第38期 洛伦兹力 洛伦兹力的应用-【数理报】新教材2023-2024学年高二物理选择性必修第二册同步学案（教科版2019）

书 第３７期２版参考答案 素养专练１ １．Ｂ　２．Ｄ　３．Ｂ　４．ＢＤ　５．Ｃ　６．Ｄ 第３７期３版参考答案 Ａ组 一、选择题 １．Ａ　２．Ｃ　３．Ｄ　４．Ｄ　５．Ｃ 二、画图题 ６．答案： 三、计算题 ７．解析：（１）线圈前、后两边所受安培力的合力为 零，线圈所受的安培力即为右边所受的安培力，由安培 力公式得Ｆ＝ｎＢＩＬ ① 由左手定则知方向水平向右 （２）安培力的功率为Ｐ＝Ｆｖ ② 联立①②式解得Ｐ＝ｎＢＩＬｖ ③ ８．解析：导体棒受到的最大静摩擦力为Ｆｆ＝μｍｇ＝ １Ｎ 绳对导体棒的拉力ＦＴ ＝Ｍｇ＝３Ｎ 设导体棒中电流的最大值、最小值分别为 Ｉｍａｘ、Ｉｍｉｎ， 对应滑动变阻器连入电路的最大、最小阻值分别为 Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｎ，导体棒将要向左滑动时ＢＩｍａｘＬ＝Ｆｆ＋ＦＴ，Ｉｍａｘ ＝２Ａ 由闭合电路欧姆定律得Ｉｍａｘ＝ Ｅ Ｒｍｉｎ＋ｒ ，解得Ｒｍｉｎ＝２Ω 导体棒将要向右滑动时Ｆｆ＋ＢＩｍｉｎＬ＝ＦＴ，Ｉｍｉｎ＝１Ａ 由闭合电路欧姆定律得Ｉｍｉｎ＝ Ｅ Ｒｍａｘ＋ｒ ，解得Ｒｍａｘ＝ ５Ω 则滑动变阻器连入电路的阻值为２Ω≤Ｒ≤５Ω． Ｂ组 一、选择题 １．ＡＤ　２．ＣＤ　３．ＡＣ 二、填空题 ４．（１）导线在磁场中的长度； （２）改变；（３）改变；（４）左手定则． 三、计算题 ５．６Ｖ 解析：从左向右看，棒ＰＱ的 受力如图所示，棒受重力 ｍｇ、安 培力Ｆ安 和环对棒的弹力 ＦＮ作 用，根据平衡条件得Ｆ安 ＝ｍｇｔａｎθ ＝槡３ｍｇ，安培力Ｆ安 ＝ＩＢＬ，联立 解得Ｉ＝槡３ｍｇＢＬ ＝１Ａ，在电路中 两个 圆 环 分 别 连 入 电 路 的 电 阻 为 Ｒ ＝ １ ３×９Ω× ２ ３×９Ω １ ３×９Ω＋ ２ ３×９Ω ＝２Ω，由闭合电路欧姆定律得Ｅ ＝Ｉ（ｒ＋２Ｒ＋Ｒ棒）＝６Ｖ． ! " ! ! " # $ " ! !#" !$" !%" !&" ! ! ! ! ! ! ! ! ! % ! " & & & & ! ! '( & # ) & " 书 §洛伦兹力 预习题纲 １．通过实验探究磁场对运动电荷的作用力． ２．知道什么是洛伦兹力，能计算洛伦兹力的大小， 会判断洛伦兹力的方向． ３．知道洛伦兹力与安培力之间的关系，能从安培力 的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式． ４．知道带电粒子在匀强磁场中的运动的性质，会用 力分析其运动． ５．知道带电粒子在匀强磁场中的运动的半径、周 期，会分析带电粒子在各种场边界下的运动变化． 课本预习 一、初识洛伦兹力 运动电荷在磁场中受到的 称为洛伦兹力． 二、洛伦兹力的方向 洛伦兹力的方向判定———左手定则 伸开左手，四指并拢，使大拇指与其余四指垂直，并 且都与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过 ，四指指向 的运动方向，则 所指方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向． 三、洛伦兹力的大小 电荷量为ｑ的粒子在磁感应强度大小为Ｂ的匀强磁 场中以速度ｖ运动时，如果速度方向与磁场方向垂直，粒 子所受的洛伦兹力的大小可表示为 Ｆ洛 ＝ ．在 一般情况下，当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为 θ 时，电荷所受的洛伦兹力为Ｆ洛 ＝ ． 四、带电粒子在匀强磁场中的运动 １．运动性质：当运动电荷垂直射入匀强磁场后，运 动电荷做 圆周运动． ２．向心力：由 提供，即ｑｖＢ＝ｍｖ ２ ｒ． ３．轨道半径：ｒ＝ ，由半径公式可知带电粒 子运动的轨道半径与运动的速率、粒子的质量成正比， 与电荷量和磁感应强度成反比． ４．运动周期：由Ｔ＝２πｒｖ可得Ｔ＝ ．由周期 公式可知带电粒子的运动周期与粒子的质量成正比，与 电荷量和磁感应强度成反比，而与 和 无关． 问题思考 １．洛伦兹力演示仪玻璃泡内的电子枪（即阴极）发 射出阴极射线，使泡内的低压汞蒸气发出辉光，这样就 可显示出电子在磁场中的圆周运动轨迹．电子垂直射入 磁场时，电子为什么会做圆周运动？向心力由谁提供？ ２．如图所示的装置叫作洛伦兹 力演示仪．玻璃泡内的电子枪（即阴 极）发射出阴极射线，使泡内的低压 汞蒸气发出辉光，这样就可显示出电 子的轨迹．电子垂直射入磁场时，电 子为什么会做圆周运动？向心力由谁 提供？ 思考提示 １．提示：洛伦兹力不做功，只改变速度的方向，不改 变速度的大小，电子将做圆周运动，此时的洛伦兹力提 供向心力． ２．提示：洛伦兹力不做功，只改变速度的方向，不改 变速度的大小，电子将做圆周运动，此时的洛伦兹力提 供向心力． ① 当没有磁场作用时，电子的运动轨迹是 ． ②当电子垂直射入磁场时，电子的运动轨迹是 ． ③结论：增大电子的速度时圆周半径 ，增 强磁场磁感应强度时，圆周半径 ． 补充：洛伦兹力与安培力的区别和联系 （１）区别 ①洛伦兹力是指单个运动的带电粒子所受到的磁 场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力． ②洛伦兹力恒不做功，而安培