2021-2022学年高二下学期物理期末复习专题资料2---《安培力与洛伦兹力》单元复习

高二物理期末复习专题资料 《安培力与洛伦兹力》单元复习 考点一：磁场对通电导线、运动电荷的作用力 【例1】如图所示有一个与水平面成θ=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=2.0Ω，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=1.0Ω，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μ=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。 【答案】2.4N 4.5Ω 1.5Ω 【例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（ C ） ①0　 ② ③ ④ A. ②　　 B.①③④ C. ①②④ D.②④ 【答案】C 考点二：带电粒子在磁场中的运动 【例3】　如图甲是霍尔效应的模型图，导体的宽度、长度、厚度分别为、、，磁感应强度为的匀强磁场垂直导体的前后表面向里，与磁场垂直向右的电流是正电荷的运动形成的，已知霍尔电压为，与通过导体的电流成正比，与沿着磁场方向导体的厚度成反比，是常数；如图乙是电磁流量计的模型图，长方形管道的宽度、长度、厚度分别为、、，磁感应强度为的匀强磁场垂直管道的上表面向下，带负离子的液体向右运动的速度与磁场垂直。液体的流量指单位时间内流过管道横截面的液体体积，则下列说法正确的是（　C　） A．对甲图，导体下端面的电势高于上端面的电势 B．对甲图，霍尔电压与c成正比 C．对乙图，导体后端面与前端面的电势差为Bav D．对乙图，液体的流量为abv 【答案】C 【例4】　如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里。一带电荷量为＋q、质量为m的微粒从坐标原点出发，沿与x轴正方向的夹角为45°的初速度方向进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A(l，l)时，电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间)，微粒继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场。不计一切阻力，求： (1)电场强度E的大小； (2)磁感应强度B的大小； (3)微粒在复合场中的运动时间t。 [解析]　(1)微粒在到达A(l，l)之前做匀速直线运动，受力分析如图： 根据平衡条件，有：qE＝mg 解得：E＝。 (2)根据平衡条件，有：qvB＝mg， 电场方向变化后，微粒所受重力与电场力平衡，微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹如图： 根据牛顿第二定律，有：qvB＝m， 由几何关系可得：r＝l， 联立解得：v＝，B＝。 (3)微粒做匀速直线运动的时间为：t1＝＝， 做圆周运动的时间为：t2＝＝π ， 在复合场中运动时间为： t＝t1＋t2＝。 [答案]　(1)　(2)　(3) 【例5】如图所示，直角坐标系xoy位于竖直平面内，在第Ⅳ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Ⅲ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水平向右抛出，经过x轴上的M（0.4m，0）点进入第Ⅳ象限，在第Ⅳ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。 【答案】2m/s 2N/C (0,-0.4m） 【例6】双聚焦分析器是一种能同时实现速度聚焦和方向聚焦的质谱仪，其模型图如图（a）所示。其原理图如图（b）所示。加速电场的电压为U，电场分析器中有指向圆心O的辐射状电场，磁场分析器中有垂直纸面的匀强磁场。质量为m、电荷量为+q的离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，进入辐射电场，恰好沿着半径为R的圆弧轨迹通过电场区域后，垂直边界从P点进入圆形磁场区域，PO1=d，之后垂直磁场下边界射出并从K点进入检测器，检测器可在O1M和O2N之间左右移动且与磁场下边界距离恒等于0.5d。 （1）求电场分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小； （