(讲义)第1章 主题提升课1 磁场-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(人教版2019)

主题一　安培力 通过实验，认识安培力。能判断安培力的方向，会计算安培力的大小，了解安培力在生产生活中的应用。 【典例1】　如图所示，质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的导轨上。已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ。当导轨所在空间加如图所示的磁场时，导体棒均静止，则导体棒与导轨间摩擦力可能为零的情况是(　　) A　　　　B　　　　C　　　　D B　[由左手定则可知，导体棒受水平向左的安培力，此时mg sin θ和F安cos θ的方向都平行导轨向下，导轨棒相对导轨有平行导轨向下的运动趋势，则导轨与导体棒一定有摩擦力，故A错误；由左手定则可知，导体棒受竖直向上的安培力，若在竖直方向上F安＝mg，此时导体棒相对导轨没有相对运动趋势，导体棒与导轨间摩擦力为0，故B正确；由左手定则可知，导体棒受竖直向下的安培力，此时mg sin θ和F安sin θ的方向都平行导轨向下，导轨棒相对导轨有平行导轨向下的运动趋势，导体棒与导轨间的压力为F＝mg cos θ＋F安cos θ，则导轨与导体棒一定有摩擦力，故C错误；由左手定则可知，导体棒受水平向左的安培力，此时mg sin θ和F安cos θ的方向都平行导轨向下，导轨棒相对导轨有平行导轨向下的运动趋势，则导轨与导体棒一定有摩擦力，故D错误。] 【典例2】　(多选)电磁炮发射时，炮弹的炮弹能量是可调控的，未来可用于消防、军事等方面。其主要原理如图所示，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。可控电源提供强大的电流经导轨流入炮弹再流回电源，炮弹被导轨中电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在炮弹所在位置始终可以简化为处于磁感应强度为B的匀强磁场中。已知两导轨内侧间距为d，炮弹的质量为m，炮弹在导轨间的电阻为R，若炮弹滑行距离l后获得的发射速度为v。不计空气阻力、导轨电阻、电源内阻，不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势。下列说法正确的是(　　) A．匀强磁场方向为竖直向下 B．炮弹所受安培力大小为 C．通过炮弹的电流为 D．可控电源的电动势为 BC　[根据题意，由题图可知，炮弹发射时受向右的安培力，通过炮弹的电流方向为垂直纸面向里，根据左手定则可知，磁场方向为竖直向上，故A错误；根据题意，由公式v2＝2ax可得，炮弹发射过程中的加速度为a＝，对炮弹受力分析，水平方向上所受合力为安培力，由牛顿第二定律F合＝ma可得，炮弹所受安培力大小为F安＝F合＝ma＝，故B正确；根据题意，由安培力公式F安＝BId可得，流过炮弹的电流为I＝，故C正确；根据题意，由闭合回路欧姆定律E＝得，可控电源的电动势为E＝IR＝，故D错误。] 主题二　洛伦兹力 通过实验，认识洛伦兹力，能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。 【典例3】　(多选)如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画出)中，质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是(　　) A．滑块受到的摩擦力不变 B．滑块到达地面时的动能与B的大小有关 C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直于斜面向下 D．B很大时，滑块可能静止于斜面上 BC　[根据左手定则可判断出，滑块受到的洛伦兹力方向垂直于斜面向下， C正确；滑块沿斜面下滑过程中的速度变化，则洛伦兹力的大小变化，压力变化，滑动摩擦力变化，A错误；B的大小不同，洛伦兹力大小不同，导致滑动摩擦力大小不同，摩擦力做功不同，滑块到达地面时的动能不同，B正确；滑块之所以开始滑动，是因为重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，滑块一旦运动，就不会停止，B很大时，滑块最终做匀速直线运动(斜面足够长的情况下)，D错误。] 主题三　洛伦兹力的应用 能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。 【典例4】　(多选)如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、二象限内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量质量为m、电荷量为q的相同粒子从y轴上的P(0，l)点，以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场。当沿x轴正方向射入时，粒子垂直x轴离开磁场，不计粒子的重力，则(　　) A．粒子一定带正电 B．粒子入射速率为 C．粒子在磁场运动的最短时间为 D．粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为2l AC　[当沿x轴正方向射入时，粒子垂直x轴离开磁场，洛伦兹力提供粒子运动的向心力，由左手定则知粒子带正电，故A正确；当沿x轴正方向射入时，粒子垂直x轴离开磁场，根据速度的垂线一定过轨迹的圆心，知该粒子在第一象限内运动四分之一圆弧的圆心在坐标原点处，半径为l，有qvB＝m，解得v＝，故B错误；当粒子从坐标原点O离开磁场时，在磁场运动的时间最短，由T＝，由