第1章 安培力与洛伦兹力 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（鲁科版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 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＝qv0B 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若不计重力，且qvB＝Eq，则粒子做匀速直线运动。 ③若不计重力，且qvB≠Eq，则粒子做变加速曲线运动。 [对点训练] 1. (2023·济南高二检测)如图所示，两个平行金属板M、N间为相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域，电场方向由M板指向N板，磁场方向垂直纸面向里，OO′为距离两极板相等且平行两极板的直线。一质量为m，电荷量为＋q的带电粒子，以速度v0从O点射入，沿OO′方向匀速通过场区，不计带电粒子的重力，则以下说法正确的是(　 ) A．电荷量为－q的粒子以v0从O点沿OO′方向射入时，不能匀速通过场区 B．电荷量为2q的粒子以v0从O点沿OO′方向射入时，不能匀速通过场区 C．保持电场强度和磁感应强度大小不变，方向均与原来相反，则粒子仍能匀速通过场区 D．粒子以速度v0从右侧的O′点沿O′O方向射入，粒子仍能匀速通过场区 解析：选C　由题意知带正电荷的粒子能从左向右匀速通过场区，则竖直向上的洛伦兹力与竖直向下的静电力平衡，有qE＝Bqv0，解得v0＝，可知平衡条件与电荷量的多少无关，因此电荷量为－q和2q的粒子以v0入射，都能从左向右匀速通过场区，A、B错误；当电场方向与磁场方向都与原来相反时，粒子所受静电力和洛伦兹力的方向仍相反，所以粒子以v0从O点沿OO′方向射入时仍能匀速通过场区，C正确；若粒子以速率v0从右侧的O′点沿O′O方向射入，粒子受到竖直向下的静电力与竖直向下的洛伦兹力，不能平衡，因此不能匀速通过场区，D错误。 2．如图甲所示，宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2)，存在方向垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图乙所示)，电场强度的大小为E0，E>0表示电场方向竖直向上。t＝0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点。Q为线段N1N2的中点，重力加速度为g。上述d、E0、m、v、g为已知量。 (1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小； (2)求电场变化的周期T； (3)改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域