第一章 安培力与洛伦兹力（章节复习）导学单-（2019） 新人教版高中物理选择性必修二.rar

1.5 第一章第一章 安培力与洛伦兹力（安培力与洛伦兹力（章节复习）章节复习）【知识再理解知识再理解 1】磁场对通电导线、运动电荷的作用力磁场对通电导线、运动电荷的作用力1. 概念：安培力（大小、方向） 、洛伦兹力（大小、方向）2. 方法：（1）左手定则 （2）力和运动分析3. 规律：（1） 安培力和洛伦兹力关系1 如图所示有一个与水平面成 =37的光滑导电滑轨，导轨上放置一个可以自由移动的金属杆 ab。导电滑轨宽 L=0.5m，金属杆 ab 质量 m=0.4kg、电阻 R0=2.0，整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为 B=4T 的匀强磁场中。导轨所接电源的电动势为 E=9V，内阻 r=1.0，其他电阻不计，取 g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8。现要保持金属棒在导轨上静止不动，求：（1） 金属棒所受到的安培力大小；（2） 滑动变阻器接入的阻值；（3） 若金属棒与导轨间有动摩擦因数为 =0.5，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，求滑动变阻器接入的最小阻值。2.4N 4.5 1.52 如图所示,在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电荷量为 q、质量为 m 的带电小球,管道半径略大于小球半径。整个管道处于磁感应强度为 B 的水平匀强磁场中,磁感应强度方向与管道垂直。现给带电小球一个水平速度 v,则在整个运动过程中,带电小球克服摩擦力所做的功可能为（ ）0 221mv221）（qBmgm2122）（qBmgvmA. B. C. D.【知识再理解知识再理解 2】带电粒子在匀强磁场中的运动、质谱仪、回旋加速器、带电粒子在复合带电粒子在匀强磁场中的运动、质谱仪、回旋加速器、带电粒子在复合场中的运动场中的运动1. 方法：（1）力和运动分析 （2）带电粒子在匀强磁场中圆心、轨道、关系确定方法。2. 规律：（1）带电粒子在有界匀强磁场中运动角度、长度、时间分析。 （2）复合场中运动衔接1 真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为 a 和 3a 的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示。一速率为 v 的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为 m，电荷量为 e，忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为（）ABCD32mvaemvae34mvae35mvae2. 如图所示，宽 h2 cm 的有界匀强磁场的纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向里现有一群正粒子从 O 点以相同的速率沿纸面不同方向射入磁场若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径 r 均为 5 cm，不计粒子的重力，则：（1）右边界内有粒子射出的范围；（2）左边界内有粒子射出的范围； cm80 ycm4cm4y3. 如图，A、C 两点分别位于 x 轴和 y 轴上，OCA=30，OA 的长度为 L。在OCA 区域内有垂直于 xOy 平面向里的匀强磁场。质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子，以平行于 y 轴的方向从 OA 边射入磁场。已知粒子从某点射入时，恰好垂直于 OC 边射出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为 t0。不计重力。（1） 求磁场的磁感应强度的大小；（2） 若粒子先后从两不同点以相同的速度射入磁场，恰好从 OC 边上的同一点射出磁场，求该粒子这两次在磁场中运动的时间之和；（3） 若粒子从某点射入磁场后，其运动轨迹与 AC 边相切，且在磁场内运动的时间为，求粒子此次入射速度的大小。053t 2t0 02qtm073tlv4 一种质谱仪的结构可简化为如下图所示，粒子源释放出初速度可忽略不计的质子，质子经直线加速器加速后由 D 型通道的中缝 MN 进入磁场区。该通道的上下表面为内半径为 2R、外半径为 4R 的半圆环。整个 D 型通道置于竖直向上的匀强磁场中，正对着通道出口处放置一块照相底片，它能记录下粒子从通道射出时的位置。若已知直线加速器的加速电压为 U，质子的比荷（电荷量与质量之比）为 k，且质子恰好能击中照相底片的正中间位置，则（1）试求匀强磁场的磁感应强度大小 B；（2）若粒子源只产生其它某种带正电的粒子且照相底片能接收到该粒子，试求这种粒子比荷需满足的条件。 kURB231kkk253649365. 如图所示，直角坐标系 xoy 位于竖直平面内，在第象限存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为 B=2T、方向垂直于 xoy 平面向外，电场 E1平行于 y 轴；在第象限存在沿 x 轴正方向的匀强电场 E2，已知场强 E1、E2的大小相等。一可视为质点、比荷为的带正电的小球，从 y 轴上的 A（0，0.2m）点以初速度 v0水平向5C/kgqm右抛出，经过 x 轴上的 M（0.4m，0）点进入第象限，在第象限恰能做匀速圆周运动。不计空气阻力，重力加速度 g=10m/s2。求：（1）小球从 A 点抛出的初速度大小 v0及场强 E1的大小；（2）小球第一次经过 y 轴负半轴的坐标；（3）小球从 A 点出发到第三次经过 y 轴负半轴所用的总时间。2m/s 2N/C(0,-0.4m）s )203106(t【核心素养提升核心素养提升】1. 如图所示，A、B、C 是三根平行等长且固定的金属导线，三根导线中的电流大小相等，方向如图所示。AB、BC、AC 构成一个正三角形，下列说法正确的是（）A正三角形 ABC 的中心 O 处的磁感应强度为零B导线 C 处的磁感应强度方向沿 BA 方向C导线 A 受到的合力与导线 C 受到的合力大小之比为1: 3DA 和 B 受到的安培力的合力均竖直向上2 一质量为 m 的通电导体棒 ab 置于倾角为的导轨上，如图所示。已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为 ，在图所示的各种磁场中，导体棒均静止，则导体棒与导轨间一定存在摩擦力的是（）A B C D3如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长 MN 相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是( A )4 如图，长直导线中有恒定电流 I 通过，导线正下方电子初速度 V0方向与电流 I 的方向相同，电子 ( )A.将沿路径 a 运动，轨迹是圆 B.将沿路径 a 运动，轨迹半径越来越大C.将沿路径 a 运动，轨迹半径越来越小D.将沿路径 b 运动，轨迹半径越来越大5 如图所示质量为，电荷量的带正电小球套在竖直放置的绝缘杆上，球0.1kgm 1Cq 与杆间的动摩擦因数。匀强磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度，水0.21TB 平方向有大小的匀强电场（图中未画出） 。小球由静止释放后沿杆下滑。1N/CE 设杆足够长，电场和磁场区域足够大，下列说法正确的是（210m/sg ）A运动过程中小球的加速度一定逐渐减小B运动过程中小球的加速度大小可能为 11m/s2C运动过程中小球的速度大小可能为 5.5m/sD运动过程中小球的速度大小可能为 6.5m/s6. 如图所示平面直角坐标系 xOy 平面内，在 x0 的区域里有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 B；在 x0 的区域里有沿 y 轴负方向的匀强电场。一个带正电的粒子从M 点以速度 v0开始运动，从 y 轴上的 N 点沿 x 轴正方向进入电场后打到位于 x 轴上的P 点已知 M 和 P 点的坐标分别为()和()，不计粒子的重力。0 ,3L0 ,3L 60求：(1)粒子的比荷；mq(2)匀强电场的场强 E；(3)粒子从 M 点运动到 P 点的时间 t。 BLvmq20340BvE 00332vlvltPxyOMNv0BE7. 如图所示，金属板的右侧存在两种左右有理想边界的匀强磁场，磁场的上边界 AE 与下边界 BF 间的距离足够大。ABCD 区域里磁场的方向垂直于纸面向里，CDEF 区域里磁场的方向垂直于纸面向外，两区域中磁感应强度的大小均为 B，两磁场区域的宽度相同当加速电压为某一值时，一电子由静止开始，经电场加速后，以速度 v0垂直于磁场边界 AB 进入匀强磁场，经的时间后，垂直于另一磁场边界 EF 离开磁63TmtqB场。已知电子的质量为 m，电荷量为 e。求：（1） 每一磁场的宽度 d；（2） 若要保证电子能够从磁场右边界 EF 穿出，加速度电压 U 至少应大于多少？ （3） 现撤去加速装置，使 ABCD 区域的磁感应强度变为 2B，使电子仍以速率 v0从磁场边界 AB 射入，可改变射入时的方向（其它条件不变） 。要使得电子穿过ABCD 区域的时间最短时，求电子穿过两区域的时间 t。 eBmvd20emvU820eBmd31.5 第一章第一章 安培力与洛伦兹力（安培力与洛伦兹力（章节复习）章节复习）【知识再理解知识再理解 1】磁场对通电导线、运动电荷的作用力磁场对通电导线、运动电荷的作用力1. 概念：安培力（大小、方向） 、洛伦兹力（大小、方向）2. 方法：（1）左手定则 （2）力和运动分析3. 规律：（1） 安培力和洛伦兹力关系1 如图所示有一个与水平面成 =37的光滑导电滑轨，导轨上放置一个可以自由移动的金属杆 ab。导电滑轨宽 L=0.5m，金属杆 ab 质量 m=0.4kg、电阻 R0=2.0，整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为 B=4T 的匀强磁场中。导轨所接电源的电动势为 E=9V，内阻 r=1.0，其他电阻不计，取 g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8。现要保持金属棒在导轨上静止不动，求：（1） 金属棒所受到的安培力大小；（2） 滑动变阻器接入的阻值；（3） 若金属棒与导轨间有动摩擦因数为 =0.5，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，求滑动变阻器接入的最小阻值。2 如图所示,在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电荷量为 q、质量为 m 的带电小球,管道半径略大于小球半径。整个管道处于磁感应强度为 B 的水平匀强磁场中,磁感应强度方向与管道垂直。现给带电小球一个水平速度 v,则在整个运动过程中,带电小球克服摩擦力所做的功可能为（ ）0 221mv221）（qBmgm2122）（qBmgvmA. B. C. D.【知识再理解知识再理解 2】带电粒子在匀强磁场中的运动、质谱仪、回旋加速器、带电粒子在复合带电粒子在匀强磁场中的运动、质谱仪、回旋加速器、带电粒子在复合场中的运动场中的运动1. 方法：（1）力和运动分析 （2）带电粒子在匀强磁场中圆心、轨道、关系确定方法。2. 规律：（1）带电粒子在有界匀强磁场中运动角度、长度、时间分析。 （2）复合场中运动衔接1 真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为 a 和 3a 的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示。一速率为 v 的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为 m，电荷量为 e，忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为（）ABCD32mvaemvae34mvae35mvae2. 如图所示，宽 h2 cm 的有界匀强磁场的纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向里现有一群正粒子从 O 点以相同的速率沿纸面不同方向射入磁场若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径 r 均为 5 cm，不计粒子的重力，则：（1）右边界内有粒子射出的范围；（2）左边界内有粒子射出的范围；3. 如图，A、C 两点分别位于 x 轴和 y 轴上，OCA=30，OA 的长度为 L。在OCA 区域内有垂直于 xOy 平面向里的匀强磁场。质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子，以平行于 y 轴的方向从 OA 边射入磁场。已知粒子从某点射入时，恰好垂直于 OC 边射出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为 t0。不计重力。（1） 求磁场的磁感应强度的大小；（2） 若粒子先后从两不同点以相同的速度射入磁场，恰好从 OC 边上的同一点射出磁场，求该粒子这两次在磁场中运动的时间之和；（3） 若粒子从某点射入磁场后，其运动轨迹与 AC 边相切，且在磁场内运动的时间为，求粒子此次入射速度的大小。053t4 一种质谱仪的结构可简化为如下图所示，粒子源释放出初速度可忽略不计的质子，质子经直线加速器加速后由 D 型通道的中缝 MN 进入磁场区。该通道的上下表面为内半径为 2R、外半径为 4R 的半圆环。整个 D 型通道置于竖直向上的匀强磁场中，正对着通道出口处放置一块照相底片，它能记录下粒子从通道射出时的位置。若已知直线加速器的加速电压为 U，质子的比荷（电荷量与质量之比）为 k，且质子恰好能击中照相底片的正中间位置，则（1）试求匀强磁场的磁感应强度大小 B；（2）若粒子源只产生其它某种带正电的粒子且照相底片能接收到该粒子，试求这种粒子比荷需满足的条件。5. 如图所示，直角坐标系 xoy 位于竖直平面内，在第象限存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为 B=2T、方向垂直于 xoy 平面向外，电场 E1平行于 y 轴；在第象限存在沿 x 轴正方向的匀强电场 E2，已知场强 E1、E2的大小相等。一可视为质点、比荷为的带正电的小球，从 y 轴上的 A（0，0.2m）点以初速度 v0水平向5C/kgqm右抛出，经过 x 轴上的 M（0.4m，0）点进入第象限，在第象限恰能做匀速圆周运动。不计空气阻力，重力加速度 g=10m/s2。求：（1）小球从 A 点抛出的初速度大小 v0及场强 E1的大小；（2）小球第一次经过 y 轴负半轴的坐标；（3）小球从 A 点出发到第三次经过 y 轴负半轴所用的总时间。【核心素养提升核心素养提升】1. 如图所示，A、B、C 是三根平行等长且固定的金属导线，三根导线中的电流大小相等，方向如图所示。AB、BC、AC 构成一个正三角形，下列说法正确的是（）A正三角形 ABC 的中心 O 处的磁感应强度为零B导线 C 处的磁感应强度方向沿 BA 方向C导线 A 受到的合力与导线 C 受到的合力大小之比为1: 3DA 和 B 受到的安培力的合力均竖直向上2 一质量为 m 的通电导体棒 ab 置于倾角为的导轨上，如图所示。已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为 ，在图所示的各种磁场中，导体棒均静止，则导体棒与导轨间一定存在摩擦力的是（）A B C D3如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长 MN 相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是( )4 如图，长直导线中有恒定电流 I 通过，导线正下方电子初速度 V0方向与电流 I 的方向相同，电子 ( )A.将沿路径 a 运动，轨迹是圆 B.将沿路径 a 运动，轨迹半径越来越大C.将沿路径 a 运动，轨迹半径越来越小D.将沿路径 b 运动，轨迹半径越来越大5 如图所示质量为，电荷量的带正电小球套在竖直放置的绝缘杆上，球0.1kgm 1Cq 与杆间的动摩擦因数。匀强磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度，水0.21TB 平方向有大小的匀强电场（图中未画出） 。小球由静止释放后沿杆下滑。1N/CE 设杆足够长，电场和磁场区域足够大，下列说法正确的是（210m/sg ）A运动过程中小球的加速度一定逐渐减小B运动过程中小球的加速度大小可能为 11m/s2C运动过程中小球的速度大小可能为 5.5m/sD运动过程中小球的速度大小可能为 6.5m/s6. 如图所示平面直角坐标系 xOy 平面内，在 x0 的区域里有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 B；在 x0 的区域里有沿 y 轴负方向的匀强电场。一个带正电的粒子从M 点以速度 v0开始运动，从 y 轴上的 N 点沿 x 轴正方向进入电场后打到位于 x 轴上的P 点已知 M 和 P 点的坐标分别为()和()，不计粒子的重力。0 ,3L0 ,3L 60求：(1)粒子的比荷；mq(2)匀强电场的场强 E；(3)粒子从 M 点运动到 P 点的时间 t。PxyOMNv0BE7. 如图所示，金属板的右侧存在两种左右有理想边界的匀强磁场，磁场的上边界 AE 与下边界 BF 间的距离足够大。ABCD 区域里磁场的方向垂直于纸面向里，CDEF 区域里磁场的方向垂直于纸面向外，两区域中磁感应强度的大小均为 B，两磁场区域的宽度相同当加速电压为某一值时，一电子由静止开始，经电场加速后，以速度 v0垂直于磁场边界 AB 进入匀强磁场，经的时间后，垂直于另一磁场边界 EF 离开磁63TmtqB场。已知电子的质量为 m，电荷量为 e。求：（1） 每一磁场的宽度 d；（2） 若要保证电子能够从磁场右边界 EF 穿出，加速度电压 U 至少应大于多少？ （3） 现撤去加速装置，使 ABCD 区域的磁感应强度变为 2B，使电子仍以速率 v0从磁场边界 AB 射入，可改变射入时的方向（其它条件不变） 。要使得电子穿过ABCD 区域的时间最短时，求电子穿过两区域的时间 t。