江苏省2013届高三物理二轮复习 专题3第2讲带电粒子在磁场中的运动学案

第 2 讲带电粒子在磁场中的运动……………………………………… (解读命题角度)[例 1] (2012·上海高考)载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为 B＝kI/r，式中常量 k>0，I 为电流强度，r 为距导线的距离。在水平长直导线 MN 正下方，矩形线圈 abcd 通以逆时针方向的恒定电流，被两根轻质绝缘细线静止地悬挂，如图 3－2－1 所示。图 3－2－1开始时 MN 内不通电流，此时两细线内的张力均为 T0。当 MN 通以强度为 I1 的电流时，两细线内的张力均减小为 T1，当 MN 内电流强度变为 I2 时，两细线内的张力均大于 T0。(1)分别指出强度为 I1、I2 的电流的方向；(2)求 MN 分别通以强度为 I1、I2 的电流时，线框受到的安培力 F1 与 F2 大小之比；(3)求 MN 内的电流强度为 I3 时两细线恰好断裂，在此瞬间线圈的加速度大小为 a，求 I3。[破题关键点] (1)如何表示 ab 边和 cd 边所在处的磁感应强度？请写出表达式。(2)如何表示 ab 边和 cd 边所受的安培力大小？请写出表达式。(3)线圈 abcd 受哪几个力作用？试分析 MN 中电流方向与线圈所受安培力方向的关系。(4)要使两细线断裂，MN 中的电流 I3 应沿什么方向？断线瞬间线圈受哪些力作用？[解析] (1)MN 对 ab 边的安培力大于 MN 对 cd 边的安培力，故当 MN 中通电 I1，细线张力减小，MN 对 ab 边的安培力方向向上，由左手定则可判断，矩形线圈 abcd 所处的磁场方向垂直纸面向外，由右手螺旋定则可判断，MN 中电流 I1 水平向左，同理可分析 I2 水平向右。(2)当 MN 中电流为 I1 时，Bab＝kI1/r1，Bcd＝kI1/r2，设线圈中电流为 i，L 为 ab、cd 的长度，则线圈所受安培力 F1＝BabiL－BcdiL＝kI1iL(－)同理 F2＝kI2iL(－)，可得：＝。(3)设 MN 中电流为 I3 时，线圈受安培力为 F3，由 F3 方向竖直向下可判断 I3 方向水平向右由题设条件可得2T0＝mg，2T1＋F1＝mgF3＋mg＝ma由(2)问可知，＝以上各式联立解得：I3＝I1[答案] (1)I1 方向水平向左，I2 方向水平向右(2)(3)I1，方向向右………………………………………… (掌握类题通法)一、基础知识要记牢1．安培力的大小F＝BIL sin θ(其中 θ 为 B 与 I 之间的夹角)1(1)若磁场和电流垂直：F＝BIL；(2)若磁场和电流平行：F＝0。2．安培力的方向(1)左手定则可判定安培力的方向。(2)特点：电流所受的安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，所...