习题课1 安培力作用下导体的运动与平衡问题-【一线调研】2024-2025学年高中物理同步讲练测选择性必修第二册（人教版）

第一章安培力与洛伦兹力《 C.由最大减小到0，方向不变 D.由0增大到最大，方向时刻变化 螺旋蝉簧 3.(安培力的大小)(2024·南通期中)如图所示，粗 线圈 细均匀的正方形导体框边长为L,磁感应强度为 极靴 B的匀强磁场与导体框平面垂直，从导体框的对 角流入、流出电流强度为【的电流，则导体框受 到安培力的大小为 铁质圆柱 A.0 B.BIL C.√2BIL D.2BIL 乙 4.(磁电式电流表)如图甲所示为磁电式电流表的 A.铁质圆柱将磁场屏蔽，内部没有磁场 结构图，图乙为内部结构示意图，在极靴和铁质 B.线圈所处位置是匀强磁场 圆柱间存在磁场，电流通过电表接线柱流入线 C.若更换更强的磁场，将增大电流表的量程 圈，在安培力作用下发生偏转，与螺旋弹簧的反 D.线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感 向作用平衡后，指针指示电流大小。下列说法正 线平行 确的是 ) 习题课1安培力作用下导体的运动与平衡问题 要点一 安培力作用下导体棒的运动问题 把整段导线分为多段电流元，先用左手定则 电流 判断每段电流元所受安培力的方向，然后判 元法 断整段导线所受安培力的方向，从而确定导 A.不发生转动，只靠近磁铁 线运动方向 B.发生转动，同时远离磁铁 环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可等 C.发生转动，同时靠近磁铁 效成条形磁铁或多个环形电流（反过来等效 D.不发生转动，只远离磁铁 等效法 也成立)，然后根据磁体间或电流间的作用规 例2如图所示，O为圆心，KN 律判断 LM是半径分别为ON、OM的 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位 同心圆弧，在O处有一垂直纸 0⊙ 特殊 置，判断其所受安培力的方向，从而确定其运 面载流直导线，电流方向垂直 位置法 动方向 纸面向外，用一根导线围成如 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动 图KLMN所示的回路，当回路中通过沿图示方 趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排 向的电流时（电源未在图中画出），回路() 结论法 斥；不平行的两直线电流相互作用时，有转到 A.将向左平动 平行且电流方向相同的趋势 B.将向右平动 例1 悬挂的线圈与条形磁铁位于同一平面内，当 C.将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动 线圈中通人逆时针方向电流的瞬间，线圈将 D.KL边将垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面 向里运动 ·5 高中同步讲练测·一线调研「物理·选择性必修第二册 【针对训练】 磁感应强度大小B=0.50T、方向竖直向上的匀 1.(2024·海淀期末)（多选）如图所示，一金属直棒 强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=10V、 MN两端接有细导线，悬挂于线圈正上方，为使 内阻r=0.50的直流电源，现把一个质量m= MN垂直纸面向外运动，可以将 ( 0.08kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰 ob 好保持静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良 好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R= 2.0Ω，金属导轨的电阻不计，最大静摩擦力等于 滑动摩擦力，取重力加速度大小g=10m/s, A.a、c端接电源正极，b、d端接电源负极 sin37°=0.6. B.a、d端接电源正极，b、c端接电源负极 (1)求导体棒受到的安培力： C.b、d端接电源正极，a、c端接电源负极 (2)求导体棒与金属导轨间的动摩擦因数4的大 D.a、c端用导线连接，b端接电源正极，d端接电 小。（结果保留两位有效数字） 源负极 要点二安培力作用下的平衡问题 利用“图图转换法”巧解与安培力相关的问题 (1)安培力作用下导体的平衡问题模型，一般 由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成。这类题 目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确 定。因此解题时要先把立体图转化成平面图，通过 受力分析建立各力的平衡关系，如图所示。 【针对训练】 2.(2024·沙坪坝期中)电流天平可以测量匀强磁 场的磁感应强度。它的右臂竖直挂着矩形线圈， 导轨 匝数为n,线圈的水平边长为L,处于匀强磁场 光滑 内，磁感应强度B的方向垂直线圈平面向里。 当没有通电时，调节砝码使两臂达到平衡。当线 mg 立体图 平面图 圈中通过如图所示方向的电流I时，要使两臂重 ↑F 新达到平衡，在某一盘中增加了质量为m的砝 F 码。重力加速度大小为g,下列说法正确的是 B m模F 立体图 平面图 (2)画平面图时应准确标明辅助方向，如磁感 应强度B的方向、电流的方向，导体棒端点的名 称，磁感应强度B的方向与平面的夹角，磁感应强 度B的方向与电流的夹角，线框与水平面或竖直 面之间的夹角等，最后根据安培力方向一定垂直于 电流和磁场所决定的平面准确画出安培力的方向。 XX1××× 例3(2024·青岛期中)如图所示，两平行金属导 ×.X.×.× A,增加的砝码在左盘中，匀强磁场的磁感应强 轨间的距离L=0.50m,金属导轨所在的平面与 水平面的夹角0=37°，在导轨所在平面内分布着 度大小为B-器 6· 第一章安培力与洛伦兹力< B.增加的砝码在左盘中，匀强磁场的磁感应强 出)，闭合开关，MN开始向右加速运动直到达到 度大小为B-器器 最大速度之后离开导轨。求： (1)磁场的方向： C.增加的砝码在右盘中，匀强磁场的磁感应强 (2)MN刚开始运动瞬间加速度a的大小。 度大小为B= nIl D.增加的砝码在右盘中，匀强磁场的磁感应强 度大小为B=器 3.(多选)如图甲所示，一通电导体棒用两根绝缘轻 质细线悬挂在天花板上并静止在水平位置。当 导体棒所在空间加上匀强磁场，再次静止时细线 与竖直方向成0角，如图乙所示（图甲中从左向 右看)。已知导体棒长度为L、质量为m、电流为 I,重力加速度大小为g。关于乙图，下列说法正 确的是 【规律总结】 1.解决在安培力作用下导体的加速运动问题，首 先要对研究对象进行受力分析（不要漏掉安培 力)，然后根据牛顿第二定律列方程求解。 2.选定观察角度画好平面图，标出电流方向和磁 A.当磁场方向斜向右上方且与细线垂直时磁感 场方向，然后利用左手定则判断安培力的 应强度最小 方向。写 B.磁感应强度的最小值为严gsin旦 L 【针对训练】 C.磁感应强度最小时，每根细线的拉力大小 4.(多选)电磁轨道炮工作原理如图 为mgc0s0 所示。待发射弹体可在两水平平 2 行轨道之间自由移动，并与轨道 D.当磁场方向水平向左时，不能使导体棒在图 保持良好接触。电流I从一条轨道流人，通过导 示位置保持静止 电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成 要点三安培力作用下的加速问题 在弹体处垂直于轨道面的磁场（可视为匀强磁 例4(2024·东莞期中)电磁轨道炮利用电流和 场)，磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹 磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来 体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现 研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意图 欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上 如图所示，图中直流电源电动势为E。两根固定 可采用的办法是 () 于水平面内的光滑平行金属导轨间距为，电阻 A.只将轨道长度L变为原来的2倍 不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金 B.只将电流I增加至原来的2倍 属棒MN,垂直放在两导轨间处于静止状态，并 C.只将弹体质量减至原来的一半 与导轨良好接触。导轨间存在垂直于导轨平面、 D.将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变 磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画 为原来的2倍，其他量不变 。7 高中同步讲练测·一线调研「物理·选择性必修第二册 5.(2024·海口期中)（多选）如图所示，PQ和MN 为水平平行放置的两光滑金属导轨，两导轨相距 L=1m,导体棒ab质量为M=0.9kg,垂直放在 导轨上，导体棒的中点用承受力足够大的轻绳经 光滑定滑轮与放在水平面上m=0.1kg的物体 A.ab棒上通人的电流方向为从b向a 相连，细绳一部分与导轨共面且平行，另一部分 B.在第2s末物体m恰好离开地面 与导轨所在平面垂直，磁场的磁感应强度与时间 C.第4.5s末ab棒的加速度为1m/s 的关系为B=(0.2t十0.1)T,方向竖直向下。现 D.ab棒运动过程中安培力做的功等于导体棒与 给导体棒通入I=2A的恒定电流，使导体棒最 物体组成系统动能的增加量 终向左运动，重力加速度大小为g=10m/s2,下 列描述符合事实的是 ( 第2节磁场对运动电荷的作用力 1.知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。 2.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小。 素养目标 3.了解电视显像管的基本构造及工作的基本原理。 4.学会分析带电体在洛伦兹力作用下的运动。 夯实·必备知识 新知一洛伦兹力的方向 新知二 洛伦兹力的大小 1.洛伦兹力： 在磁场中受到的力。 1.电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方 2.电子束在磁场中的偏转 向与磁感应强度B的方向垂直，那么粒子受到 (1)没有磁场时，电子束呈 的洛伦兹力为F一 0 (2)如果在电子束的路径上施加磁场，电子束的 2.当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为0时，电 径迹会发生弯曲。 荷所受的洛伦兹力为F (3)改变磁场方向，电子束会向相反方向弯曲。 思考2 3.左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂 运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定会受 直，并且都与手掌在同一平面内：让磁感线从 到洛伦兹力的作用吗？ 垂直进入，并使四指指向 的方向，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。 4.洛伦兹力方向的特点：F⊥B,F⊥v,即F垂直于 B与v所决定的平面。 思考1 思考3 用左手定则判断安培力方向与判断洛伦兹力方 运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的 向时有什么区别与联系？ 磁感应强度一定为零吗？ 4444444444 8