第1章 磁 场 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（粤教版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。 洛伦兹力和带电粒子在磁场中的运动 [典例]　(2022·汕头高二检测)(多选)如图，虚线MN的右侧有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，两电荷量相同的粒子P、Q从磁场边界的M点先后射入磁场，在纸面内运动。射入磁场时，P的速度vP垂直于磁场边界，Q的速度vQ与磁场边界的夹角为45°。已知两粒子均从N点射出磁场，且在磁场中运动的时间相同，则(　 ) A．P和Q的质量之比为1∶2 B．P和Q的质量之比为∶1 C．P和Q速度大小之比为∶1 D．P和Q速度大小之比为2∶1 [解析]　作出两粒子在磁场中的运动图像如图所示，可知其半径rP、rQ之比为1∶，因为两粒子在磁场中运动的时间相同，所以TP∶TQ＝1∶2，根据qvB＝得r＝，则T＝＝，＝＝，A正确，B错误；＝＝ ∶1，所以C正确，D错误。 [答案]　AC [融会贯通] 1．求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．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法 [对点训练]　 一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图所示。图中直径MN的两端分别开有小孔，筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动。在该截面内，一带电粒子从小孔M射入筒内，射入时的方向与MN成30°角。当筒转过90°时，该粒子恰好从小孔N飞出圆筒，不计粒子重力。若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为(　 ) A. B. C. D. 解析：选A　如图所示，粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系，有∠MOA＝90°，∠OMA＝45°，∠CMO′＝60°，所以∠O′MA＝75°，∠O′AM＝75°，∠MO′A＝30°，即轨迹圆弧所对的圆心角为30°，粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T＝，粒子在磁场中做匀速圆周运动的时间t＝T＝×，圆筒转过90°所用时间t′＝T′＝×，粒子做匀速圆周运动的时间和圆筒转动时间相等，即t＝t′，则×＝×，即＝，A正确，B、C、D错误。 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