第五章 磁场（综合复习与测试）-【上好课】高中同步精品课堂（沪科版2020上海选择性必修第二册）

第五章 安培力与洛伦兹力 综合复习与测试 知识体系·思维导图 考点整合·素养提升 主题1　安培力作用下的力学问题 1．通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路： (1)选定研究对象。 (2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I；如图所示。 (3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解。 2．安培力作用下的功能问题分析要点： (1)安培力做功与路径有关，这一点与电场力不同。 (2)安培力做功的实质是能量转化。 ①安培力做正功时，将电源的能量转化为导体的机械能或其他形式的能。 ②安培力做负功时，将机械能转化为电能或其他形式的能。 (3) 解答时一般要用到动能定理与能量守恒定律。 【典例1】如图所示，长为L，质量为m的细导体棒a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，无限长直导线b被水平固定在与a同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x，当a、b中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止。已知无限长直导线周围的磁场为一系列的同心圆，周围某点的磁场的磁感应强度与该点到导线的距离成反比。则下列说法正确的是(　　) A.a、b中电流必垂直纸面向里 B．b中的电流在a处产生的磁场的磁感应强度大小为 C．若将b适当上移以增大x，则导体棒仍可能静止 D．无论将b上移还是下移，导体棒都可能处于静止状态 【变式1】　如图所示，无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I，导线正上方沿竖直方向有一绝缘细线悬挂着的正方形线框。线框中通有沿逆时针方向的恒定电流I，线框的边长为L，线框下边与直导线平行，且到直导线的距离也为L。已知在长直导线的磁场中距长直导线r处的磁感应强度大小为B＝k (k为常量)，线框的质量为m，则剪断细线的瞬间，线框的加速度为(　　) A.0　　　　　　　　　　　　B． ＋g C．－g D．＋g 主题2　带电粒子在磁场中运动 1．理解洛伦兹力的四点注意： (1)正确分析带电粒子所在区域的合磁场方向。 (2)判断洛伦兹力方向时，特别区分电荷的正、负，并充分利用F⊥B、F⊥v的特点。 (3)计算洛伦兹力大小时，公式F＝qvB中，v是电荷与磁场的相对速度。 (4)洛伦兹力对运动电荷(或带电体)不做功、不改变速度的大小，但它可改变运动电荷(或带电体)速度的方向，影响带电体所受其他力的大小，影响带电体的运动时间等。 2．带电粒子在匀强磁场中的运动： 【典例2】　如图，x轴正半轴与虚线所围区域内存在着磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里。甲、乙两粒子分别从距x轴h与2h的高度以速率v0平行于x轴正向进入磁场，并都从P点离开磁场，＝h。则甲、乙两粒子比荷的比值为(不计重力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(　　) A.32∶41　　　　　　 B．56∶41 C．64∶41 D．41∶28 【变式2】　(多选)如图所示，一单边有界磁场的边界上有一粒子源，以与水平方向成θ角的不同速率，向磁场中射入两个相同的粒子1和2，粒子1经磁场偏转后从边界上A点出磁场，粒子2经磁场偏转后从边界上B点出磁场，OA＝AB，则(　　) A.粒子1与粒子2的速度之比为1∶2 B．粒子1与粒子2的速度之比为1∶4 C．粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶1 D．粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶2 综 合 测 试 1、 单选题： 1．四个相同的条形磁铁固定在水平面上，甲图中N、N极正对，乙图中N、S极正对。在甲、乙两图中两磁铁的竖直对称轴上某点分别固定一垂直于纸面的长直导线，通以向里的恒定电流，甲图中长直导线受到的安培力为，乙图中长直导线受到的安培力为，则下列说法正确的是( ) A.方向竖直向下，方向水平向右 B.方向水平向右，方向竖直向下 C.方向竖直向上，方向水平向左 D.方向水平向左，方向竖直向上 2.如图，高压输电线上使用“abcd正方形间隔棒”支撑导线L1、L2、L3、L4的目的是固定各导线间距，防止导线互相碰撞，abcd的几何中心为O，当四根导线通有等大同向电流时（  ） A．几何中心O点的磁感应强度不为零 B．几何中心O点的磁感应强度为零 C．对的安培力比对的安培力小 D．所受安培力的方向沿正方形的对角线bd方向 3.如图甲所示是实验室里用来测量安培力的一种仪器—电流天平，某同学在实验室里用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度，如图乙所示，若他测得段导线长度为，天平（等臂）平衡时钩码重力为，通过导线的电流，由此测得通电螺线管中的磁感应强度B为( ) A.，方向水平向右 B.，方向水平向右 C.，方向水平向左 D.，方向水平向左 4.如图所示为电磁炮的简化原理示意图，它由两条水平放置的平行光滑长直轨道组成。轨道间