高中物理 第三章 磁场章末总结学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案VIP免费

第三章磁场一、安培力与力学知识的综合应用通电导体在安培力的作用下可能处于平衡状态，也可能处于运动状态.对导体进行正确的受力分析，是解决该类问题的关键.分析的一般步骤是：(1)明确研究对象，这里的研究对象一般是通电导体.(2)正确进行受力分析并画出导体的受力分析图，必要时画出侧视图、俯视图等.(3)根据受力分析确定通电导体所处的状态或运动过程.(4)运用平衡条件或动力学知识列式求解.例1如图1所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽为L.匀强磁场的磁感应强度为B.金属1杆长为L，质量为m，水平放在导轨上.当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止.求：图1(1)这时B至少多大？B的方向如何？(2)若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？答案(1)垂直于导轨平面向上(2)解析(1)画出金属杆的截面图.由三角形法则得，只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小，B也最小.根据左手定则，这时B应垂直于导轨平面向上，大小满足BI1L＝mgsinα，B＝.(2)当B的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，要使金属杆保持静止，应使沿导轨方向的合力为零，得BI2Lcosα＝mgsinα，I2＝.针对训练1(多选)如图2所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，当通以图示方向电流I时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，下列说法中正确的是()图2A.此过程中磁感应强度B逐渐增大B.此过程中磁感应强度B先减小后增大C.此过程中磁感应强度B的最小值为D.此过程中磁感应强度B的最大值为答案AC解析导体棒受重力、支持力、安培力作用而处于平衡状态，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上逆时针转至水平向左的过程中，安培力由沿斜面向上转至竖直向上，导体棒受力的动态变化如图所示，由图知安培力逐渐增大，即此过程中磁感应强度B逐渐增大，选项A2正确，选项B错误；刚开始安培力F最小，有sinα＝，所以此过程中磁感应强度B的最小值为，选项C正确；最后安培力最大，有F＝mg，即此过程中磁感应强度B的最大值为，选项D错误.二、“电偏转”与“磁偏转”的区别磁偏转电偏转受力特征及运动规律若v⊥B，则洛伦兹力FB＝qvB，使粒子做匀速圆周运动，其运动规律可由r＝和T＝进行描述FE＝qE为恒力，粒子做匀变速曲线运动——类平抛运动，其运动规律可由vx＝v0，x＝v0t，vy＝t，y＝·t2进行描述偏转情况粒子的运动方向能够偏转的角度不受限制，θB＝ωt＝t，且相等时间内偏转的角度相等粒子运动方向所能偏转的角度θE＜，且相等时间内偏转的角度不同动能的变化由于FB始终不做功，所以其动能保持不变由于FE对粒子做正功，所以其动能不断增大，并且增大的越来越快例2如图3所示，在虚线所示的宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使以初速度v0垂直于电场入射的某种正离子偏转θ角.在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场，使该离子穿过磁场区域的偏转角度也为θ，则匀强磁场的磁感应强度大小为多少？图3答案解析设电场区域的宽度为d，带电离子在电场中做类平抛运动.离子在电场中的加速度为a＝沿电场方向的分速度为vy＝at＝因为偏转角为θ，故有tanθ＝＝解得：d＝离子在磁场中做匀速圆周运动，3qv0B＝m圆半径R＝由图可得：sinθ＝＝由以上各式简化得：B＝.针对训练2如图4所示，在足够长的绝缘板MN上方距离为d的O点处，水平向左发射一个速率为v0，质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(不考虑粒子重力).图4(1)若在绝缘板上方加一电场强度大小为E＝、方向竖直向下的匀强电场，求带电粒子打到板上距P点的水平距离(已知OP⊥MN)；(2)若在绝缘板的上方只加一方向垂直纸面，磁感应强度B＝的匀强磁场，求：①带电粒子在磁场中运动的半径；②若O点为粒子发射源，能够在纸面内向各个方向发射带电粒子，速度均为v0(不考虑粒子间的相互作用)，求发射出的粒子打到板上的最短时间.答案(1)2d(2)①d②解析(1)根据牛顿第二定律：qE＝ma，而E＝，得出加速度：a＝粒子做类平抛运动：d＝at2，x＝v0t联立得：x＝2d.(2)①...