2019-2020学年新培优同步人教版物理选修1-1课件：第2章 磁场 本章整合

1、本章整合 专题一专题二专题三专题四 专题一洛伦兹力与安培力、静电力的区别和联系 1.安培力是洛伦兹力的宏观表现,所以洛伦兹力的方向与安培力 的方向一样,可由左手定则判定。 判定洛伦兹力方向时,要注意F垂直于v和B所决定的平面。 2.当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度B的方向平行时,运动 电荷不受洛伦兹力作用,仍以初速度做匀速直线运动。 在磁场中静止的电荷不受洛伦兹力作用。 3.洛伦兹力对运动电荷不做功,由于洛伦兹力F始终与电荷运动 速度v的方向垂直,不论电荷做什么运动,也不论电荷的运动轨迹是 什么样的,F只改变v的方向,并不改变v的大小,所以洛伦兹力对运动 电荷不做功。 专题一专题二专题三专

2、题四 4.洛伦兹力与静电力的比较 专题一专题二专题三专题四 【例1】如图所示,匀强磁场方向水平向里,匀强电场方向竖直向 下,有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域,则() A.若电子从右向左飞入,电子也沿直线运动 B.若电子从右向左飞入,电子将向上偏转 C.若电子从右向左飞入,电子将向下偏转 D.若电子从左向右飞入,电子也沿直线运动 解析:若电子从右向左飞入,静电力向上,洛伦兹力也向上,所以向 上偏转,选项B正确。若电子从左向右飞入,静电力向上,洛伦兹力向 下。由题意知,对正电荷静电力与洛伦兹力相等,对电子二者也相 等,所以电子从左向右飞,做匀速直线运动。 答案:BD 专题一专题二专题三专

3、题四 专题二通电导体在安培力作用下的运动问题 解决判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动,关键是要清楚 磁场分布。常用的解题方法有以下几种:电流元分析法、特殊位置 分析法、等效分析法、推论分析法。 专题一专题二专题三专题四 【例2】 如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附 近。磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通 过图中所示方向的电流后,判断线圈如何运动。 解析:方法一:可以把圆形线圈分成很多小段。每一小段可以看 作一段直线电流。取其中的上下两小段分析,其截面图和受安培力 的情况如图所示。根据其中心对称性可知:线圈所受安培力的合力 水平向左。故线圈向磁铁运动。 专题一

4、专题二专题三专题四 方法二:图中环形电流可等效为一个小磁针,如图甲所示,所以磁 铁和线圈相互吸引,线圈将向磁铁运动。我们还可以将图中的条形 磁铁等效为环形电流,根据安培定则,其等效电流方向如图乙所示, 由同向平行电流相互吸引可知:磁铁和线圈相互吸引,线圈将向磁 铁运动。 答案:向左运动 专题一专题二专题三专题四 专题三仅在洛伦兹力作用下粒子的圆周运动 因为洛伦兹力F始终与速度v垂直,即F只改变速度方向而不改变 速度的大小,所以运动电荷垂直于磁感线进入磁场仅受洛伦兹力作 用时,一定做匀速圆周运动,可从下面两方面进行分析: 1.v、T、F、r的分析方法:常用方程F向心=F洛进行讨论, 2.圆心、半

5、径及时间的确定方法: (1)因F洛指向圆心,故找出轨迹中任两点的F洛的指向,其延长线的 交点即是圆心。 (2)用几何知识求得半径大小。 专题一专题二专题三专题四 【例3】 如图所示,一束电子(电荷量为e)以速度v垂直射入磁感 应强度为B、宽度为d的匀强磁场,穿过磁场时的速度与电子原来的 入射方向的夹角为30。求: (1)电子的质量m。 (2)电子在磁场中的运动时间t。 专题一专题二专题三专题四 专题一专题二专题三专题四 专题四磁场与力学知识的综合 磁场问题的综合性题目往往与力学知识相结合。磁、力综合题 与纯力学题相比,物体只是多受到一个安培力或洛伦兹力的作用, 解决问题的思维程序和方法与纯力学

6、题相同。正确解决问题的前 提仍是进行受力分析、运动分析,在此基础上再选用力学知识、规 律作出判断,或列出方程求解。 特别注意:(1)磁场中的许多题目是空间问题,所以要选择合适的 剖面画出平面受力图。 (2)洛伦兹力大小、方向与运动速度v有关,反过来洛伦兹力又影 响运动状态,因此要用动态的观点分析受力和运动。 专题一专题二专题三专题四 【例4】 质量为m的通电导体棒ab置于倾角为的金属导轨上,如 图所示。已知导体与导轨间的动摩擦因数为,在如图所加各种磁 场中,导体均静止,则导体与导轨间摩擦力为零的可能情况是() 专题一专题二专题三专题四 解析:要使静摩擦力为零,如果FN=0,必有Ff=0。选项B中安培力 的方向竖直向上,与重力的方向相反,可能使FN=0,是正确的。如果 FN0,则导体除受静摩擦力Ff以外的其他力的合力只要为零,那么 Ff=0。选项A中,导体所受到的重力G、支持力FN及安培力F安三力 合力可