2025-2026学年高二寒假物理作业 第一章 安培力和洛伦兹力 （知识点清单）

高中物理选择性必修第二册寒假作业 第一章《安培力和洛伦兹力》（知识点清单）答案 第一节　磁场对通电导线的作用力 一、1.通电导线 2．垂直穿入手心　电流　大拇指所指方向　3.B与I 二、1.BIL　2.0　3.BILsin θ 三、1.杠杆原理　等效替代法 2．安培力　相互作用力　磁感应强度 3．m1g＝m2g－nBIL 四、1.蹄形磁铁　铝框　铜线圈　螺旋弹簧 2．安培力　越大　偏转方向 3．均匀辐射　4.很弱　很弱 五、1.安培力　机械能　2.向下　向上　3.输入电流 第二节　磁场对运动电荷的作用力 一、1.运动电荷 2．(1)垂直　手心　正电荷　正电荷所受洛伦兹力　相反 (2)垂直　方向　大小　不做功 二、1.(1)Nf　(2)BIL　(3)　　 (4)　qvB　2.qvB　3.垂直 第三节　带电粒子在匀强磁场中的运动 一、1.电子束　电子　(1)一条直线　(2)圆 2．(1)匀速圆周　(2)洛伦兹力　(3)　(4) 反比　无关 二、交点 垂线 t＝T(或t＝T) 2倍 t＝ 第四节　质谱仪与回旋加速器 一、2.(1)周期性变化　加速　(2)匀强　匀速圆周　半个 二、1.加速 2．(2)匀强磁场　匀强电场　　(3)匀速圆周　　　3.同位素 三、qE＝qvB 减小 增大 增大 减小 四、Bdv 五、v＝ 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理选择性必修第二册寒假作业 第一章《安培力和洛伦兹力》（知识点清单） 第一节　磁场对通电导线的作用力 一、安培力的方向 1．安培力：磁场对____________的作用力． 2．左手定则：伸开左手，使大拇指与四指垂直，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__________________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． 二、安培力的大小 如图所示，通电导线电流为I，长度为L，磁场的磁感应强度为B.(磁场范围足够大) 1．如图甲，通电导线与磁场方向垂直，此时安培力F＝________. 2．如图乙，通电导线与磁场方向平行，此时安培力F＝________. 3．如图丙，通电导线与磁场方向成θ角，此时安培力F＝________. 三、电流天平 1．普通天平是应用__________把被测物与已知质量的砝码进行力学平衡．利用__________测量出被测物体的质量． 2．电流天平同样运用等效替代法，结合__________的相关知识和现代电子技术，通常用于实验室中测量两平行通电导体之间的____________和____________． 3. 如图所示是等臂电流天平的原理图．天平右端挂一矩形线圈，匝数为n，底边cd长为L，放在待测匀强磁场中，线圈中通入如图所示电流I，在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码使天平平衡．此时有________________________．保持线圈中电流的大小不变，使电流反向，在左盘中加入质量为m的砝码，天平再次平衡，此时有(m1＋m)g＝m2g＋nBIL.结合两式可得待测磁场的磁感应强度为B＝. 四、磁电式电表 1．构造：磁电式电表是在________________的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的________，在铝框上绕有________，铝框的转轴上装有两个____________和一个指针，指针固定在线圈上，可与线圈一起转动，线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流经过这两个弹簧流入线圈． 2．原理：安培力与电流的关系．通电线圈在磁场中受到________而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就________．根据指针的____________，可以知道被测电流的方向． 3．特点：蹄形磁铁与铁芯间的磁场都沿半径方向，可看作是______________分布的，线圈无论转到什么位置，它的平面总与磁场方向平行，且线圈左右两边所在处的磁感应强度大小都相等． 4．优点：灵敏度高，可以测出________的电流． 缺点：线圈的导线很细，只允许通过________的电流． 五、直流电动机 1．定义：电动机是利用________使通电线圈转动，将电能转化为________的重要装置． 2. 原理：如图所示，当电流通过线圈时，线圈右边受到的安培力方向________，线圈左边受到________的安培力，在安培力作用下线圈转动起来． 3．直流电动机优点是可以通过改变____________的大小调节其转速． 第二节　磁场对运动电荷的作用力 一、洛伦兹力的方向 1．洛伦兹力：磁场对____________________产生的作用力． 2．洛伦兹力的方向： (1)左手定则：伸开左手，使大拇指与其余四指________，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿入________，并使四指指向________的运动方向，这时拇指所指的方向就是________________________的方向．运动的负电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向，与沿相同方向运动的正电荷所受力的方向________． (2)特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都________，洛伦兹力只改变带电粒子的速度的________，不改变速度的________，对电荷__________(选填“做功”或“不做功”)． 二、洛伦兹力的大小 1．洛伦兹力公式的推导 如图所示，设有一段长为L、横截面积为S的直导线，导线内定向移动的电荷数为N，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v，这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中． (1)导线所受安培力F与每个电荷所受洛伦兹力f的关系为F＝________. (2)安培力F＝________. (3)通电导线中的电流I＝________＝________＝________. (4)导线中每个自由电荷所受洛伦兹力大小为f＝________＝________. 2．公式：f＝________. 3．适用条件：电荷运动方向与磁场方向________． 第三节　带电粒子在匀强磁场中的运动 一、带电粒子在磁场中的运动 1．洛伦兹力演示仪及对粒子运动的研究 洛伦兹力演示仪中的电子枪(即阴极)射出________，能使玻璃泡中稀薄的气体发出辉光，这样就可显示出________的径迹． (1)当没有磁场作用时，电子的运动径迹为______________． (2)当电子垂直射入匀强磁场时，电子的运动径迹是________． 2．带电粒子在洛伦兹力作用下的圆周运动 (1)运动性质：____________运动． (2)向心力：由____________提供，即qvB＝m. (3)半径：r＝________. (4)周期：T＝________，周期与磁感应强度B成________，与轨道半径r和速率v________. 二、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 1．圆心的确定 圆心位置的确定通常有以下两种基本方法： (1)已知入射方向和出射方向时，可以过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的 就是圆弧轨道的圆心(如图甲所示，P为入射点，M为出射点)． (2)已知入射方向和出射点的位置时，可以过入射点作入射方向的 ，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图乙所示，P为入射点，M为出射点)． 2．半径的确定 半径的计算一般利用几何知识解直角三角形．做题时一定要作好辅助线，由圆的半径和其他几何边构成直角三角形．由直角三角形的边角关系或勾股定理求解． 3．粒子在匀强磁场中运动时间的确定 (1)粒子在匀强磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动轨迹的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间 ． 确定圆心角时，利用好几个角的关系，即圆心角＝速度偏向角＝ 弦切角． (2)当v一定时，粒子在匀强磁场中运动的时间 ，l为带电粒子通过的弧长． 第四节　质谱仪与回旋加速器 一、回旋加速器 1．构造图(如图所示) 2．工作原理 (1)电场的特点及作用 特点：两个D形盒之间的窄缝区域存在________________的电场． 作用：带电粒子经过该区域时被________． (2)磁场的特点及作用 特点：D形盒处于与盒面垂直的________磁场中． 作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做________运动，从而改变运动方向，________周期后再次进入电场． 二、质谱仪 图为质谱仪工作原理示意图． 1．结构 质谱仪主要由粒子源、________电场、速度选择器、偏转磁场和照相底片等几部分组成． 2．原理 (1)加速：S1和S2之间存在着加速电场，粒子在该区域内被加速，由动能定理：qU＝mv2. (2)匀速直线运动：P1、P2之间存在着互相正交的________________和______________．只有满足v＝________的带电粒子才能做匀速直线运动通过S0上的狭缝． (3)匀速圆周运动：S0下方空间只存在匀强磁场．带电粒子在洛伦兹力的作用下做__________运动，运动半径r＝________，则＝＝______. 3．应用 可以测量带电粒子的质量和分析________． 三、速度选择器 1．装置及要求 如图，两极板间存在匀强电场和匀强磁场，二者方向互相垂直，带电粒子从左侧射入，不计粒子重力 2．带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 ，即v＝. 3．速度选择器的特点 (1)v的大小等于E与B的比值，即v＝.速度选择器只对选择的粒子的速度有要求，而对粒子的质量、电荷量大小及带电正、负无要求． (2)当v>时，粒子向F洛方向偏转，F电做负功，粒子的动能 ，电势能 ． (3)当v<时，粒子向F电方向偏转，F电做正功，粒子的动能 ，电势能 ． 四、磁流体发电机 磁流体发电机的发电原理图如图甲所示，其平面图如图乙所示． 设带电粒子的运动速度为v，带电荷量为q，匀强磁场的磁感应强度为B，极板间距离为d，极板间电压为U，根据FB＝FE，有qvB＝qE＝，得U＝ . 根据外电路断开时，电源电动势的大小等于路端电压，故此磁流体发电机的电动势为E电源＝U＝Bdv. 五、电磁流量计 如图甲、乙所示是电磁流量计的示意图． 设管的直径为D，磁感应强度为B，a、b两点间的电势差是由于导电液体中电荷受到洛伦兹力作用，在管壁的上、下两侧堆积产生的．到一定程度后，a、b两点间的电势差达到稳定值U，上、下两侧堆积的电荷不再增多，此时，洛伦兹力和电场力平衡，有qvB＝qE＝q，所以 ，又圆管的横截面积S＝πD2，故流量Q＝Sv＝ . 学科网（北京）股份有限公司 $