安培力习题课
人教版高中物理选择性必修第二册课后习题 第1章 安培力与洛伦兹力 带电粒子在匀强磁场中的运动
分层作业4 带电粒子在匀强磁场中的运动A组必备知识基础练题组一带电粒子在匀强磁场中运动的基本问题1.(辽宁沈阳东北育才学校高二校考)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(+q,m)、(+q,2m)、(+3q,3m)、(-q,m),它们先后以相同的速度从坐标原点O沿x轴正方向射入一匀强磁场中,磁场方向垂直于xOy平面。
不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正确的是( )2.(北京顺义高二期末)如图所示,质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场区域,带电粒子仅受洛伦兹力的作用,运动的轨迹如图中虚线所示,下列说法正确的是( )A.M带负电,N带正电B.M的速率大于N的速率C.洛伦兹力对M、N都做正功D.M、N在磁场中运动的周期相等3.(四川成都高二期末)一带电粒子(不计重力)在匀强磁场中沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动,当它运动到某个位置时,磁场突然发生变,方向与原磁化(不考虑磁场变化产生电场),磁感应强度大小变为原来的12场方向相反,则磁场发生变化后粒子的运动轨迹为( )4.(湖南高二期末)如图所示,光滑绝缘水平桌面xOy的第一象限内存在匀强磁场B,方向垂直桌面向里。
从P点垂直Ox轴滚入一个带电小球甲,随后沿着轨迹b离开磁场,在磁场中经历的时间为t。
现在Q点放置一个不带电的同种小球乙,再次从P点垂直Ox轴滚入带电小球甲,二者发生碰撞后结合在一起,则( )A.二者将继续沿着轨迹b离开磁场,经历的时间同样为tB.二者将继续沿着轨迹b离开磁场,经历的时间大于tC.二者将沿着轨迹a离开磁场,经历的时间大于tD.二者将沿着轨迹c离开磁场,经历的时间小于t题组二带电粒子在有界匀强磁场中的运动5.(多选)如图所示,在边界PQ上方有垂直纸面向里的匀强磁场,一对正、负电子同时从边界上的O点沿与PQ成θ=30°角的方向以相同的速度v 射入磁场中,则关于正、负电子,下列说法正确的是( )A.在磁场中的运动时间相同B.在磁场中运动的轨道半径相同C.出边界时两者的速度相同D.出边界点到O点的距离相等6.(山西运城高二期末)如图所示,半径为R的圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。
大学物理-安培定律3
B
R
B
R
B
R
B
R
B
R
7-8 载流导线在磁场中所受的力
一、 安培力
Ⅰ、带电粒子在磁场中所受的
f
洛 仑兹力 :
f q B
Ⅱ、所有粒子受力的宏观表现：
s n+ v
dl
×××
d F dN f
ns dl qv B
dN
ndV nsdl
V是指粒子作定向 运动的方向.
nqvsdl B I qnvs
（A）向着长直导线平移 （C）转动
（B）离开长直导线平移
（D）不动
dF
无限长直导线产生的磁感应强度为：
B 0I 2r
I1
若在均匀磁场中？
B
60
I2
C
A B
五、 磁场对载流线圈的作用
1、磁场对载流线圈作用的磁力矩
F1
a
r1 θ
I
θdF2 θ
cn
B
r2
M
合力=0 F2和
F2 F2
ad l1 ab
Idl1
df1
df2
B1I2dl2 B1
0 I1 2a
I1
导线1、2单位长度上所受的磁场力为：
df1 0 I1I2 df2 0 I1 I2 dl1 2a dl2 2a
安培的定义 : a 1m，df dl
2 107
N m
o 4 107 (N / A2 )
a
df2
Idl2
I2 B1
练习：如图，无限长直载流导线与正三角形载流线圈在同一平面内， 若长直导线固定不动，则载流三角形线圈将 [ ] A
设粒子的质量为m,圆周轨道的半径为R:
安培力的应用
A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用
B.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直 C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直 D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于由B和I所确定的 平面
第一节 探究磁场对电流的作用 判定以下通电导线所受安培力的方向 B B I I F B F α
纵向
方法点拨：利用平行电流间关系的结论
第一节 探究磁场对电流的作用
把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯 里的水银面接触,并使它组成如图所示的电路,当开关接通后, 将看到的现象 是(C )
A.弹簧向上收缩 B.弹簧被拉长 C.弹簧上下振动 D.弹簧仍静止不动
S
第一节 探究磁场对电流的作用
N
×
θ
mg
F
第一节 探究磁场对电流的作用 拓展1：欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度B 的最小值为________, N B X θ θ G 拓展2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压 力, 外加磁场的磁感应强度B的最小值为 _________, 方向________. mg=BIL B=mg/IL B θ F F
第一节 探究磁场对电流的作用
固定
˙
˙
×
F
×
自由
˙
˙
×
F
˙
˙
×
结论：两电流不平行时，有转到平行且电流方向相同的趋势
×
×
第一节 探究磁场对电流的作用
两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定， cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将 （ ）D A.顺时针方向转动，同时靠近ab
a c d
磁感线垂直穿 B 过导轨平面
鲁科版高中物理选择性必修第二册课后习题 第1章 安培力与洛伦兹力 第1节 安培力及其应用 (3)
第1章安培力与洛伦兹力第1节安培力及其应用A级必备知识基础练1.把一小段通电直导线放入磁场中,导线受到安培力的作用,关于安培力的方向,下列说法正确的是( )A.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直C.安培力的方向一定跟电流方向垂直,但不一定跟磁感应强度的方向垂直D.安培力的方向既跟磁感应强度的方向垂直,又跟电流方向垂直,又垂直于电流的方向,即垂直于磁场与电流所决定的平面,但电流方向与磁场方向不一定垂直。
2.如图所示,电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成。
当电源接通后,磁场对流过炮弹的电流产生力的作用,使炮弹获得极大的发射速度。
下列各俯视图正确表示磁场B方向的是( ),A中磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向后,B中磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前,C中磁感应强度方向使炮弹受到的安培力为零,D中磁感应强度方向使炮弹受到的安培力为零,只有B符合实际。
3.如图所示,MN中电流为I,导轨垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AK与CD相距为d,则MN所受安培力大小为( )A.F=BIdB.F=BIdsin θD.F=BIdcos θC.F=BIdsinθ角仅是导轨与金属杆MN间的夹角,不是电流与磁场的夹角。
4.一根容易发生形变的弹性导线两端固定,导线中通有电流,方向竖直向上。
当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右和垂直于纸面向外的匀强磁场时,描述导线状态的四个图示正确的是( ),A中导线所受安培力为零,B中导线所受安培力垂直于纸面向里,C、D中导线所受安培力向右,导线受力以后的弯曲方向应与受力方向一致,故D正确,A、B、C错误。
5.如图所示,A为一水平旋转的橡胶圆盘,带有大量均匀分布的正电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向已在图中标出。
当圆盘绕中心轴OO'按图示方向高速转动时,通电直导线所受安培力的方向是( )A.竖直向上B.竖直向下C.水平向外D.水平向里,从上向下看,形成顺时针方向的电流,根据右手螺旋定则可知,在圆盘正上方形成的磁场方向竖直向下,根据左手定则,通电直导线所受安培力的方向水平向外,故选C。
安培力计算
b
2：如图所示，电源电动势 E=2V，r=0.5Ω，竖直导轨电 阻可略，金属棒的质量 m=0.02kg,电阻R=1.5Ω,导轨 宽为0.2m，靠在导轨外面， 为使金属棒不动，我们施一 与纸面垂直的磁场,.求：此 磁场方向和大小？
3.质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为d， 杆ab与导轨间的摩擦因数为μ.有电流时，ab恰好在导轨上静止， 如图3-24所示.图(b)中的四个侧视图中，标出了四种可能的匀强磁 场方向，其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是 ( A B ).
磁场对通电导线的作用力
（习题课）
复习
• 1.安培力的方向怎样判断? • 2.安培力的大小怎样计算?
专题一：判断通电导线在安培力作用下 的运动方向问题的基本方法
1.画出导线所在处的磁场方向(若是立 体图画出横截面图）
2.确定电流方向
3.根据左手定则确定受安培力的方向 4.根据受力情况判断运动情况
常见通电导线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ磁场中受到的作用力模型
• 一.水平
• 二.倾斜
画出ab所受的安培力 若要计算电流需画等效电路图 B
a
b
B
a
b
画出导体所受的安培力
若要计算电流需画等效电路图
• 1.如图所示，水平放置的金属导轨，直导线ab与 导轨垂直放置，导轨间距L=10cm，其电阻 R=1.32Ω，导轨所在区域处在匀强磁场中，磁场 方向竖直向上，磁感应强度B=0.2T。电池电动 势E=1.5V，内电阻r=0.18Ω，导轨电阻忽略不计， 开关S接通后直导线ab仍静止不动。求直导线ab 所受的摩擦力的大小和方向。 B
N F mg
F
N
N F
mg
mg
mg
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
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课后习题 第1章 安培力与洛伦兹力 2 磁场对运动电荷的作用力
2 磁场对运动电荷的作用力必备知识基础练1.有关洛伦兹力和安培力的描述,正确的是( )A.通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C.带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功D.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行2.下列各图中,运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是( )3.一个运动电荷通过某一空间时没有发生偏转。
关于这个空间是否存在电场或磁场,下列说法正确的是( )A.一定不存在电场B.一定不存在磁场C.一定存在磁场D.可以既存在磁场,又存在电场4.带电粒子垂直匀强磁场方向运动时,会受到洛伦兹力的作用。
下列表述正确的是( )A.洛伦兹力对带电粒子做功B.洛伦兹力不改变带电粒子的动能C.洛伦兹力的大小与速度无关D.洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向5.一带电粒子在匀强磁场中沿着磁感线方向运动,现将该磁场的磁感应强度增大一倍,则带电粒子受到的洛伦兹力( )A.增大两倍B.增大一倍C.减小一半D.依然为零6.一束混合粒子流从一发射源射出后,进入如图所示的磁场,分离为1、2、3三束粒子流,不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用,则下列判断不正确的是( )A.1带正电B.1带负电C.2不带电D.3带负电7.如图所示,一束电子流沿管的轴线进入螺线管,忽略重力,电子在管内的运动应该是( )A.当从a端通入电流时,电子做匀加速直线运动B.当从b端通入电流时,电子做匀加速直线运动C.不管从哪端通入电流,电子都做匀速直线运动D.不管从哪端通入电流,电子都做匀速圆周运动关键能力提升练8.如图所示,两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向下,磁场方向垂直于纸面向里。
一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。
若不计重力,下列四个物理量中哪一个改变时,粒子运动轨迹不会改变?( )A.粒子速度的大小B.粒子所带的电荷量C.电场强度D.磁感应强度9.两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场,两粒子质量之比为1∶4,电荷量之比为1∶2,则两个带电粒子受洛伦兹力之比为( )A.2∶1B.1∶1C.1∶2D.1∶410.显像管原理的示意图如图所示,当没有磁场时,电子束将打在荧光屏正中的O点,安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转。
人教版高中物理选择性必修第二册课后习题 第1章 安培力与洛伦兹力 分层作业3 磁场对运动电荷的作用力
分层作业3 磁场对运动电荷的作用力A组必备知识基础练题组一洛伦兹力的方向1.(河南新乡高二期末)如图所示,三条长直导线都通有垂直于纸面向外的电流且与D点的距离相等,BD垂直于AC,电流大小均相等,从D点垂直纸面向里射入一带正电的离子,则该离子在D点受到的洛伦兹力方向为( )A.从D指向AB.从D指向BC.从D指向CD.DB的反方向2.(江西宜春高二期中)如图为电视机显像管的偏转线圈示意图,线圈中心O处的黑点表示电子枪射出的电子,它的方向垂直纸面向外。
当偏转线圈中的电流方向如图所示时,电子束应( )A.向左偏转B.向上偏转C.向下偏转D.不偏转3.(多选)(广东深圳高二期末)图甲所示,一个立方体空间被对角平面ABCD划分成两个区域,两区域分布有磁感应强度大小相等、方向相反,且与y轴平行的匀强磁场。
一粒子以某一速度从立方体左侧垂直于yOz平面进入磁场,并穿过两个磁场区域。
已知该粒子运动轨迹在xOz平面的投影如图乙所示,则粒子的带电情况与磁场方向可能正确的有( )题组二洛伦兹力的大小4.(多选)(福建南平高二期末)下列各图中匀强磁场的磁感应强度均为B,带电粒子的速率均为v,电荷量均为q。
以F1、F2、F3、F4依次表示四图中带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的大小,则( )A.F1=F2B.F3=F4C.F2=F3D.F1=F45.(广东深圳高二期末)宇宙射线中含有大量的高能带电粒子,而地磁场可以有效抵御宇宙射线的侵入。
地磁场的磁感线分布如图所示,可以认为两极处地磁场的方向垂直于地面,赤道处地磁场的方向由地理南极指向地理北极。
(1)对于垂直射向地面的宇宙射线,赤道和两极相比,哪个区域的地磁场阻挡效果更好?(2)若赤道上空某处的磁感应强度为1.1×10-4T,有一速率为5.0×105m/s、电荷量为1.6×10-19C的质子竖直向下运动穿过此处的地磁场,该质子受到的洛伦兹力是多大?向哪个方向偏转?题组三洛伦兹力与现代科技6.(浙江嘉兴高二期末)下列结构能成为速度选择器的是( )7.(多选)(广东梅州高二期末)在医院中需要用到血流计检测患者身体情况,血流计原理可以简化为如图所示模型,血液内含有少量正、负离子,从直径为d的血管右侧流入,左侧流出,流量Q等于单位时间内通过横截面的液体体积。
安培力洛伦兹力
安培力洛伦兹力小故事“电学中的牛顿”安培定则表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则，也叫右手螺旋定则。
(1)直线电流的安培定则用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
(2)环形电流的安培定则让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。
直线电流的安培定则对一小段直线电流也适用。
环形电流可看成许多小段直线电流组成，对每一小段直线电流用直线电流的安培定则判定出环形电流中心轴线上磁感强度的方向。
叠加起来就得到环形电流中心轴线上磁感线的方向。
直线电流的安培定则是基本的，环形电流的安培定则可由直线电流的安培定则导出，直线电流的安培定则对电荷作直线运动产生的磁场也适用，这时电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反。
（3）通电螺线管磁场磁感线的分布用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致，那么大拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向，也就是，大拇指指向通电螺线管的N极。
安培滴定法利用电解池中电流的变化指示滴定终点的电滴定分析方法。
分为一个极化电极的安培滴定法和两个极化电极的安培滴定法。
用滴汞电极为极化电极的一个极化电极的安培滴定法称为极谱滴定法。
两个极化电极的安培滴定法称为死停终点法或双安培滴定法。
安培力（Ampere's force）磁场对电流的作用力。
电流元|d|在外磁场B中受到的作用力为F＝BI|d|安培力的方向由|d|和B按右手螺旋定则确定，安培力的大小为F＝BI|d|sina，其中a是|d|和B之间的夹角。
磁场对任意载流导线的作用力是各电流元受力的矢量和。
安培力公式是关于电流元之间相互作用力的安培定律的一部分。
安培力是磁场对运动电荷的洛伦兹力的宏观表现。
1、磁场对电流的作用用条形磁铁可以在一定的距离内吸起较小质量的铁块，巨大的电磁铁却能吸起成吨的钢块，表明磁场有强有弱，如何表示磁场的强弱呢？我们利用磁场对电流的作用力——安培力来研究磁场的强弱。
人教版高中物理选择性必修第二册课后习题 第1章 安培力与洛伦兹力 安培力作用下导体的运动和平衡问题
分层作业2 安培力作用下导体的运动和平衡问题A组必备知识基础练题组一安培力作用下导体运动方向的判断1.一个固定在天花板上的弹簧测力计下悬挂一水平导线AB,导线中通有如图所示向右的电流I1,导线中心的正下方有与导线AB垂直的另一长直导线,当长直导线中通入向里的电流I2时,关于导线AB的运动及弹簧测力计示数的变化正确的是( )A.A端向外、B端向里转动,弹簧测力计的示数增大B.A端向里、B端向外转动,弹簧测力计的示数减小C.A端向里、B端向外转动,弹簧测力计的示数增大D.A端向外、B端向里转动,弹簧测力计的示数减小2.(江西上饶高二期末)如图所示,光滑的水平桌面上放有直导线AB,右侧附近处有一个水平放置的圆形线圈,固定好AB,同时在直导线和圆形线圈中通以图示方向的电流时,线圈将( )A.向左运动B.向右运动C.向前运动D.向后运动3.如图所示,KN和LM是圆心为O、半径分别为ON和OM的同心圆弧,在O 处有一垂直纸面的载流直导线,电流方向垂直纸面向外,用一根导线围成KLMN回路,当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出),回路( )A.将向左平动B.将向右平动C.将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动D.KL边受到垂直纸面向外的力,MN边受到垂直纸面向里的力题组二安培力作用下导体的平衡和加速4.(浙江金华高二期末)某兴趣小组制作了一个可以测量电流的仪器,其主要原理如图所示。
固定在水平面上的两平行光滑金属导轨间距L=1 m,一金属棒PQ垂直放在两金属导轨上。
轨道置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小B=2 T。
金属棒中点的两侧分别固定劲度系数k=50 N/m的相同轻弹簧。
闭合开关S前,两弹簧为原长,P端的指针对准刻度尺的“0”处;闭合开关S后,金属棒PQ移动,最后静止时指针对准刻度尺右侧“2 cm”处。
弹簧始终处于弹性限度内,下列判断正确的是( )A.电源N端为正极B.闭合开关S稳定后,金属棒PQ静止,电路中电流为1 AC.闭合开关S稳定后,金属棒PQ静止,电路中电流为0.5 AD.闭合开关S后,将滑动变阻器滑片向右移动,金属棒PQ静止时,指针将停在刻度尺“2 cm”的右侧5.(江苏连云港高二期中)绝缘水平桌面位于一竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1 T,间距L=1 m的平行金属导轨固定在桌面上,左端连接电动势E=15 V、内阻r=1 Ω的电源。