习题课安培力的应用—新教材人教版高中物理选择性必修第二册课件
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人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 本章整合
ad 边射出磁场经历的时间一定小于6
定大于
6
=
5
5
1
t0,小于 T= t0;从
6
12
3
2
5
5
一定大于12T=6t0,小于 3
5
间一定等于 6
=
5
t
0。
3
=
=
1
t0;从
3
ab 边射出磁场经历的时间一
bc 边射出磁场经历的时间
4
t0;从
3
cd 边射出磁场经历的时
角度2旋转圆模型
基本思路
定
速度大
关键能力 理解能力、分析综合能力、运用数学工具解决物理问题的能力
教材衔接
思维方法
人教版选择性必修第二册第12页第3题问题情境和分析方法相
同
分析带电粒子在有界磁场中的运动问题,根据题给条件确定圆
心位置,利用几何知识求半径是解题的关键
2.(2023北京卷)2022年,我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”,创造了大
2(1-cos)
lST=
。
R= ,则 lPS=2Rcos
2cos
2
θ= ,lPT=2R= ,所以
角度3平移圆模型
基本思路
平移
圆
速度大小一定,方
向一定,但入射点 粒子源发射速度大小、方向一定,入射点不同但在
在同一直线上
同一直线上的带电粒子进入匀强磁场时,它们做匀
102
。
试题情境 生活实践情境
必备知识 安培力的大小和方向
关键能力 理解能力、情境想象和推理能力
教材衔接
思维方法
人教版选择性必修第二册第7页第3题也考查了安培力的实际应
新教材 人教版高中物理选择性必修第二册 第一章 安培力与洛伦兹力 精品教学课件
【解析】选D。当P中通以方向向外的电流时,由安培定则可判断出长直导线P产 生的磁场在ab处沿纸面向下,在cd处沿纸面向上,由左手定则可判断出ab所受的 安培力方向垂直纸面向外,cd所受的安培力方向垂直纸面向里,从上往下看,导线 框将逆时针转动,D正确。
I 2
,导体
棒MN受到的安培力大小F=ILB、方向竖直向上。ML、LN两导体棒受到安培力的
合力大小为 I LB=0.5F,方向竖直向上。线框LMN受到的安培力的大小为
2
F+0.5F=1.5F,方向竖直向上,故选B。
【素养训练】
1.如图所示,导线框中电流为I,导线框垂直于磁场放置,磁
感应强度为B,AB与CD相距为d,则棒MN所受安培力大小
(1)电路中电流强度I是多大? (2)金属棒MN受到的安培力F是多大? (3)金属棒MN的质量m是多少?
【解析】(1)根据闭合电路欧姆定律可知: I= E A6=5 A;
R r 0.8 0.4
(2)根据安培力公式可知安培力大小为: F=BIL=1.0×5×0.20 N=1 N,平行斜面向上; (3)由于金属棒处于静止状态,则根据平衡条件得到: mgsin30°=BIL,则整理可以得到:m=0.2 kg。 答案:(1)5 A (2)1 N (3)0.2 kg
一 安培力的方向、大小 1.安培力的方向: (1)左手定则:
(2)安培力F的方向特点:F⊥I,F⊥B,即F垂直于B和I所决定的平面。 (3)当电流方向跟磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定 的平面,所以仍可用左手定则来判断安培力的方向,只是磁感线不再垂直穿过手 心,而是斜穿过手心。
为( )
A.F=BId
B.F=BIdsinθ
C.F=BIdcosθ
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 2 磁场对运动电荷的作用力 (2)
左手定则知,阴极射线将向下偏转,故B选项正确。
二、洛伦兹力的大小
1.安培力与洛伦兹力的关系
电荷定向移动时所受洛伦兹力的
矢量和
,在宏观上表现为通电导线
在磁场中受到的安培力。
2.电荷在磁场中受到洛伦兹力需要满足的条件
只有电荷的运动方向与磁场方向有一定 夹角
时才会受到洛伦兹力。
3.洛伦兹力的计算公式
F= qvBsin θ ,其中q为电荷的电荷量,单位为库仑(C);v为电荷运动的速度,
(2)运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用,则该处的磁感应强度一定为零。
(
答案 ×
解析 若运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用,则可能是电荷的运动方向
与磁场的方向平行,也可能是磁感应强度为零。
)
(3)两运动电荷在同一磁场中运动的速度大小相同,所受洛伦兹力不一定相
同。(
答案 √
)
即学即用练一练
下列说法正确的是(
图(2)
图(3)
获取信息
由左手定则判断方向
v与B垂直
v与B的夹角为30°
v与B平行
考题点睛
考点考向 点睛
规律:洛伦兹力计算公式的应用
方法:找准速度方向和磁场方向的关系,应用公式计算洛伦兹力
洛伦兹力
的大小
的大小
易错:速度方向与磁场方向不垂直时需对速度或磁感应强度进
行分解
针对训练2
一初速度为零的质子,质量m=1.67×10-27 kg,电荷量q=1.6×10-19 C,经过电
单位为米每秒(m/s);B为磁场的磁感应强度,单位为特斯拉(T);θ为电荷运动
的方向与磁感应强度方向的夹角。
夹角大小影响洛伦兹力大小
易错辨析判一判
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 带电粒子在有界匀强磁场中的运动
由洛伦兹力提供向心力得
2
Bqv=m ,即
(n=1,2,3,…),
v= =Bk·(n=1,2,3,…)。
知识归纳
带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,由于多种因素的影响,使问题
形成多解。多解形成的原因一般包含四个方面:
类型
带电粒
子电性
不确定
分析
图例
受洛伦兹力作用的带电粒子,可能
示),此时轨道的圆心为O'点,由平面几何知识得
2
2
R =d +
2
1
- ,得
2
质子在磁场中有
所以
5
R= d
4
0 2
ev0B=
0
5
0
40
R= ,即 d= ,B1=
4
1
5
B 较大时,质子从 N 点射出,此时质子运动了半个圆周,轨道半径
1
0
所以 d= ,即
4
2
因而形成多解
图例
应用体验
典例2 (2021华中师大一附中模拟)如图甲所示,M、N为竖直放置彼此平
行的两块平板,板间距离为d,两板中央各有一个小孔O、O'正对,在两板间
有垂直于纸面方向的磁场,磁感应强度随时间的变化如图乙所示。有一群
正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场。已知正离子质量为m、电
荷量为q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周
针对训练1
真空区域有宽度为l、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场
方向如图所示,MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电
荷量为+q的粒子沿着与MN夹角为θ=30°的方向垂直射
2
Bqv=m ,即
(n=1,2,3,…),
v= =Bk·(n=1,2,3,…)。
知识归纳
带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,由于多种因素的影响,使问题
形成多解。多解形成的原因一般包含四个方面:
类型
带电粒
子电性
不确定
分析
图例
受洛伦兹力作用的带电粒子,可能
示),此时轨道的圆心为O'点,由平面几何知识得
2
2
R =d +
2
1
- ,得
2
质子在磁场中有
所以
5
R= d
4
0 2
ev0B=
0
5
0
40
R= ,即 d= ,B1=
4
1
5
B 较大时,质子从 N 点射出,此时质子运动了半个圆周,轨道半径
1
0
所以 d= ,即
4
2
因而形成多解
图例
应用体验
典例2 (2021华中师大一附中模拟)如图甲所示,M、N为竖直放置彼此平
行的两块平板,板间距离为d,两板中央各有一个小孔O、O'正对,在两板间
有垂直于纸面方向的磁场,磁感应强度随时间的变化如图乙所示。有一群
正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场。已知正离子质量为m、电
荷量为q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周
针对训练1
真空区域有宽度为l、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场
方向如图所示,MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电
荷量为+q的粒子沿着与MN夹角为θ=30°的方向垂直射
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 带电粒子在匀强磁场中的运动 (3)
正电子速度小于负电子速度,选项 B 错误。洛伦兹力是矢量,洛伦兹
力方向时刻发生变化,洛伦兹力方向不同,正、负电子所受洛伦兹力
不相同,选项 C 错误。正、负电子在磁场中做圆周运动的周期
T=
=
,半径
r= ,而正、负电子在气泡室中运动时,轨迹半径
减小,则它们的动能减小、周期不变,选项 D 正确。
示,由几何知识可得r+rcos θ=l,
则
r=+,又
Bqv= ,所以
v=
=
。
(+)
规律方法
处理带电粒子在磁场中的运动问题时按“三”步进行。
(1)圆轨迹:即确定圆心,画出轨迹并通过几何方法求半径。
(2)找联系:轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系,偏转角
系:φ<180°,φ=2α;
φ>180°,φ=360°2α
带电粒子进入匀强磁场时,速度方向v与匀强磁场方向成一夹
角θ(θ≠90°),带电粒子将会怎样运动?
提示:带电粒子的运动分解为:①在垂直于匀强磁场的平面内,
以速度大小v⊥=vsin θ做匀速圆周运动;②在平行于磁场方向,
以速度v∥=vcos θ做匀速直线运动。
确定
利用平面
几何知识
求半径
左图中,R=或
由 R2=l2+(R-d)2 求
+
得 R=
研究项目
运动时间
的确定
基本思路
利用轨迹
对应圆心
角 θ 或轨迹
长度 l 求时
间
①t= ·T
②t=
力方向时刻发生变化,洛伦兹力方向不同,正、负电子所受洛伦兹力
不相同,选项 C 错误。正、负电子在磁场中做圆周运动的周期
T=
=
,半径
r= ,而正、负电子在气泡室中运动时,轨迹半径
减小,则它们的动能减小、周期不变,选项 D 正确。
示,由几何知识可得r+rcos θ=l,
则
r=+,又
Bqv= ,所以
v=
=
。
(+)
规律方法
处理带电粒子在磁场中的运动问题时按“三”步进行。
(1)圆轨迹:即确定圆心,画出轨迹并通过几何方法求半径。
(2)找联系:轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系,偏转角
系:φ<180°,φ=2α;
φ>180°,φ=360°2α
带电粒子进入匀强磁场时,速度方向v与匀强磁场方向成一夹
角θ(θ≠90°),带电粒子将会怎样运动?
提示:带电粒子的运动分解为:①在垂直于匀强磁场的平面内,
以速度大小v⊥=vsin θ做匀速圆周运动;②在平行于磁场方向,
以速度v∥=vcos θ做匀速直线运动。
确定
利用平面
几何知识
求半径
左图中,R=或
由 R2=l2+(R-d)2 求
+
得 R=
研究项目
运动时间
的确定
基本思路
利用轨迹
对应圆心
角 θ 或轨迹
长度 l 求时
间
①t= ·T
②t=
【课件】安培力的计算+课件高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
2
3
＝lsin 60°，故整个通电导线受到的安培力的大小为 F＝BIL＝BI·lsin 60°＝0.08×25×1× N
2
＝ 3 N，B 正确．
例7
如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而
成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂
直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已知导体棒
MN受到的安培力大小为F，则整个线框LMN受到的安培
例6
将长1 m的导线ac从中点b折成如图3所示的形状，放于B＝0.08 T的匀
强磁场中，abc平面与磁场垂直．若在导线abc中通入I＝25 A的电流，
则整个导线所受安培力的大小为(
3
A.
N
2
B. 3 N
C．1 N
B
)
D．2 N
l
解析 由题意知导线 ac 在磁场内的有效长度等于线段 ac 的长度，由几何知识 L＝2· sin 60°
例3
B与I的位置关系判断
长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方
向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度均为B，对于下
列各图中导线所受安培力的大小计算正确的是( A )
分解L
与
磁
场
平
行
的
分
量
1
2
分解B
1
2
与磁场垂直的分量
投影L
m/s2.已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：
(1)通过导体棒的电流大小；
(2)匀强磁场磁感应强度的大小；
(3)匀强磁场的方向可以在竖直平面内任意
改变，欲使导体棒始终保持静止，求其磁
3
＝lsin 60°，故整个通电导线受到的安培力的大小为 F＝BIL＝BI·lsin 60°＝0.08×25×1× N
2
＝ 3 N，B 正确．
例7
如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而
成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂
直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已知导体棒
MN受到的安培力大小为F，则整个线框LMN受到的安培
例6
将长1 m的导线ac从中点b折成如图3所示的形状，放于B＝0.08 T的匀
强磁场中，abc平面与磁场垂直．若在导线abc中通入I＝25 A的电流，
则整个导线所受安培力的大小为(
3
A.
N
2
B. 3 N
C．1 N
B
)
D．2 N
l
解析 由题意知导线 ac 在磁场内的有效长度等于线段 ac 的长度，由几何知识 L＝2· sin 60°
例3
B与I的位置关系判断
长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方
向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度均为B，对于下
列各图中导线所受安培力的大小计算正确的是( A )
分解L
与
磁
场
平
行
的
分
量
1
2
分解B
1
2
与磁场垂直的分量
投影L
m/s2.已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：
(1)通过导体棒的电流大小；
(2)匀强磁场磁感应强度的大小；
(3)匀强磁场的方向可以在竖直平面内任意
改变，欲使导体棒始终保持静止，求其磁
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 带电粒子在匀强磁场中的运动 (2)
半径
R= ,周期
2π
T= ,因为两粒子速率相同,代入
Tp∶Tα=1∶2,故选项 A 正确。
q、m,可得 Rp∶Rα=1∶2,
重难探究•能力素养全提升
探究
带电粒子在匀强磁场中的运动
情境探究
如图所示,可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的偏转。
(1)不加磁场时,电子束的运动轨迹如何?加上磁场时,电子束的运动轨迹如
易错辨析判一判
(1)带电粒子在磁场中一定做匀速圆周运动。(
)
答案 ×
解析 当粒子平行射入匀强磁场中时,粒子做匀速直线运动。
(2)洛伦兹力既改变了速度的方向,也改变了速度的大小。(
)
答案 ×
解析 洛伦兹力与速度垂直,只改变速度的方向,不改变速度的大小。
(3)带电粒子在磁场中运动时一定会受到洛伦兹力的作用。(
关。(
)
答案 ×
解析 根据半径公式
r= 可知,半径与粒子的质量和速度有关。
即学即用练一练
质子 p(11 H)和 α 粒子(42 He)以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,
轨道半径分别为Rp和Rα,周期分别为Tp和Tα,则下列选项正确的是(
A.Rp∶Rα=1∶2,Tp∶Tα=1∶2
粒子经过磁场偏转后在N点垂直穿过x轴 圆心在x轴上
选项A
根据左手定则判断
选项C、D
根据几何关系求解
由洛伦兹力提供向心力列方程求
选项B
解
考题点睛
考点考向
点睛
模型:匀速圆周运动
规律:洛伦兹力提供向心力
带电粒子在匀强磁场中的运动
方法:定圆心,画轨迹,求半径
易错:轨迹画不出来,找不到几何关系
R= ,周期
2π
T= ,因为两粒子速率相同,代入
Tp∶Tα=1∶2,故选项 A 正确。
q、m,可得 Rp∶Rα=1∶2,
重难探究•能力素养全提升
探究
带电粒子在匀强磁场中的运动
情境探究
如图所示,可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的偏转。
(1)不加磁场时,电子束的运动轨迹如何?加上磁场时,电子束的运动轨迹如
易错辨析判一判
(1)带电粒子在磁场中一定做匀速圆周运动。(
)
答案 ×
解析 当粒子平行射入匀强磁场中时,粒子做匀速直线运动。
(2)洛伦兹力既改变了速度的方向,也改变了速度的大小。(
)
答案 ×
解析 洛伦兹力与速度垂直,只改变速度的方向,不改变速度的大小。
(3)带电粒子在磁场中运动时一定会受到洛伦兹力的作用。(
关。(
)
答案 ×
解析 根据半径公式
r= 可知,半径与粒子的质量和速度有关。
即学即用练一练
质子 p(11 H)和 α 粒子(42 He)以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,
轨道半径分别为Rp和Rα,周期分别为Tp和Tα,则下列选项正确的是(
A.Rp∶Rα=1∶2,Tp∶Tα=1∶2
粒子经过磁场偏转后在N点垂直穿过x轴 圆心在x轴上
选项A
根据左手定则判断
选项C、D
根据几何关系求解
由洛伦兹力提供向心力列方程求
选项B
解
考题点睛
考点考向
点睛
模型:匀速圆周运动
规律:洛伦兹力提供向心力
带电粒子在匀强磁场中的运动
方法:定圆心,画轨迹,求半径
易错:轨迹画不出来,找不到几何关系
高中物理(新人教版)选择性必修二课后习题：第一章 习题课 安培力的应用(课后习题)【含答案及解析】
第一章安培力与洛伦兹力习题课:安培力的应用课后篇素养形成必备知识基础练1.固定导线c垂直纸面,可动导线ab通以如图方向的电流,用测力计悬挂在导线c的上方,导线c中通电时,以下判断正确的是()A.导线a端转向纸外,同时测力计读数减小B.导线a端转向纸外,同时测力计读数增大C.导线a端转向纸里,同时测力计读数减小D.导线a端转向纸里,同时测力计读数增大c产生的磁场在右边平行纸面斜向左上,在左边平行纸面斜向左下,在ab左右两边各取一电流元,根据左手定则,左边的电流元所受的安培力方向向外,右边的电流元所受安培力方向向内,知ab 导线逆时针方向(从上向下看)转动。
当ab导线转过90°时,两电流为同向电流,相互吸引,测力计的读数变大。
故B正确,A、C、D错误。
2.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来,在其附近放一条形磁铁,磁铁的轴线与圆环在同一个平面内,且通过圆环中心,如图所示,当圆环中通以顺时针方向的电流时,从上往下看()A.圆环顺时针转动,靠近磁铁B.圆环顺时针转动,远离磁铁C.圆环逆时针转动,靠近磁铁D.圆环逆时针转动,远离磁铁,N极在内,S极在外,根据同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,可得C项正确。
3.如图所示,A为一水平旋转的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向如图所示。
当圆盘高速绕中心轴OO'转动时,通电直导线所受磁场力的方向是()A.竖直向上B.竖直向下C.水平向里D.水平向外,形成逆时针方向的电流,由安培定则得圆盘转动产生的磁场垂直分量的方向竖直向上,再由左手定则判断得通电直导线所受磁场力方向水平向里。
4.根据磁场对电流会产生作用力的原理,人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮,其原理如图所示,把待发炮弹(导体)放置在匀强磁场中的两平行导轨上,给导轨通以大电流,使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运动,并以某一速度发射出去,现要提高电磁炮的发射速度,你认为下列方案在理论上可行的是()A.减小电流I的值B.增大磁感应强度B的值C.减小磁感应强度B的值D.改变磁感应强度B的方向,使之与炮弹前进方向平行mv2,又知F=BIl,故,根据动能定理得Fs=12mv2,其中B为磁感应强度,I为电流,l为平行导轨宽度,s为导轨长度,要增大v,则需要增大I或BIls=12B,A、C错误,B正确;若改变磁感应强度B的方向,使之与炮弹前进方向平行,则安培力为零,D错误。