本章整合提升磁场—人教版高中物理选择性必修第二册PPT课件

带电粒子不受洛伦兹力．若其他力可以忽略或其他力的合力等 于零，粒子将做匀速直线运动．带电粒子的速度 v 与磁感应强 度 B 的方向垂直时，带电粒子受到洛伦兹力的大小 F＝qvB，方 向与速度的方向垂直．若带电粒子做直线运动，则粒子一定受 到了其他力，并且在垂直于速度 v 的方向上，洛伦兹力与其他 力的合力为零．在磁场中，当带电体的速率 v 变化时，洛伦兹 力的大小 F 随之改变，这样，带电体在运动过程中的受力情况
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【解析】 (1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，与边框垂直 碰撞后要重新回到 S，由几何关系可知，A、C、D 三点必为圆 轨道的圆心，要使粒子回到 S 的时间最短，圆轨道半径为 R＝L2， 轨迹如图所示．
(2)粒子经电场加速，有 qU＝12mv2，粒子在磁场中运动，有 qvB＝mRv2，解得 U＝qB8m2L2.
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(1)粒子做圆周运动的轨道半径，并画出粒子在磁场中的运 动轨迹和绕行方向；
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(2)两极板 M、N 间的电压； (3)粒子回到小孔 S 的最短时间．
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是动态变化的．由于洛伦兹力 F 的方向总与带电粒子速度 v 的 方向垂直，故洛伦兹力不对粒子做功．不论是电荷在只有磁场 的空间里运动，还是在既有磁场，又有电场和重力场的空间里 运动，这个结论总是正确的．
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答案：I＝2 A 方向 a→b
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解析：为使物体匀速上升，必使棒受安培力且向左，依左手
定则可知电流必须 a→b，依 ab 棒受力平衡可知，F 安－μmg－
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Mg ＝ 0 ， 即
BIL ＝ Mg ＋ μmg ， 得
I
＝
Mg＋μmg BL
＝
0.3×10＋0.5×0.2×10 2×1
A＝2 A.
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专题二 带电粒子在复合场中的运动 带电粒子的速度 v 与磁感应强度 B 的方向相同或相反时，
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【变式 1】如图所示，PQ 和 MN 为水平平行放置的金属导 轨，相距 1 m，导体棒 ab 跨放在导轨上，棒的质量为 m＝0.2 kg， 棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量 M＝0.3 kg，棒 与导轨的动摩擦因数为 μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度 B＝2 T， 方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电 流？方向如何？(g 取 10 m/s2)
安培力 F＝BIL，所以 MN 所受的支持力 FN＝BILcosθ＋mg， 所受摩擦力 Ff＝BILsinθ.
【答案】 BILcosθ＋mg BILsinθ
【点评】 磁感应强度 B 是描述磁场强弱和方向的物理量， 在 B 与 I 方向垂直时安培力 F＝BIL，此时由左手定则知 F 与 B 垂直，也可以说 F 垂直于 B、I 决定的平面，受力分析时，可将 表示磁场方向的箭头标在受力图旁边，以便于对安培力方向的 检查．在有关安培力计算中，由立体图转换为平面图进行受力 分析是基本的能力要求，注意在解题中体会．
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【例 2】 如图所示，正三角形 ACD 是一用绝缘材料制成 的固定框架，边长为 L，在框架外是范围足够宽的匀强磁场，磁 感应强度为 B，方向垂直于纸面向里，ACD 可视为磁场的理想 内边界．在框架内有一对带电平行极板 M、N，M 板的中点 K 处有一粒子源，能够产生速度为零、质量为 m、电荷量为 q 的 带正电的粒子，粒子重力不计．带电粒子经两极板间的电场加 速后从 CD 边中心的小孔 S 垂直于 CD 边射入磁场．若这些粒子 与框架的碰撞为弹性碰撞(粒子碰撞前后速度大小相等，方向相 反)，且每一次碰撞时速度方向均垂直于被碰的边框．要使粒子 在最短的时间内回到小孔 S，求：
第一章
磁场
本章整合提升
[知识建构]
[专题突破] 专题一 安培力作用下物体的运动方向及受力大小的计 算 判定安培力作用下通电导体或通电线圈的运动方向，首先 应该画出通电导体所在处的磁感线方向，然后根据左手定则确 定导体所受安培力的方向，再由导体的受力情况判定导体的运 动方向．当通电导线与磁场垂直时，安培力 F＝ILB，当 I∥B 时，安培力 F＝0.安培力可以使通电导体静止、运动或转动，安 培力还可以做功，解题的基本思路和力学问题一样，先取研究 对象进行受力分析，然后根据题中条件，运用平衡条件、牛顿 定律等规律列式求解．
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【例 1】 质量为 m，长度为 L 的导体棒 MN 静止于水平 导轨上，通过 MN 的电流为 I，匀强磁场的磁感应强度为 B，方 向与导轨平面成 θ 角斜向下，如图(a)所示，求棒 MN 所受的支 持力和摩擦力．
【解析】 导体棒 MN 在安培力作用下，处于平衡状态，题 目中尽管磁感线倾斜，但磁场方向与导体棒 MN 是垂直的．同时 要注意题中图为立体图，受力分析时，应转换为平面图．画出平 面图，由左手定则判断出安培力方向，对 MN 受力分析，如图(b) 所示．对导体棒 MN，由平衡条件得：水平方向 Ff＝Fsinθ，竖直 方向 FN＝Fcosθ＋mg.