内容正文:
安培力与洛伦兹力
第一章
章末复习方案
章末 · 知识网络
章末 · 真题演练
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物理 选择性必修第二册
章末·知识网络
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物理 选择性必修第二册
命题视角一 对安培力的理解
章末·真题演练
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1.(2019·全国卷Ⅰ)如图所示,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,则线框LMN受到的安培力的大小为( )
A.2F
B.1.5F
C.0.5F
D.0
答案 B
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解析 设每一根导体棒的电阻为R,长度为L,则电路中,上、下两路电阻之比为R1∶R2=2R∶R=2∶1,根据并联电路两端各电压相等的特点可知,上、下两路电流之比I1∶I2=1∶2,如图所示,由于上路通电的导体受安培力的有效长度为L,根据安培力计算公式F=BIL,可知F′∶F=I1∶I2=1∶2,得F′=eq \f(1,2)F,根据左手定则可知,两力方向相同,故线框LMN所受的合力大小为F+F′=eq \f(3,2)F,选项B正确.
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2.(2019·江苏卷)(多选)如图所示,在光滑的水平桌面上,a和b是两条固定的平行长直导线,通过的电流强度相等.矩形线框位于两条导线的正中间,通有顺时针方向的电流,在a、b产生的磁场作用下静止.则a、b的电流方向可能是( )
A.均向左
B.均向右
C.a的向左,b的向右
D.a的向右,b的向左
答案 CD
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解析 由右手螺旋定则可知,若a、b两导线的电流方向相同,则在矩形线框上、下边处产生的磁场方向相反,且由于矩形线框上、下边的电流方向也相反,则矩形线框上、下边所受的安培力相同,所以线框不会受力平衡,则要使矩形线框静止,a、b两导线的电流方向应相反,选项C、D正确.
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命题视角二 对洛伦兹力的理解
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1.(2020·全国卷Ⅰ)一匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外,其边界如图中虚线所示,为半圆,ac、bd与直径ab共线,ac间的距离等于半圆的半径.一束质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子,在纸面内从c点垂直于ac射入磁场,这些粒子具有各种速率.不计粒子之间的相互作用.在磁场中运动时间最长的粒子,其运动时间为( )
A.eq \f(7πm,6qB)
B.eq \f(5πm,4qB)
C.eq \f(4πm,3qB)
D.eq \f(3πm,2qB)
答案 C
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解析 如图所示,设某一粒子从磁场圆弧ab上的e点射出磁场,粒子在磁场中转过的圆心角为π+θ=π+2α,由于所有粒子在磁场中运动周期相同,粒子在磁场中做圆周运动时,运动轨迹对应的圆心角最大,则运动时间最长.由几何关系可知,α最大时,ce恰好与圆弧ab相切,此时sin α=eq \f(eO,cO)=eq \f(1,2),可得α=eq \f(π,6),θ=2α=eq \f(π,3),设粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T,粒子在磁场中运动的最长时间t=eq \f(T,2)+eq \f(T,6),T=eq \f(2πm,qB),解得t=eq \f(4πm,3qB),选项C正确.
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2.(2019·浙江卷)磁流体发电机的原理如图所示.将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中,在相距为d、宽为a、长为b的两平行金属板间便会产生电压.如果把上、下板和电阻R连接,上、下板就是一个直流电源的两极.若稳定时等离子体在两板间均匀分布,电阻率为ρ.忽略边缘效应,下列判断正确的是( )
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A.上板为正极,电流I=eq \f(Bdvab,Rab+ρd)
B.上板为负极,电流I=eq \f(Bvad2,Rab+ρb)
C.下板为正极,电流I=eq \f(Bdvab,Rab+ρd)
D.下板为负极,电流I=eq \f(Bvad2,Rab+ρb)
答案 C
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解析 根据左手定则,正电荷受到的洛伦兹力方向向下,负电荷受到的洛伦兹力向上,因此下极板为电源的正极,根据平衡有qvB=qeq \f(E,d),解得稳定时电源的电动势E=Bdv,则流过R的电流为I=eq \f(E,R+r),而r=ρeq \f(d,S),S=ab,可得电流大小为I=eq \f(Bdvab,abR+ρd),选项C正确.
制 作 者:状元桥
适用对象:高中学生
制作软件:Powerpoin