高中人教版 (新课标)第二章 磁场综合与测试优秀学案

这是一份高中人教版 (新课标)第二章 磁场综合与测试优秀学案，共7页。







①运动电荷


②排斥


③吸引


④蹄


⑤eq \f(F,IL)


⑥安培力


⑦BIL


⑧左手


⑨洛伦兹力


⑩安培力


⑪左手





























1．相似之处：


(1)电场线和磁感线都是为了形象地描述场而引入的假想的曲线，实际上并不存在．


(2)电场线和磁感线都是用来描述场的强弱和方向的，电场线和磁感线切线方向分别表示了电场和磁场的方向．


(3)电场线和磁感线都不能相交．因为如果相交，在相交点就会出现两个切线方向，与电场和磁场中某一确定点的场的方向是唯一的相矛盾．


2．电场线和磁感线的显著区别是：电场线起始于正电荷或无穷远，终止于无穷远或负电荷，是非闭合的曲线，而磁感线是闭合的曲线．


关于电场线和磁感线的概念，以下说法中正确的是( )


A．电场线和磁感线都是不封闭的曲线


B．沿着磁感线的方向，磁场越来越弱


C．任意两条电场线或磁感线都不能相交


D．电场线和磁感线的疏密都表示场的强弱


【解析】 电场线和磁感线都是为了形象描述场而引入的模型，由于曲线的切线方向表示场的方向，所以不可能相交，其疏密都反映场的强弱，所以B错，C、D正确；电场线不闭合，而磁感线是闭合的，在条形磁铁外部，磁感线由N极到S极；在条形磁铁内部由S极到N极，故A不正确．


【答案】 CD


1．磁场中某点的磁感应强度的大小及方向是客观存在的，仅与产生磁场的磁体或电流有关，与放入的直导线的电流I的大小、导线的长短(即L的大小)无关，与通电导线受到的力也无关，即便不放入载流导体，它的磁感应强度也照样存在．因此不能说B与F成正比，或B与IL成反比．磁感应强度的方向就是该处的磁场方向，与该处通电导线所受安培力的方向垂直．


2．磁场问题的综合性题目往往是与力学知识的综合．磁、力综合题与纯力学题相比，物体只是多受到一个安培力或洛伦兹力的作用，解决问题的思维程序和方法与力学中相同．正确解决问题的前提仍是进行受力分析、运动分析，在此基础上再选用力学知识、规律作出判断，或列出方程求解.


质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的金属导轨上，如图2­1所示．已知导体与导轨间的动摩擦因数为μ，在图2­2所示的各种磁场中，导体均静止，则导体与导轨间摩擦力为零的可能情况是( )





图2­1





图2­2


【解析】 要使静摩擦力为零，如果N＝0，必有f＝0.选项B中安培力的方向竖直向上，与重力的方向相反，可能使N＝0，故选项B是正确的；如果N≠0，则导体除受静摩擦力f以外的其他力的合力只要为零，那么f＝0.选项A中，导体所受到的重力G、支持力N及安培力F安三力合力可能为零，则导体所受静摩擦力可能为零．选项C、D中，从导体所受到的重力G、支持力N及安培力F安三力的方向分析，合力不可能为零，所以导体所受静摩擦力不可能为零．故正确的选项应为A、B.


【答案】 AB


在倾角为30°的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面向下，如图2­3所示，当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时，导体棒恰好静止在斜面上，求磁感应强度的大小．





图2­3


【解析】 由左手定则可知，导体棒所受安培力沿斜面向上，受力分析如图所示，将重力沿斜面方向和垂直斜面方向正交分解．由平衡条件知：





F＝mgsin 30°①


F＝BIL②


所以：B＝eq \f(mgsin 30°,IL)＝eq \f(mg,2IL).


【答案】 eq \f(mg,2IL)


1．洛伦兹力方向垂直于电荷运动方向，也垂直于磁场方向，由于洛伦兹力的方向总与运动方向垂直，所以洛伦兹力在任何情况下对电荷都不做功，不改变电荷的速度大小和电荷的动能，但能改变运动电荷的速度方向．


2．带电粒子受到洛伦兹力与电场力的区别：


(1)带电粒子在磁场中可能受到洛伦兹力的作用，其条件是其运动方向和磁场方向不平行，而带电粒子在电场中一定受到电场力的作用．


(2)洛伦兹力的方向垂直于磁场方向，可用左手定则判定，而电场力的方向由电场方向和电荷的正负决定，且一定平行于电场方向．


(3)洛伦兹力的大小与磁感应强度、粒子的电荷量及粒子的速度成正比，同时还与粒子速度方向和磁场方向之间的夹角有关，而电场力与电场强度及带电粒子的电荷量成正比．


如图2­4所示，某空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一金属杆AB从高h处自由下落，则( )





图2­4


A．A端先着地


B．B端先着地


C．两端同时着地


D．以上说法均不正确


【解析】 由于金属杆中有许多自由电子，随杆一起向下运动，所以利用左手定则可以判断出这些自由电子因向下运动而受到向左的洛伦兹力，因此洛伦兹力将使电子向A端聚集，B端因而出现正电荷，这样A端带负电，B端带正电，杆AB的A端因受到向上的电场力而阻碍它向下运动，B端因受到向下的电场力而更快地向下运动，故B端先着地，而A端后着地．


【答案】 B





1．安培力计算用F＝BIL，要求导线与磁场垂直．


2．洛伦兹力与安培力的方向都用左手定则判定．








1．带正电荷q的粒子(不计重力)进入匀强磁场中(如图所示)，能在磁场中受力发生垂直纸面向内偏转的是( )


【导学号：46852044】





【解析】 因为AB项中带正电荷q的粒子，运动方向平行于磁场，所以不受磁场力而做匀速直线运动，由左手定则可知，C选项中带正电荷q的粒子受到的磁场力向外，D选项中带正电荷q的粒子，受到的磁场力向内，故选项D正确．


【答案】 D


2．如图2­5所示，一正电荷水平向右射入蹄形磁铁的两磁极间．此时，该电荷所受洛伦兹力的方向是( )





图2­5


A．向左 B．向右


C．垂直纸面向里D．垂直纸面向外


【解析】 由图示可知，磁场方向向上，由左手定则可知，洛伦兹力垂直于纸面向外，故D正确．


【答案】 D


3．如图2­6所示，通有向右电流的直导线置于匀强磁场中，导线与磁场平行，则该导线( )


【导学号：46852045】





图2­6


A．不受安培力


B．受安培力，方向向右


C．受安培力，方向垂直纸面向里


D．受安培力，方向垂直纸面向外


【解析】 由题意可知，因通电导线与磁场平行，所以不受到安培力的作用，故A正确，BCD错误．


【答案】 A


4．把螺线管与电源连接，发现小磁针N极向螺线管偏转，静止时所指方向如图2­7所示，下列说法正确的是( )


【导学号：46852046】





图2­7


A．螺线管左端接电源正极


B．若将小磁针移到螺线管内部，小磁针N极所指方向不变


C．若将小磁针移到螺线管左端，小磁针N极将转过180°


D．若将小磁针移到螺线管正上方，小磁针N极所指方向不变


【解析】 A项，小磁针N极向左偏，说明螺线管的左端为N极，右端为S极．用右手握住螺线管，使大拇指指向螺线管的N极，四指环绕的方向就是电流的方向．由此可知，电流从左端流出、右端流入，因此，电源的右极为正极，左端为负极．故A错误．B项，若将小磁针移到螺线管内部，因磁感线方向不变，则小磁针N极所指方向不变，故B正确；C项，若将小磁针移到螺线管左端，因磁场方向不变，则小磁针N极指向仍不变，故C错误；D项，若将小磁针移到螺线管正上方，小磁针N极将转过180°.故D错误．


【答案】 B


5．如图2­8所示，重为0.2 N的导体棒ab水平放置，与竖直放置的光滑金属导轨接触良好，导轨宽L＝0.2 m，匀强磁场垂直于导轨平面．当导体棒中的电流I＝2 A时，导体棒处于静止状态．问：





图2­8


(1)导体棒中电流方向是由a到b还是由b到a?


(2)匀强磁场的磁感应强度的大小为多少？


【导学号：46852047】


【解析】 (1)根据左手定则即可判断电流方向为由a指向b；


(2)根据共点力平衡可知mg＝BIL


解得B＝eq \f(mg,IL)＝eq \f(0.2,2×0.2) T＝0.5 T.


【答案】 (1)导体棒中电流方向是由a到b


(2)匀强磁场的磁感应强度的大小为0.5 T 电场线与磁感线的比较
磁感应强度与安培力
磁场对运动电荷的作用