是受力分析．例1　一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示．当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将 (　　)A．不动　　　　　 B．顺时针转动C．逆时针转动 　　 D．在纸面内平动解析： 方法一　电流元法把线圈L1沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1将顺时针转动．方法二　等效法把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L1等效成小磁针后，转动前，N极指向纸内，因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1将顺时针转动．方法三　结论法环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动．故B正确．答案：B规律总结：判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁感线分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向．专题2　带电粒子在有界磁场中的临界极值问题分析临界极值问题的思路与方法.(1)两粒子在磁场边界上的穿出点A、B之间的距离d；(2)两粒子进入磁场的时间间隔Δt.思路点拨：(1)根据速度方向和粒子的电性画出运动轨迹，利用几何关系求出轨道半径．(2)粒子的运动具有对称性，即进、出磁场时的速度方向和边界的夹角相等．规律总结：(1)要按照“画轨迹，找圆心，求半径(利用几何关系)”的基本思路进行；(2)解题过程中注意对称性的应用．专题3　带电粒子在组合场和叠加场中的运动1．带电粒子在组合场中的运动．2．带电粒子在叠加场中的运动．(1)求圆形磁场区域磁感应强度的大小；(2)求沿＋x方向射入磁场的粒子，从进入磁场到再次穿出磁场所经过的路程．解析： (1)沿＋x方向射入磁场的粒子进入电场后，速度减小到0，粒子一定是从如图的P点射出磁场，逆着电场线运动，所以粒子在磁场中做圆周运动的半径r＝R＝0.5 m.代入数据得B＝0.2 T.(2)粒子返回磁场后，经磁场偏转后从N点射出磁场，MN为直径，粒子在磁场中的路程为二分之一圆周长s1＝πR，设在电场中的路程为s2，根据动能定理得代入数据得s＝(0.5π＋1) m.规律总结：带电粒子在电场和磁场的组合场中运动，实际上是将粒子在电场中的加速与偏转，与在磁场中偏转两种运动有效组合在一起，有效区别电偏转和磁偏转，寻找两种运动的联系和几何关系是解题的关键．当带电粒子连续通过几个不同的场区时，粒子的受力情况和运动情况也发生相应的变化，其运动过程则由几种不同的运动阶段组成．典练素养提升1．[科学态度与责任]我省加大环保督查力度，打响碧水蓝天保卫战．督查暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极，匀强磁场方向竖直向下．污水(含有大量的正、负离子)充满管口从左向右流经该测量管时，a、c两端的电压为U，显示仪器显示污水流量Q(单位时间内排出的污水体积)．则 (　　)A．a侧电势比c侧电势低B．污水中离子浓度越高，显示仪器的示数越大C．污水流量Q与U成正比，与L、D无关【答案】D　2．[物理观念]已知通电的长直导线在周围空间某位置产生的磁感应强度大小与电流强度成正比，与该位置到长直导线的距离成反比．如图所示，现有通过电流大小相同的两根长直导线分别固定在正方体的两条边dh和hg上，彼此绝缘，电流方向分别由d流向h、由h流向g，则顶点e和a两处的磁感应强度大小之比为 (　　)【答案】A　3．[科学探究](多选)在某次科技活动中，有人做了一个电磁“小车”实验：如图，用裸露的铜导线绕制成一根长螺线管，将螺线管固定在水平桌面上．用一节干电池和两个磁铁制成一个“小车”，两磁铁的同名磁极粘在电池的正、负两极上．将这辆“小车”推入螺线管中，磁铁与电极和铜线间均能良好导电，“小车”就加速运动起来．关于“小车”的运动，以下说法正确的是 (　　)A．图中“小车”加速度方向向右B．图中“小车”加速度方向向左C．只将“小车”上某一磁铁改为S极与电池粘连，“小车”就不能加速运动D．只将“小车”上两磁铁均改为S极与电池粘连，“小车”的加速度方向不变【答案】BC　【解析】磁极间的磁感线如图甲所示，干电池与磁体及中间部分线圈组成了闭合回路，在两磁极间的线圈中产生电流，左端磁极的左侧线圈和右端磁极的右侧线圈中没有电流．其中线圈中电流方向的左视图如图乙所示，由左手定则可知中间线圈所受的安培力向右，根据牛顿第三定律有“小车”向左加速，故A错误，B正确；如果改变某一磁铁S极与电源粘连，则磁感线不会向外发散，两部分受到方向相反的力，合力为零，不能加速运动，故C正确；将小车上两磁铁均改为S极与电池粘连，磁感线会向里聚集，受到的力与C中方向相反，故车的加速度方向将发生改变，故D错误．4．[科学思维]如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列说法正确的是 (　　)A．甲图要增大粒子的最大动能，可增加电压UB．乙图可判断出A极板是发电机的负极D．丁图中若载流子带负电，稳定时C板电势高【答案】B　5．[科学思维](多选)如图所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁感应强度为B，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放一内壁光滑的玻璃管，管的底部到开口处的长度为L.在其底部装有一带电小球(小球可视为质点)，玻璃管在垂直于试管的水平力F作用下，以速度v向右匀速运动，经过t时间带电小球能从试管口处飞出．关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列说法中正确的是 (　　)A．小球带正电C．小球相对玻璃管做匀速直线运动D．拉力F与小球在管内运动的时间成正比【答案】ABD　A．接线端3的电势比接线端4的电势高D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持与地面平行【答案】C　7．[科学思维]如图所示，两个同心圆半径分别为r和2r，在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.圆心O处有一放射源，放射出的粒子质量均为m、电荷量均为－q，假设粒子速度方向都和纸面平行，不计粒子重力．(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向，OA与初速度方向的夹角为60°，要想使该粒子经过环形区域磁场一次后通过A点，则初速度的大小是多少？(2)要使粒子不穿出环形区域，则粒子的初速度不能超过多少？8．[科学思维]如图，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里．一带电荷量为＋q、质量为m的微粒从原点出发沿与x轴正方向的夹角为45°的初速度进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A(l，l)时，电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间)，粒子继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场．不计一切阻力，求：(1)电场强度E和磁感应强度B的大小；(2)粒子在复合场中的运动时间．解：(1)根据题意可知，粒子进入复合场之后做匀速直线运动，受重力、电场力和洛伦兹力，受力分析如图甲所示．根据平衡条件有Eq＝qvBcos 45°，mg＝qvBsin 45°，甲乙(2)粒子做匀速直线运动的时间9．[物理观念]质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1，b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d，c为偏转分离器，磁感应强度为B2.今有一质量为m、电荷量为e的正粒子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动．求：(1)粒子的速度v为多少？(2)速度选择器的电压U2为多少？(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？