第1章 磁场对电流的作用 章末小结与质量评价（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

一、知识体系建构——理清物理观念 二、综合考法融会——强化科学思维 安培力的综合应用问题 [典例]　如图所示，两平行光滑金属导轨CD、EF间距为L，与电动势为E、内阻为r的电源相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计。为使ab棒静止，需在空间施加的匀强磁场的磁感应强度的最小值及其方向分别为(　 ) A.，水平向右 B.，垂直于回路平面向下 C.，竖直向下 D.，垂直于回路平面向上 [解析]　对金属棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示。 从图中可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小，磁感应强度最小，安培力的最小值为FA＝mgsin θ，故磁感应强度的最小值为B＝＝，根据欧姆定律，有：E＝I(R＋r)，故有：B＝，根据左手定则，磁场方向垂直于回路平面向下。故选B。 [答案]　B [融会贯通] 1．通电导线在磁场中平衡和加速问题的分析思路 (1)选定研究对象。 (2)变立体图为平面图，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，这一点与静电力不同。 (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。 [对点训练] 如图所示，在水平地面上固定一对与水平面夹角为θ的光滑平行金属导轨，顶端接有电源，直导体棒ab垂直两导轨放置，且与两导轨接触良好，整套装置处于匀强磁场中。下列各选项为沿a→b方向观察的侧视图，其中所加磁场可能使导体棒ab静止在导轨上的是(　 ) 解析：选B　导轨光滑，导体棒静止在导轨上，部分受力分析如图所示，所以导体棒一定会受到安培力作用，且方向与重力和支持力的合力方向相反。C、D选项中磁场方向与电流方向平行，导体棒不受安培力；由左手定则可知，A选项中安培力方向水平向左，导体棒不可能平衡，B选项中安培力方向水平向右，导体棒可能平衡。B正确。 带电粒子在复合场中的运动 [典例]　如图所示，竖直平面xOy内存在水平向右的匀强电场，场强大小E＝10 N/C，在y≥0的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B＝0.5 T。一带电荷量q＝＋0.2 C、质量m＝0.4 kg的小球由长l＝0.4 m的细线悬挂于P点，小球可视为质点。现将小球拉至水平位置A无初速度释放，小球运动到悬点P正下方的坐标原点O时，悬线突然断裂，此后小球又恰好能通过O点正下方的N点(g＝10 m/s2)，求： (1)小球运动到O点时的速度大小； (2)悬线断裂前瞬间拉力的大小； (3)ON间的距离。 [解析]　(1)小球从A运动到O的过程中，根据动能定理：mgl－qEl＝mv02 解得小球在O点速度为：v0＝2 m/s。 (2)小球运动到O点悬线断裂前瞬间，对小球应用牛顿第二定律：FT－mg－F洛＝m 洛伦兹力：F洛＝Bv0q 解得：FT＝8.2 N。 (3)悬线断后，将小球的运动分解为水平方向和竖直方向的分运动，小球在水平方向上做往返运动，在竖直方向上做自由落体运动，小球水平方向加速度 ax＝＝＝5 m/s2 小球从O点运动至N点所用时间为： t＝＝ s＝0.8 s ON间距离为：h＝gt2＝×10×0.82 m＝3.2 m。 [答案]　(1)2 m/s　(2)8.2 N　(3)3.2 m [融会贯通] 1．带电粒子在组合场中运动 (1)四种常见的运动模型。 ①带电粒子先在电场中做匀加速直线运动，然后垂直进入磁场做匀速圆周运动，如图： ②带电粒子先在电场中做类平抛运动，然后垂直进入磁场做匀速圆周运动，如图： ③带电粒子先在磁场中做匀速圆周运动，然后垂直进入电场做类平抛运动，如下图(左)： 　　 ④带电粒子先在磁场Ⅰ中做匀速圆周运动，然后垂直进入磁场Ⅱ做匀速圆周运动，如上图(右)。 (2)三种常用的解题方法。 ①带电粒子在电场中做加速运动，根据动能定理求速度。 ②带电粒子在电场中做类平抛运动，需要用运动的合成和分解处理。 ③带电粒子在磁场中的圆周运动，可以根据磁场边界条件，画出粒子轨迹，用几何知识确定半径，然后用洛伦兹力提供向心力和圆周运动知识求解。 2．带电粒子在叠加场中运动 (1)叠加场：电场、磁场、重力场中的两者或三者在同一区域共存，就形成叠加场。 (2)带电体在叠加场中运动的几种情况。 如图所示，匀强磁场垂直于纸面向里，匀强电场竖直向下。一带负电粒子从左边沿水平方向射入复合场区域。 ①若考虑重力，且mg＝Eq，则粒子做匀速圆周运动。 ②若不计