2018版高中物理 第3章 打开电磁学的大门章末分层突破学案 鲁科版选修1 -1.doc

第3章 打开电磁学的大门章末分层突破自我校对左手B和IBIl0相吸相斥左手B和vqvB0不做功汤姆孙原子通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向的判断1.电流元分析法把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断每小段电流元所受的安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动的方向2等效分析法环形电流可等效为小磁针，条形磁铁可等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或小磁铁3特殊位置分析法把通电导体转到一个便于分析的特殊位置后判断其安培力方向，从而确定运动方向4转换研究对象法因为电流之间、电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后用牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向如图31所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况(从上往下看)()图31A顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升【解析】特殊位置法：作出通电瞬间直导线所在处的磁场分布如图甲所示，由左手定则得N极正上方导线受到的安培力垂直纸面向外，S极正上方导线受到的安培力垂直纸面向里可见从上往下看，导线在两安培力作用下按逆时针转动当转动到导线与纸面垂直时，如图乙所示，导线受到的安培力方向竖直向下，导线继续向下运动，故导线在安培力作用下逆时针转动(从上往下看)，同时下降甲乙【答案】C 带电粒子在匀强磁场中的运动1.若vB，带电粒子以v做匀速直线运动此时粒子受的洛伦兹力为零2若vB，带电粒子在垂直于磁场的平面内以v做匀速圆周运动(1)向心力由洛伦兹力提供：qvBm.(2)轨道半径公式：R.(3)周期公式：T.频率：f.角速度：.(4)动能公式：Ekmv2.如图32中MN表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B，一带电粒子从平板上的狭缝O处以垂直于平板的初速度v射入磁场区域，最后到达平板的P点已知B、v以及P到O的距离l，不计重力，求此粒子的电荷q与质量m之比 【导学号：18152075】图32【解析】粒子初速度v垂直于磁场，粒子在磁场中受洛伦兹力而做匀速圆周运动，设其半径为R，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律，有qvBm.因粒子经O点时的速度垂直于OP，故OP是直径，l2R. 由此得.【答案】2v/Bl1如图33所示，在倾角为的光滑斜面上，放置一根长为L、质量为m、通有电流I的导线，若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向为()图33ABmgsin /IL，方向垂直斜面向下BBmgsin /IL，方向垂直斜面向上CBmgsin /IL，方向竖直向下DBmgsin /IL，方向水平向右【解析】根据电流方向和所给磁场方向的关系可以确定通电导线所受安培力F分别如图所示，又因为导线还受重力和支持力，根据力的平衡条件知只有两种情况是可能的，其中中Fmgsin ，Bmgsin /IL，中Btan ，故A正确【答案】A2如图34所示是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴级沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是()图34A加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C加一电场，电场方向沿z轴负方向D加一电场，电场方向沿y轴正方向【解析】要使荧光屏上亮线向下偏转即是电子所受的洛伦兹力方向向下，电子运动方向沿x轴正方向，由左手定则可知，磁场方向应沿y轴正方向，所以A错，B对；若加一电场，电子应受到向下的电场力作用，故电场方向沿z轴正方向，C、D均错【答案】B3(多选)如图35所示，用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时() 【导学号：18152076】图35A小球的动能相同B丝线所受的拉力相同C小球所受的洛伦兹力相同D小球的向心加速度相同【解析】带电小球受到洛伦兹力和绳的拉力与速度方向时刻垂直，对小球不做功只改变速度方向，不改变速度大小，只有重力做功，故两次经过O点时速度大小不变，动能相同，A正确；小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时速度方向相反，由左手定则可知两次过O点洛伦兹力方向相反，绳的拉力大小也就不同，故B、C错误；由a可知向心加速度相同，D正确【答案】AD4(多选)如图36所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面的压力为FN1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为FN2，则以下说法正确的是()图36A弹簧长度将变长B弹簧长度将变短CFN1FN2DFN1FN2【解析】画出导体棒所在处的磁感线方向，如图，用左手定则可判断出条形磁铁对导体棒的安培力斜向右下方，由牛顿第三定律可知，导体棒对条形磁铁的安培力斜向左上方，所以弹簧长度将变短，FN1FN2，选项B、C正确【答案】BC5(多选)如图37所示，水平放置的两个平行金属板MN、PQ间存在匀强电场和匀强磁场MN板带正电，PQ板带负电，磁场方向垂直纸面向里一带电微粒只在电场力和洛伦兹力作用下，从I点由静止开始沿曲线IJK运动，到达K点时速度为零，J是曲线上离MN板最远的点，则下列说法正确的是()图37A在I点和K点的加速度大小相等，方向相同B在I点和K点的加速度大小相等，方向不同C在J点微粒受到的电场力小于洛伦兹力D在J点微粒受到的电场力等于洛伦兹力【解析】电荷所受的洛伦兹力FqvB，当电荷的速度为零时，洛伦兹力为零，故电荷在I点和K点只受到电场力的作用，故在这两点的加速度大小相等，方向相同，A正确，B错误； 由于J点是曲线上离MN板最远的点，说明电荷在J点具有与MN平行的速度，带电粒子在J点受到电场力和沦伦兹力，轨迹能够向上偏折，则说明洛伦兹力大于电场力，故C正确，D错误【答案】AC