第一章 安培力与洛伦兹力 课件 -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 思维导图 安培力 （磁场对电流的作用力） 方向由左手定则确定 条件： L 与 B 垂直（二者平行时不受安培力） 一、安培力大小方向 1.安培力公式F=BIl,应用时要注意: (1)B与I垂直。 (2)B与I平行时,F=0。 (3)l是有效长度。 弯曲导线的有效长度l,等于连接两端点线段的长度(如图所示);相应的电流沿l由始端流向末端。 2.方向:根据左手定则判断。 方法归纳总结： 方法模型归纳 复习与提高A组第4题 课本A组4.如图1-3所示，长为2L的直导线折成边长相等、夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。当在导线中通以电流I时，该V形通电导线受到的安培力为多大 解题要点：等效长度为起点和终点的直线距离。 选定研究对象 变三维为二维 列方程 通电导线或通电导体棒。 变三维为二维,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用左手定则来判断,注意F安⊥B、F安⊥I。 列平衡方程或动力学方程进行求解 二、安培力作用下导体平衡与加速问题 1、求解安培力作用下导体的平衡与加速问题的基本思路 2、求解关键: (1)电磁问题力学化 (2)立体图形平面化 复习与提高B组第1、2题 1.如图1-5所示，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面为0角斜向上，结果ab静止于水平导轨上。求∶（1）金属杆ab受到的摩擦力（2）金属杆对导轨的压力。 θ 2.如图1-6所示,宽为L的光滑导轨与水平面成a角,质量为m、长为L的金属杆水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场,当回路总电流为 I 时,金属杆恰好能静止。求: (1)磁感应强度B至少有多大?此时方向如何? 2)若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上,应把回路总电流 I 调到多大才能使金属杆保持静止? α α 【例题1】如图所示,光滑导轨与水平面成α角,导轨宽为l。匀强磁场的磁感应强度为B。金属杆长为l，质量为m,水平放在导轨上。当回路总电流为I1时,金属杆正好能静止。求: (1)这时B至少多大?B的方向如何? (2)若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上,应 把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止? (1)画出金属杆的截面图。由三角形法则得,只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小,B也最小，此时B的方向垂直于导轨平面斜向左上方。 解析： 根据左手定则,这时B应垂直于导轨平面向上,大小满足BI1l=mgsin α,B=。 (2)当B的方向改为竖直向上时,安培力的方向变为水平向右,要使金属杆保持静止,应使沿导轨方向的合力为零,得BI2lcos α=mgsin α，I2=。 三、洛伦兹力 方向用左手定则判断，四指必须指电流方向（不是速度方向），即正电荷定向移动的方向；对负电荷，四指应指负电荷定向移动方向的反方向。 正电荷：v 的方向，负电荷：-v 的方向 运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。 I B F安 F 条件：v 与 B 垂直（v 与B 平行时不受洛仑兹力） 练习. 摆长为 L 的单摆在匀强磁场中摆动，摆动中摆线始终绷紧，若摆球带正电，电量为 q，质量为 m，磁感应强度为 B，细绳与竖直方向的夹角为 α 。当小球从如图所示的位置摆到最低处时，摆线上拉力 T 多大？ α     T F洛 v mg 答案： 15 3、带电粒子在匀强磁场中的运动 洛伦兹力 提供向心力 ⑴轨道半径： ⑵运动周期： ⑶动能： 对于确定磁场，有 ，仅由粒子种类决定，与r和v无关。 三、带电粒子在磁场中的圆周运动 ①直线边界(进出磁场具有对称性，如图) ②平行边界(存在临界条件，如图) 方法归纳总结： 规律方法带电粒子在磁场中做匀速圆周运动解题“三步法” 方法模型归纳 例．如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷为e），它们的出射点相距多远？出射的时间差是多少？ M N v B O 画好示意图，找圆心、找半径和用对称。 速度选择器 霍尔元件 磁流体发电机 电动势与磁感应强度、两板间距、喷射速度有关。 只选择粒子速度，不选择电量、电性、比荷。 霍尔电压与电流、磁感应强度乘积成正比，与h无关。d为沿磁场方向距离。 F f f F F f 带电粒子在复合场中的运动 质谱仪 U1 U2 , d 复习与提高B组第5题 回旋加速器 U ~ A A´ B B´ A1 A´1 B1 B´1 + + × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × ×