資源簡介

章末核心素養提升
一、與安培力有關的綜合問題
解通電導體在磁場中的平衡與運動問題，關鍵是受力分析。步驟如下：
1.受力分析前，實現“由三維變二維”的轉化。
2.用左手定則判斷出安培力的方向，并在圖中標出安培力。
具體分析如下：
(1)畫出支撐面的平面圖形。
(2)畫出導體的平面圖。
(3)標出平面圖中的磁感線方向。
(4)標出導體中的電流方向。
3.對導體進行受力分析，畫出其他各力。
4.列平衡方程或牛頓第二定律方程。
例1 (多選)(2024·廈門市實驗學校高二統考)如圖所示，兩根通電直導線用四根長度相等的絕緣細線懸掛于O、O′兩點，已知OO′連線水平，導線靜止時絕緣細線與豎直方向的夾角均為θ，保持導線中的電流大小和方向不變，在導線所在空間加上勻強磁場后絕緣細線與豎直方向的夾角均增大了相同的角度，下列分析正確的是(　　)
A.兩導線中的電流方向一定相同
B.兩導線中的電流方向一定相反
C.所加磁場的方向可能沿x軸正向
D.所加磁場的方向可能沿z軸負向
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
二、洛倫茲力與電場力的比較
例2 (多選)據報道，我國空間站安裝了現代最先進的霍爾推進器用以空間站的軌道維持。如圖乙，在很窄的圓環空間內有沿半徑向外的磁場1，其磁感強度大小可近似認為處處相等；垂直圓環平面同時加有勻強磁場2和勻強電場(圖中沒畫出)，磁場1與磁場2的磁感應強度大小相等，已知電子電荷量為e，質量為m，若電子恰好可以在圓環內沿順時針方向做半徑為R、速率為v的勻速圓周運動。則以下說法正確的是(　　)
A.電場方向垂直環平面向外
B.電子運動周期為
C.垂直環平面的磁感強度大小為2
D.電場強度大小為
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
三、帶電粒子在組合場中的運動
1.帶電粒子在組合場中運動的分析思路
2.解題步驟
(1)找關鍵點：確定帶電粒子在場區邊界的速度(包括大小和方向)是解決該類問題的關鍵。
(2)畫運動軌跡：根據受力分析和運動分析，大致畫出粒子的運動軌跡圖，有利于形象、直觀地解決問題。
例3 如圖所示，三塊擋板圍成截面邊長L＝1.2 m的等邊三角形區域，C、P、Q分別是MN、AM和AN中點處的小孔，三個小孔處于同一豎直面內，MN水平，MN上方是豎直向下的勻強電場，場強E＝400 N/C。三角形區域內有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B1；三角形AMN以外區域有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B2＝3B1。現將一比荷＝108 C/kg的帶正電的粒子，從C點正上方2 m處的O點由靜止釋放，粒子從MN上的小孔C進入三角形內部勻強磁場，經內部磁場偏轉后直接垂直AN經過Q點進入三角形外部磁場。已知粒子最終又回到了O點。設粒子與擋板碰撞過程中沒有動能損失，且電荷量不變，不計粒子重力，不計擋板厚度，取π＝3。求：
INCLUDEPICTURE"C104.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\課件\\同步\\2025（春）物理 選擇性必修 第二冊 魯科版\\學生word文檔\\C104.TIF" \* MERGEFORMATINET
(1)磁感應強度B1的大小；
(2)粒子在磁場B2中運動的時間。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
章末核心素養提升
知識網絡構建
IlB　0　左手　吸引　排斥　qvBsin θ　B　v　左　不做功
勻速圓周　　
核心素養提升
例1 BD　[根據平行同向電流互相吸引，反向電流互相排斥可知，兩導線互相排斥，故兩導線中的電流方向一定相反，故A錯誤，B正確；若磁場的方向沿x軸正向，與導線中電流的方向平行，則導線沒有受到安培力的作用，不符合題意，故C錯誤；若磁場的方向沿z軸負向，根據左手定則可知，兩導線所受安培力的方向在水平方向上，故D正確。]
例2 BD　[根據左手定則可知電子在圓環內受到沿半徑向外的磁場1的洛倫茲力方向垂直環平面向里，電場力需要與該洛倫茲力平衡，電場力方向應垂直環平面向外，由于電子帶負電，故電場方向垂直環平面向里，故A錯誤；電子做半徑為R、速率為v的勻速圓周運動，則電子運動周期為T＝，故B正確；電子在圓環內受到磁場2的洛倫茲力提供電子做圓周運動的向心力，則有evB＝m，解得B＝，故C錯誤；電子在垂直環平面方向受力平衡，則有eE＝evB，解得E＝，故D正確。]
例3 　(1)×10－2 T　(2)5.5×10－6 s
解析　(1)粒子從O到C即為在電場中加速，則由動能定理得Eqx＝mv2
解得v＝4×105 m/s
帶電粒子在磁場中運動軌跡如圖所示
INCLUDEPICTURE"C105.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\課件\\同步\\2025（春）物理 選擇性必修 第二冊 魯科版\\學生word文檔\\C105.TIF" \* MERGEFORMATINET
由幾何關系可知R1＝＝0.6 m，由qvB1＝m
代入數據得B1＝×10－2 T。
(2)由題可知B2＝3B1＝2×10－2T，則qvB2＝m，
則R2＝＝0.2 m，軌跡圖如圖所示
在磁場B2中的運動周期為T2＝
在磁場B2中的運動時間為t＝T2＝×10－6 s＝5.5×10－6 s。(共15張PPT)
章末核心素養提升
第1章 安培力與洛倫茲力
目 錄
CONTENTS
知識網絡構建
01
核心素養提升
02
知識網絡構建
1
IlB
0
左手
吸引
排斥
qvBsin θ
B
v
左
不做功
勻速圓周
核心素養提升
2
一、與安培力有關的綜合問題
解通電導體在磁場中的平衡與運動問題，關鍵是受力分析。步驟如下：
1.受力分析前，實現“由三維變二維”的轉化。
2.用左手定則判斷出安培力的方向，并在圖中標出安培力。
具體分析如下：
(1)畫出支撐面的平面圖形。
(2)畫出導體的平面圖。
(3)標出平面圖中的磁感線方向。
(4)標出導體中的電流方向。
3.對導體進行受力分析，畫出其他各力。
4.列平衡方程或牛頓第二定律方程。
例1 (多選)(2024·廈門市實驗學校高二統考)如圖所示，兩根通電直導線用四根長度相等的絕緣細線懸掛于O、O′兩點，已知OO′連線水平，導線靜止時絕緣細線與豎直方向的夾角均為θ，保持導線中的電流大小和方向不變，在導線所在空間加上勻強磁場后絕緣細線與豎直方向的夾角均增大了相同的角度，下列分析正確的是(　　)
A.兩導線中的電流方向一定相同
B.兩導線中的電流方向一定相反
C.所加磁場的方向可能沿x軸正向
D.所加磁場的方向可能沿z軸負向
BD
解析　根據平行同向電流互相吸引，反向電流互相排斥可知，兩導線互相排斥，故兩導線中的電流方向一定相反，故A錯誤，B正確；若磁場的方向沿x軸正向，與導線中電流的方向平行，則導線沒有受到安培力的作用，不符合題意，故C錯誤；若磁場的方向沿z軸負向，根據左手定則可知，兩導線所受安培力的方向在水平方向上，故D正確。
BD
二、洛倫茲力與電場力的比較
例2 (多選)據報道，我國空間站安裝了現代最先進的霍爾推進器用以空間站的軌道維持。如圖乙，在很窄的圓環空間內有沿半徑向外的磁場1，其磁感強度大小可近似認為處處相等；垂直圓環平面同時加有勻強磁場2和勻強電場(圖中沒畫出)，磁場1與磁場2的磁感應強度大小相等，已知電子電荷量為e，質量為m，若電子恰好可以在圓環內沿順時針方向做半徑為R、速率為v的勻速圓周運動。則以下說法正確的是(　　)
三、帶電粒子在組合場中的運動
1.帶電粒子在組合場中運動的分析思路
2.解題步驟
(1)找關鍵點：確定帶電粒子在場區邊界的速度(包括大小和方向)是解決該類問題的關鍵。
(2)畫運動軌跡：根據受力分析和運動分析，大致畫出粒子的運動軌跡圖，有利于形象、直觀地解決問題。
(1)磁感應強度B1的大小；
(2)粒子在磁場B2中運動的時間。

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