第1章 安培力与洛伦兹力 章末总结-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册同步全程学习全书word（鲁科版）

品牌书店·知名教辅·正版资源 学科网书城 趣身边的互联网+教辅专家 b。2xxkcom t 章末总结 知识整台﹒构建网络 专题研新·拓展提升= 专题一—有关安培力问题的分析与计算 [例1]如图所示，电源电动势E=2V，内阻r=0.5Ω，竖直导轨宽 L=0.2m，导轨电阻不计。另有一质量m=0.1kg，电阻R=0.5Ω的金 属棒，它与导轨间的动摩擦因数μ=0.4，靠在导轨的外面。为使金属 棒不滑动，施加一与纸面夹角为30°且与金属棒垂直指向纸里的匀强 磁场(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s^2)。求： a—b (1)此磁场的方向； (2)磁感应强度B的取值范围。 _______独家授权侵权必究_ 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 解析：(1)要使金属棒静止，安培力应斜向上指向纸里，画出左视图，并 对棒b受力分析如图甲、乙所示。经分析可知磁场的方向斜向下指 向纸里，即磁场方向与纸面夹角为30°且斜向下指向纸里。 309 0 (2)如图甲所示，当金属棒有向下滑动的趋势时，所受静摩擦力向上 为f,则Fsin30°+fmg=0, F=ILB,f=uNμFcos30°，I=号， 联立各式并代入数值得B1≈3.0T, 当金属棒有向上滑动的趋势时，所受静摩擦力向下为'，如图乙所示， 则F'sin30°-f'mg0, f'=μNW'=uF'cos30°，F'=LB,I=4, 可解得B2≈16.3T, 所以若保持金属棒不滑动，磁感应强度应满足3.0T≤B≤16.3T。 答案：(1)与纸面夹角为30°且斜向下指向纸里 (2)3.0T≤B≤16.3T Q规律总结 安培力既可以使通电导体静止、运动或转动，又可以对通电导体做功， 因此有关安培力问题的分析与计算的基本思路和方法与力学问题一 样，先取研究对象进行受力分析，判断通电导体的运动情况，然后根据 ·独家授权侵权必究+ 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2 xxk.com☐ 您身边的互联网+教辅专家 题中条件由牛顿运动定律或动能定理等规律列式求解。具体求解应从 以下几个方面着手分析： (1)安培力的大小。 ①当通电导体和磁场方向垂直时，F=I1B。 ②当通电导体和磁场方向平行时，F=0。 ③当通电导体和磁场方向的夹角为0时，F=I1Bsin0。 (2)安培力的方向。 ①安培力的方向由左手定则确定。 ②F⊥B,同时F⊥I,即F垂直于B和I所决定的平面，但I和B不一定 垂直。 (③)安培力作用下导体的状态分析。 通电导体在安培力的作用下可能处于平衡状态，也可能处于运动状态。 对导体进行正确的受力分析，是解决该问题的关键。 [针对训练1]音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动 机。如图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正 方形刚性线圈构成，线圈边长为L,匝数为n,磁极正对区域内的磁感 应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B,区域外的磁场忽略不 计。线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的 长度始终相等，某时刻线圈中电流从P流向Q,大小为I。 ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (1)求此时线圈所受安培力的大小和方向： (2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为ⅴ，求安培力的功率。 解析：(1)线圈前后两边所受安培力的合力为零，线圈所受安培力的大 小等于线圈右边所受安培力的大小，由安培力公式得F=BIL, 由左手定则知，方向水平向右。 (2)安培力的功率为P=Fv, 联立解得P-nBILv。 答案：(1)nBIL方向水平向右(2)nBILv 专题二带电粒子在有界磁场中的运动 [例2]如图所示，直线MN的上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强 度大小为B的匀强磁场。现有一质量为m、带电荷量为+q的粒子在纸 面内以某一速度从A点射出，其方向与MN成30°角，A点到MN的距离 为d,带电粒子所受的重力不计。 XX × XX M一 (1)当v满足什么条件时，粒子能回到A点： (2)求粒子在磁场中运动的时间t。 解析： X X 60° ·独家授权侵权必究· 品牌书店·知名教辅·正版资源 学科网书城 躯身边的互联网+教辅专家 (1)根据题意作出粒子的运动轨迹如图所示，设粒子在磁场中运动的 轨迹半径为r， 由图中的几何关系可知 r。=2|3d， 由牛顿第二定律有 qvB=m号， 联立解得v=2a^q。 (2)粒子在磁场中运动的周期↑=需， 由图可知，粒子在磁场中运动的轨迹所对的圆心角为300°， 所以t部r-器。 答案：(1)v=24q(2)器 ∘规律总结……… (1)常见情形如图： (a)图为单边界匀强磁场； (b)图为两