精品解析：第一章 安培力与洛伦兹力 讲和练 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第一章 安培力与洛伦兹力 一．安培力的方向 1．安培力：磁场对通电导线的作用力。 2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线________，并使四指指向________的方向，这时_________的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F⊥B，F⊥I，即F垂直于_________所决定的平面，如图所示 二．安培力的大小 1．垂直于磁场B放置、长为L的通电导线，当通过的电流为I时，所受安培力为F＝________； 2．当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，公式F＝________。 三．磁电式电流表 1．原理：安培力与电流的关系．通电线圈在磁场中受到安培力而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越大。根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向。 2．构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴。 3．特点：极靴与圆柱间的磁场沿半径方向，线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直．线圈平面与磁场方向平行，如图所示 四．洛伦兹力的方向 1．洛伦兹力 （1）定义：磁场对运动电荷的作用力。 （2）与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是________的宏观表现。 2．洛伦兹力的方向 左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内．让________从掌心进入，并使________指向正电荷运动方向，这时_________所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。 3．洛伦兹力方向与磁场方向、电流方向的关系：F⊥B，F⊥v，即F垂直于________所决定的平面，如图所示 五．洛伦兹力的大小 （1）当v与B成θ角时：F＝_____________； （2）当v⊥B时，F＝_____________； （3）当v∥B时：F＝_____________。 六．电子束的偏转 1．构造：如图所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。 2．原理 （1）电子枪发射电子； （2）电子束在磁场中偏转； （3）荧光屏被电子束撞击发光． 3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动。 4．偏转线圈：使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的． 七．带电粒子在匀强磁场中的运动 1．运动分析：带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力，由于洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直，故洛伦兹力对粒子不做功。带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，如图所示 2．受力特点：洛伦兹力完全提供向心力 粒子运动的半径 粒子转动的的周期 可知周期与速度v无关。 八．质谱仪 1．用途：测量带电粒子的_________和分析_________的重要工具。 2．粒子在质谱仪中运动 （1）带电粒子经过电压为U的加速电场加速，根据动能定理可知 （2）垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做匀速圆周运动，代入半径公式可知 结合上述的半径结果，根据带电粒子在磁场中做圆周运动的半径大小，就可以判断带电粒子比荷的大小，如果测出半径且已知电荷量，就可求出带电粒子的质量。 九．回旋加速器 1．构造：由两个D形盒构成，如图所示 2．工作原理 （1）电场的特点及作用 作用：带电粒子经过该区域时被加速。 特点：两个D形盒之间的窄缝接交流电源，周期为。 （2）磁场的特点及作用 作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，从而改变运动方向，半个周期后再次进入电场。 安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向。 【例题】 1. 如图所示，通有恒定电流的、一定长度的直导线水平放置在两足够大的匀强磁场中，磁场方向如图所示，将导线在纸面内顺时针缓慢旋转的过程中，不考虑电磁感应的影响，关于甲、乙两种情况导线受到的安培力大小和方向的变化，下列说法正确的是（　　） A. 图甲导线受到的安培力大小一直在变，方向变化一次；图乙导线受到的安培力大小一直不变，方向一直在变 B. 图甲导线受到的安培力大小一直在变，方向不变；图乙导线受到的安培力大小一直不变，方向一直在变 C. 甲、乙两种情况导线受到的安培力大小不变，方向一直变化 D. 甲、乙两种情况导线受到的安培力大小一直在变，方向不变 【练习题】 2. 下列关于电流的磁场和通电导体在匀强磁场中受安培力，判断正确的是（　　） A. B. C. D. 3. 如图所示，水平导体棒AB被两根竖直细线悬挂，置于垂直纸面向里的匀强磁场中，已知磁场的磁感应强度B=0.5T，导体棒长L=0.2m，质量m=0.1kg，重力加速度g=10m/s2，当导体棒中通以从A到B的电流时： （1）判断导体棒所受安培力的方向； （2）当电流I=4A时，求导体棒所受安培