高中生物一輪復習教案

高考物理第一輪總復習磁場對電流的作用安培力（左手定則）教案23。

散磁場對電流的作用——安培力（左手定則）
基礎知識
一、安培力
1.安培力：通電導線在磁場中受到的作用力叫做安培力．
說明：磁場對通電導線中定向移動的電荷有力的作用,磁場對這些定向移動電荷作用力的宏觀表現(xiàn)即為安培力．
實驗：注意條件
①I⊥B時A:判斷受力大小(由偏角大小判斷)改變I大小,偏角改變;I大小不變,改變垂直磁場的那部分導線長度;改變B大小.
B:F安方向與I方向B方向關系：(改變I方向；改變B方向；同時改變I和B方向)
F安方向：安培左手定則，F(xiàn)安作用點在導體棒中心。（通電的閉合導線框受安培力為零）
②I//B時，F(xiàn)安=0，該處并非不存在磁場。
③I與B成夾角時，F(xiàn)=BILSin(為磁場方向與電流方向的夾角)。
有用結論：“同向電流相互吸引，反向電流相排斥”。不平行時有轉運動到方向相同且相互靠近的趨勢。
2.安培力的計算公式：F＝BILsinθ（θ是I與B的夾角）；
①I⊥B時，即θ＝900，此時安培力有最大值；公式：F＝BIL
②I//B時，即θ＝00，此時安培力有最小值，F(xiàn)=0;
③I與B成夾角時，00＜B＜900時，安培力F介于0和最大值之間.
3.安培力公式的適用條件:
①公式F＝BIL一般適用于勻強磁場中I⊥B的情況,對于非勻強磁場只是近似適用(如對電流元)但對某些特殊情況仍適用．
如圖所示，電流I1//I2,如I1在I2處磁場的磁感應強度為B，則I1對I2的安培力F＝BI2L，方向向左，
同理I2對I1，安培力向右，即同向電流相吸，異向電流相斥．
②根據(jù)力的相互作用原理，如果是磁體對通電導體有力的作用，則通電導體對磁體有反作用力．
兩根通電導線間的磁場力也遵循牛頓第三定律．

二、左手定則
1.安培力方向的判斷——左手定則：
伸開左手，使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，并使四指指向電流方向，這時手掌所在平面跟磁感線和導線所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通電導線所受安培力的方向．
2.安培力F的方向：F⊥(B和I所在的平面)；即既與磁場方向垂直，又與通電導線垂直．但B與I的方向不一定垂直．
3.安培力F、磁感應強度B、電流1三者的關系
①已知I,B的方向，可惟一確定F的方向；
②已知F、B的方向，且導線的位置確定時，可惟一確定I的方向；
③已知F,1的方向時，磁感應強度B的方向不能惟一確定．
4.由于B,I,F的方向關系常是在三維的立體空間，所以求解本部分問題時，應具有較好的空間想象力，要善于把立體圖畫變成易于分析的平面圖，即畫成俯視圖，剖視圖，側視圖等．

規(guī)律方法1。安培力的性質和規(guī)律；
①公式F=BIL中L為導線的有效長度，即導線兩端點所連直線的長度，相應的電流方向沿L由始端流向末端．
如圖所示，甲中：，乙中：L/=d(直徑）＝2R（半圓環(huán)且半徑為R)
如圖所示，彎曲的導線ACD的有效長度為l，等于兩端點A、D所連直線的長度，安培力為：F=BIl
②安培力的作用點為磁場中通電導體的幾何中心；
③安培力做功:做功的結果將電能轉化成其它形式的能．

2、安培力作用下物體的運動方向的判斷
(1)電流元法：即把整段電流等效為多段直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷整段電流所受合力方向，最后確定運動方向．
(2)特殊位置法：把電流或磁鐵轉到一個便于分析的特殊位置后再判斷安培力方向，從而確定運動方向．
(3)等效法：環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管，通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來分析．
(4)利用結論法：①兩電流相互平行時無轉動趨勢，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥；
②兩電流不平行時，有轉動到相互平行且電流方向相同的趨勢．
(5)轉換研究對象法：因為電流之間，電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律，這樣，定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受電流作用力，從而確定磁體所受合力及運動方向．
(6)分析在安培力作用下通電導體運動情況的一般步驟：
①畫出通電導線所在處的磁感線方向及分布情況
②用左手定則確定各段通電導線所受安培力
③)據(jù)初速方向結合牛頓定律確定導體運動情況
(7)磁場對通電線圈的作用：若線圈面積為S，線圈中的電流強度為I，所在磁場的磁感應強度為B，線圈平面跟磁場的夾角為θ，則線圈所受磁場的力矩為：M=BIScosθ．
3．安培力的實際應用

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高考物理第一輪總復習磁場對運動電荷的作用洛侖茲力教案22

磁場對運動電荷的作用——洛侖茲力
一、洛侖茲力：磁場對運動電荷的作用力——洛倫茲力
電荷的定向移動形成電流，磁場對電流的作用力是對運動電荷作用力的宏觀表現(xiàn)。
推導：F安=BILf洛=qBv建立電流的微觀圖景(物理模型)
垂直于磁場方向上有一段長為L的通電導線，每米有n個自由電荷，每個電荷的電量為q，其定向移動的速率為v。
在時間內(nèi)有vt體積的電量Q通過載面，vt體積內(nèi)的電量Q=nvtq
導線中的電流I==nvq導線受安培力F=BIL=BnvqL(nL為此導線中運動電荷數(shù)目)
單個運動電荷q受力f洛==qBv
（1）洛倫茲力的大?。篎＝qvBsinα(α為v與B的夾角)注意：
①當v⊥B時，f洛最大，f洛=qBv(fBv三者方向兩兩垂直且力f方向時刻與速度v垂直)導致粒子做勻速圓周運動。
②當v//B時，f洛=0做勻速直線運動。
③當v與B成夾角時，(帶電粒子沿一般方向射入磁場)，
可把v分解為(垂直B分量v⊥,此方向勻速圓周運動；平行B分量v//,此方向勻速直線運動)合運動為等距螺旋線運動。
磁場和電場對電荷作用力的差別：
只有運動的電荷在磁場中才有可能受洛侖茲力，靜止電荷中磁場中不受洛侖茲力。
在電場中無論電荷是運動還是靜止，都受電場力作用。
f洛=的特點：
①始終與速度方向垂直，對運動電荷永不做功，而安培力可以做功。（所以少用動能定理，多與幾何關系相結合）。
②不論電荷做什么性質運動，軌跡如何，洛侖茲力只改變速度的方向，不能改變速度的大小，對粒子永不做功
（2）洛倫茲力的方向用左手定則來判斷(難點)．實驗：判斷fBv三者方向的關系
1.洛倫茲力F的方向既垂直于磁場B的方向，又垂直于運動電荷的速度v的方向，即F總是垂直于B和v所在的平面．
2.使用左手定則判定洛倫茲力方向：伸出左手，讓姆指跟四指垂直，且處于同一平面內(nèi)，讓磁感線穿過手心，四指指向正電荷運動方向（當是負電荷時，四指指向與電荷運動方向相反）則姆指所指方向就是該電荷所受洛倫茲力的方向．
說明：正電荷運動方向為電流方向(即四指的指向),負電運動方向跟電流方向相反.
（3）洛倫茲力的特點
洛倫茲力的方向一定既垂直于電荷運動的方向，也垂直于磁場方向．即洛倫茲力的方向垂直于速度和磁場方向決定的平面，同時，由于洛倫茲力的方向與速度的方向垂直，所以洛倫茲力的瞬時功率P＝Fvcos90o＝0，即洛倫茲力永遠不做功．
二、洛倫茲力與安培力的關系
1.洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中受到的力，而安培力是導體中所有定向稱動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．
2.洛倫茲力一定不做功，它不改變運動電荷的速度大小;但安培力卻可以做功．
三、不計重力的帶電粒子在勻強磁場中的運動
1.分三種情況：一是勻速直線運動；二是勻速圓周運動；三是螺旋運動．
2.做勻速圓周運動：軌跡半徑r=mv/qB；其運動周期T=2πm/qB(與速度大小無關)．
3.垂直進入勻強電場和垂直進入勻強磁場時都做曲線運動，但有區(qū)別：
垂直進入勻強電場，在電場中做勻變速曲線運動(類平拋運動)；
垂直進入勻強磁場，則做變加速曲線運動(勻速圓周運動)．
點評：凡是涉及到帶電粒子的動能發(fā)生了變化，均與洛侖茲力無關，因為洛侖茲力對運動電荷永遠不做功。

洛侖茲力——作用下的勻速圓周運動求解方法
思路方法：明確洛侖茲力提供作勻速圓周運動的向心力
關?。寒嫵鲞\動軌跡圖，應規(guī)范畫圖。才有可能找準幾何關系。解題的關鍵。
物理規(guī)律方程：向心力由洛倫茲力提供qBv=mR=(不能直接用)
T==
1、找圓心：（圓心的確定）因f洛一定指向圓心，f洛⊥v
①任意兩個f洛的指向交點為圓心；
②任意一弦的中垂線一定過圓心；
③兩速度方向夾角的角平分線一定過圓心。
2、求半徑：①由物理規(guī)律求：qBv=mR=；②由圖得出的幾何關系式求
幾何關系：速度的偏向角=偏轉圓弧所對應的圓心角(回旋角)=2倍的弦切角；相對的弦切角相等，相鄰弦切角互補
由軌跡畫及幾何關系式列出：關于半徑的幾何關系式去求。
3、求粒子的運動時間：偏向角（圓心角、回旋角）=2倍的弦切角，即=2；
4、圓周運動有關的對稱規(guī)律：特別注意在文字中隱含著的臨界條件
a、從同一邊界射入的粒子，又從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角相等。
b、在圓形磁場區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，一定沿徑向射出。
5、帶電粒子在有界磁場中運動的極值問題
(1)剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運動的軌跡與邊界相切．
(2)當速度v一定時，弧長(或弦長)越長，圓周角越大，則帶電粒子在有界磁場中運動的時間越長．
6、帶電粒子在復合場中無約束情況下的運動性質
(1)當帶電粒子所受合外力為零時，將做勻速直線運動或處于靜止狀態(tài)．合外力恒定且與初速同向時做勻變速直線運動，常見的情況有：
①洛倫茲力為零(即v∥B)，重力與電場力平衡，做勻速直線運動；或重力與電場力的合力恒定，做勻變速運動．
②洛倫茲力F與重力和電場力的合力平衡，做勻速直線運動．
(2)帶電粒子所受合外力做向心力，帶電粒子做勻速圓周運動時．由于通常情況下，重力和電場力為恒力，故不能充當向心力，所以一般情況下是重力恰好與電場力相平衡，洛倫茲力是以上力的合力．
(3)當帶電粒子受的合力大小、方向均不斷變化時，粒子做非勻變速曲線運動
規(guī)律方法1、帶電粒子在磁場中運動的圓心、半徑及時間的確定(上面專題)
(1)用幾何知識確定圓心并求半徑．(2)確定軌跡所對應的圓心角，求運動時間．(3)注意圓周運動中有關對稱的規(guī)律．
2、洛侖茲力的多解問題
(1)帶電粒子電性不確定形成多解．
帶電粒子可能帶正(或負)電荷，在相同的初速度下，正負粒子在磁場中運動軌跡不同，導致雙解．
(2)磁場方向不確定形成多解．
若只告知B大小，而未說明B方向，則應考慮因B方向不確定而導致的多解．
(3)臨界狀態(tài)不惟一形成多解．
帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場時，它可能穿過去，也可能偏轉1800從入射界面這邊反向飛出．
在光滑水平桌面上，一絕緣輕繩拉著一帶電小球在勻強磁場中做勻速圓周運動，若繩突然斷后，小球可能運動狀態(tài)也因小球帶電電性，繩中有無拉力造成多解．
(4)運動的重復性形成多解．如帶電粒子在部分是電場，部分是磁場空間運動時，往往具有往復性，因而形成多解．

高考物理第一輪考綱知識復習:磁場及其對電流的作用

第1節(jié)磁場及其對電流的作用
【高考目標導航】
考綱點擊熱點提示
磁場、磁感應強度、磁感線
通電電流導線和通電線圈周圍磁場的方向
安培力、安培力的方向
勻場磁場中的安培力
洛倫茲力、洛倫茲力方向
洛倫茲力公式
帶電粒子在勻強磁場中的運動
質譜儀和回旋加速器
說明：（1）安培力的計算只限于電流與磁感應強度垂直的情形
（2）洛倫茲力的計算只限于速度與磁場方向垂直的情形1.考查磁場的基本概念，如磁感線、磁感應強度、磁通量等，一般以選擇題的形式出現(xiàn)
2.結合左手定則分析解決通電導體在磁場中的平衡，運動類問題，以非選擇題的形式考查居多
3.帶電粒子在勻場磁場中的勻速圓周運動，確定其圓心、半徑、運動軌跡等
4.帶電粒子在復合場中的運動問題，以及分析解決電磁式電表、電流天平、粒子速度選擇器、磁流體發(fā)電機、質譜儀、回旋加速器、霍爾效應、電磁流量計等磁場知識在生活和科技方面的應用問題，幾乎是每年高考考查的重點，常以計算題的形式出現(xiàn)。
【考綱知識梳理】
磁場磁感應強度
磁場：
（1）基本特性：對放入磁場中的（磁極、電流、運動的電荷）有力的作用，它們的相互作用通過磁場發(fā)生。
（2）方向：磁場中任一點小磁針北極(N極)的受力方向(小磁針靜止時N的指向)為該處的磁場方向。
2、磁感應強度：
（1）表示磁場強弱的物理量
（2）大?。築=F/IL
（3）方向：；是小磁針靜止時N極的指向
3、磁通量
（1）概念：磁感應強度B與垂直磁場方向的面積S的乘積叫穿過這個面積的磁通量，Φ＝B×S
（2）單位：1wb=1Tm2
4、安培分子環(huán)型電流假說：分子、原子等物質的微粒內(nèi)部存在一種環(huán)形電流，叫分子電流。這種環(huán)形電流使得每個物質微粒成為一個很小的磁體。這就是安培分子電流假說。
二、磁感線及幾種常見的磁場分布
1、磁感線：磁場中人為地畫出一系列曲線，曲線的切線方向表示該位置的磁場方向，曲線的疏密能定性地表示磁場的強弱，這一系列曲線稱為磁感線。
2、幾種常見的磁場分布
（1）
（2）地磁場
三、安培力的大小和方向
1、安培力的大?。?br> （1）在勻強磁場中，在通電直導線與磁場方向垂直的情況下,電流所受的安培力F安等于磁感應強度B、電流I和導線長度L三者的乘積．F安＝BIL通電導線方向與磁場方向成θ角時,F安＝BILsinθ
（2）當I⊥B時(θ=90°),Fmax=BIL;
（3）當I∥B時(θ=0°),Fmin=0;
2、安培力的方向
（1）左手定則：
伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向．
（2）安培力方向的特點：
總是垂直于B和I所決定的平面，即F安⊥B且F安⊥I（但B、L不一定垂直）。
①已知B和I的方向，可用左手定則唯一確定F安的方向；
②已知B和F安的方向，當導線的位置確定時，可唯一確定I的方向；
③已知I和F安的方向，不能唯一確定B的方向；
四、磁電式電流表工作原理
由于這種磁場的方向總是沿著徑向均勻地分布的，在距軸線等距離處的磁感應強度的大小總是相等的，這樣不管線圈轉到什么位置，線圈平面總是跟它所在位置的磁感線平行，I與指針偏角θ成正比，I越大指針偏角越大，因而電流表可以量出電流I的大小，且刻度是均勻的，當線圈中的電流方向改變時，安培力的方向隨著改變，指針偏轉方向也隨著改變，又可知道被測電流的方向。
【要點名師透析】
一、對磁感應強度的理解
1.磁感應強度是反映磁場性質的物理量，是用比值法定義的.
2.勻強磁場：磁感應強度處處相同，磁感線是一組平行且等間距的直線.
【例1】關于磁感應強度，下列說法正確的是()
A.一小段通電導線放在B為零的位置，那么它受到的磁場力也一定為零
B.通電導線所受的磁場力為零，該處的磁感應強度也一定為零
C.放置在磁場中1m長的通電導線，通過1A的電流，受到的磁場力為1N，則該處的磁感應強度就是1T
D.磁場中某處的B的方向跟電流在該處受到的磁場力F的方向相同
【答案】選A.
【詳解】根據(jù)磁感應強度的定義，A選項對.B選項通電導線(電流I)與磁場方向平行時，磁場力為零，磁感應強度不為零，B選項錯.C選項只有通電導線(電流I)與磁場方向垂直時，該處磁感應強度大小才為1T，C選項錯.D選項B與F方向一定垂直，D選項錯.
二、通電導體在安培力作用下運動的判斷
判定通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢，首先必須弄清楚導體所在位置的磁場分布情況，然后利用左手定則準確判定導體的受力情況，進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方向.現(xiàn)對五種常用的方法列表如下：
【例2】如圖所示，把一重力不計的通電直導線放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導線可以自由移動.當導線中通有如圖所示方向的電流I時，試判斷導線的運動情況.
【詳解】(1)根據(jù)如圖所示的導線所處的特殊位置判斷其運動情況.將導線AB從N、S極的中間O分成兩段，由左手定則可得AO段所受安培力的方向垂直于紙面向外，BO段所受安培力的方向垂直于紙面向里，可見從上向下看，導線AB將繞O點逆時針轉動.
(2)根據(jù)導線轉過90°時的特殊位置判斷其上下運動情況.如圖所示，導線AB此時所受安培力方向豎直向下，導線將向下運動.
(3)由上述兩個特殊位置的判斷可知，當導線不在上述的特殊位置時，所受安培力使AB逆時針轉動的同時還要向下運動.
三、與安培力有關的力學綜合問題
1.安培力的大小
安培力常用公式F=BIL，要求兩兩垂直，應用時要滿足：
(1)B與L垂直；
(2)L是有效長度，即垂直磁感應強度方向的長度；如彎曲導線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度(如圖所示)，相應的電流方向沿L由始端流向末端.因為任意形狀的閉合線圈，其有效長度為零，所以閉合線圈通電后在勻強磁場中，受到的安培力的矢量和為零.
2.通電導線在磁場中的平衡和加速問題的分析思路
(1)選定研究對象;
(2)變?nèi)S為二維，如側視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I.
(3)列平衡方程或牛頓第二定律的方程式進行求解.
3.安培力做功的特點和實質
(1)安培力做功與路徑有關，不像重力、電場力做功與路徑無關.
(2)安培力做功的實質：起傳遞能量的作用.
①安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導線后轉化為導線的動能或轉化為其他形式的能.
②安培力做負功：是將其他形式的能轉化為電能后儲存起來或轉化為其他形式的能.
【例3】(20xx泉州模擬)(14分)如圖所示，兩平行金屬導軌間的距離L=0.40m，金屬導軌所在的平面與水平面夾角θ=37°，在導軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應強度B=0.50T，方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場.金屬導軌的一端接有電動勢E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源.現(xiàn)把一個質量m=0.040kg的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止.導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5Ω，金屬導軌電阻不計，g取10m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80，求：
(1)通過導體棒的電流；
(2)導體棒受到的安培力大??；
(3)導體棒受到的摩擦力.
【答案】(1)1.5A(2)0.30N(3)0.06N，方向沿斜面向下
【詳解】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律(4分)
(2)導體棒受到的安培力F安=BIL=0.30N(4分)
(3)將重力正交分解，設導體棒所受重力沿斜面的分力為F1，則F1=mgsin37°=0.24N(2分)
所以F1F安,導體棒受力如圖,根據(jù)平衡條件有mgsin37°+Ff=F安(2分)
解得Ff=0.06N，方向沿斜面向下(2分)
【感悟高考真題】
1.（20xx上海高考物理T18）如圖，質量為、長為的直導線用兩絕緣細線懸掛于，并處于勻強磁場中。當導線中通以沿正方向的電流，且導線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為。則磁感應強度方向和大小可能為
(A)正向，(B)正向，
(C)負向，(D)沿懸線向上，
【答案】選BC.
【詳解】對于A選項，安培力水平向內(nèi)，三力合力不可能為零,A錯誤；對于B選項，安培力豎直向上，當安培力時，可以平衡，此時，B選項正確；對于C選項，安培力水平向外，三力平衡時安培力，此時，C選項正確；對于D選項，安培力垂直于繩子的方向向內(nèi)，三力不可能平衡，D錯誤.
2.（20xx大綱版全國T15）如圖，兩根相互平行的長直導線分別通有方向相反的電流和，且；a、b、c、d為導線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點，且a、b、c與兩導線共面；b點在兩導線之間，b、d的連線與導線所在平面垂直。磁感應強度可能為零的點是
A.a點B.b點C.c點D.d點
【答案】選C
【詳解】空間某點的磁感應強度的大小和方向是兩條直線電流各自產(chǎn)生的磁場疊加的結果。距離導線越近的地方，磁場越強。根據(jù)安培定則，只有在c點，兩條導線電流各自產(chǎn)生的磁場才有可能大小相等，方向相反，疊加后互相抵消，磁感應強度為零。
3.（20xx海南物理T7）自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的，很多物理學家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻。下列說法正確的是（）
A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系
B.歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系
C.法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系
D.焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應，定量經(jīng)出了電能和熱能之間的轉換關系
【答案】選ACD。
【詳解】奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系，故A正確；歐姆定律是反映了導體中的電流與電壓和電阻的關系，B錯誤；法拉第實現(xiàn)了轉磁為電的夢想，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象的關系，故C正確；焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應，并且定量給出了電能和熱能之間的轉換關系，故D正確.
4.（20xx新課標全國卷T14）為了解釋地球的磁性，19世紀安培假設：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的。在下列四個圖中，正確表示安培假設中環(huán)形電流方向的是
【答案】選B。
【詳解】由于地磁場的北極在地球的南極附近，由安培定則可知，安培假設中環(huán)形電流方向如B圖所示，故A、C、D錯，B正確。
5.（20xx新課標全國卷T18）電磁軌道炮工作原理如圖所示。待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸。電流I從一條軌道流入，通過導電彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場（可視為勻強磁場），磁感應強度的大小與I成正比。通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出?，F(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的方法是
A.只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍
B.只將電流I增加至原來的2倍
C.只將彈體質量減至原來的一半
D.將彈體質量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其它量不變
【答案】選B、D。
【詳解】設發(fā)射速度為v時，對應的電流為I，彈體的質量為m，軌道長度為L，當速度為2v時，對應的電流為I′，彈體的質量為m′，軌道長度為L′，依題意有，B=kI，F(xiàn)=BIa=kI2a，由動能定理得，F(xiàn)L=12mv2，即kI2aL=12mv2，同理有kI′2aL′=12m′4v2，兩式相比可得：I2Lm′I′2L′m=14，四個選項中只有BD兩個選項使前式成立，故A、C錯，B、D正確。
6.（20xx安徽卷）20．如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，兩個邊長相等的但匝閉合正方形線圈Ⅰ和Ⅱ，分別用相同材料，不同粗細的導線繞制（Ⅰ為細導線）。兩線圈在距磁場上界面高處由靜止開始自由下落，再進入磁場，最后落到地面。運動過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界。設線圈Ⅰ、Ⅱ落地時的速度大小分別為、，在磁場中運動時產(chǎn)生的熱量分別為、。不計空氣阻力，則
A．B．
C．D．
答案：D
7.（20xx江蘇卷）9.如圖所示，在勻強磁場中附加另一勻強磁場，附加磁場位于圖中陰影區(qū)域，附加磁場區(qū)域的對稱軸OO’與SS’垂直。a、b、c三個質子先后從S點沿垂直于磁場的方向攝入磁場，它們的速度大小相等，b的速度方向與SS’垂直，a、c的速度方向與b的速度方向間的夾角分別為，且。三個質子經(jīng)過附加磁場區(qū)域后能達到同一點S’，則下列說法中正確的有
A．三個質子從S運動到S’的時間相等
B．三個質子在附加磁場以外區(qū)域運動時，運動軌跡的圓心均在OO’軸上
C．若撤去附加磁場，a到達SS’連線上的位置距S點最近
D．附加磁場方向與原磁場方向相同
答案：CD
解析：
A.三個質子從S運動到S’的時間不相等，A錯誤；
B.三個質子在附加磁場意外區(qū)域運動時，只有b運動軌跡的圓心在OO’軸上，因為半徑相等，而圓心在初速度方向的垂線上，所以B錯誤；
C.用作圖法可知，若撤去附加電場，a到達SS’連線上的位置距S點最近，b最遠；C正確；
D.因b要增大曲率，才能使到達SS’連線上的位置向S點靠近，所以附加磁場方向與原磁場方向相同，D正確；
本體選CD。
本體考查帶電粒子在磁場中的運動。
難度：難。
8.（20xx上海物理）13.如圖，長為的直導線拆成邊長相等，夾角為的形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度為，當在該導線中通以電流強度為的電流時，該形通電導線受到的安培力大小為
（A）0（B）0.5（C）（D）
答案：C
解析：導線有效長度為2lsin30°=l，所以該V形通電導線收到的安培力大小為。選C。
本題考查安培力大小的計算。
難度：易。
9.（20xx重慶卷）21.如題21圖所示，矩形MNPQ區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強磁場，有5個帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場邊界進入磁塊，在紙面民內(nèi)做勻速圓周運動，運動軌跡為相應的圓弧，這些粒子的質量，電荷量以及速度大小如下表所示
由以上信息可知，從圖中a、b、c處進大的粒子對應表中的編號分別為
A3、5、4B4、2、5
C5、3、2D2、4、5
答案：D
【解析】根據(jù)半徑公式結合表格中數(shù)據(jù)可求得1—5各組粒子的半徑之比依次為0.5︰2︰3︰3︰2，說明第一組正粒子的半徑最小，該粒子從MQ邊界進入磁場逆時針運動。由圖a、b粒子進入磁場也是逆時針運動，則都為正電荷，而且a、b粒子的半徑比為2︰3，則a一定是第2組粒子，b是第4組粒子。c順時針運動，都為負電荷，半徑與a相等是第5組粒子。正確答案D。
10.（09年廣東理科基礎）1．發(fā)現(xiàn)通電導線周圍存在磁場的科學家是（B）
A．洛倫茲B．庫侖
C．法拉第D．奧斯特
解析：發(fā)現(xiàn)電流的磁效應的科學家是丹麥的奧斯特.而法拉第是發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象。
11.（09年海南物理）2．一根容易形變的彈性導線，兩端固定。導線中通有電流，方向如圖中箭頭所示。當沒有磁場時，導線呈直線狀態(tài)：當分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強磁場時，描述導線狀態(tài)的四個圖示中正確的是（D）

12..（09年寧夏卷）16.醫(yī)生做某些特殊手術時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度。電磁血流計由一對電極a和b以及磁極N和S構成，磁極間的磁場是均勻的。使用時，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正負離子隨血流一起在磁場中運動，電極a、b之間會有微小電勢差。在達到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零。在某次監(jiān)測中，兩觸點的距離為3.0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160V，磁感應強度的大小為0.040T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負為（A）
A.1.3m/s，a正、b負B.2.7m/s，a正、b負
C．1.3m/s，a負、b正D.2.7m/s，a負、b正
【考點模擬演練】
1．一段直導線L＝1m，其中通有I＝1A的電流，受到垂直于紙面向外的大小為F＝1N的磁場力作用，據(jù)此
()
A．既可以確定這個磁場的磁感應強度的大小，又可以確定磁感應強度的方向
B．僅能確定磁感應強度的大小，不能確定磁感應強度的方向
C．僅能確定磁感應強度的方向，不能確定磁感應強度的大小
D．磁感應強度的大小和方向均無法確定
【答案】D
【詳解】考慮到I與B的方向不明確，無法用B＝FIL確定磁感應強度的大?。粌H知道F的方向，無法用左手定則判斷磁感應強度的方向．故選D.
2．將一個質量很小的金屬圓環(huán)用細線吊起來，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖23所示，當圓環(huán)中通以順時針方向的電流時，從上往下看
()
A．圓環(huán)順時針轉動，靠近磁鐵
B．圓環(huán)順時針轉動，遠離磁鐵
C．圓環(huán)逆時針轉動，靠近磁鐵
D．圓環(huán)逆時針轉動，遠離磁鐵
【答案】C
【詳解】該通電圓環(huán)相當于一個垂直于紙面的小磁針，N極在內(nèi)，S極在外，根據(jù)同極相互排斥，異極相互吸引，可得C項正確．
3．如圖所示，金屬細棒質量為m，用兩根相同輕彈簧吊放在水平方向的勻強磁場中，彈簧的勁度系數(shù)為k，棒ab中通有穩(wěn)恒電流，棒處于平衡，并且彈簧的彈力恰好為零．若電流大小不變而方向相反，則()
A．每根彈簧彈力的大小為mg
B．每根彈簧彈力的大小為2mg
C．彈簧形變量為mg/k
D．彈簧形變量為2mg/k
【答案】AC
【詳解】彈簧的彈力恰好為零，說明安培力應向上與重力平衡，即F安＝mg，若電流大小不變而方向相反時，則安培力應向下，但大小不變，彈簧彈力與安培力和重力平衡，即2kx＝F安＋mg＝2mg，所以每根彈簧彈力的大小為mg，彈簧形變量為mg/k，選項A、C正確．
4．如圖所示是云層之間閃電的模擬圖，圖中A、B是位于東、西方向帶有電荷的兩塊陰雨云，在放電的過程中，在兩云的尖端之間形成了一個放電通道，發(fā)現(xiàn)位于通道正上方的小磁針N極轉向紙里，S極轉向紙外，則關于A、B帶電情況的說法中正確的是()
A．帶同種電荷B．帶異種電荷
C．B帶正電D．A帶正電
【答案】BD
【詳解】云層間閃電必須發(fā)生在異種電荷之間，故B正確；在云層間放電時，形成的強電場和高溫將空氣電離成正離子和負離子，并在強電場的作用下做定向移動，形成電流，所以此題是考查通電直導線的右手定則，由題意知，從西向東看，磁場是逆時針的，根據(jù)右手定則可以判斷電流是從A流向B的，故可知A帶正電，B帶負電，所以D選項正確．
5．(20xx年北京海淀區(qū)期末測試)有兩根長直導線a、b互相平行放置，如圖所示為垂直于導線的截面圖．在圖中所示的平面內(nèi)，O點為兩根導線連線的中點，M、N為兩導線附近的兩點，它們在兩導線連線的中垂線上，且與O點的距離相等．若兩導線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，則關于線段MN上各點的磁感應強度，下列說法中正確的是()
A．M點和N點的磁感應強度大小相等，方向相同
B．M點和N點的磁感應強度大小相等，方向相反
C．在線段MN上各點的磁感應強度都不可能為零
D．在線段MN上只有一點的磁感應強度為零
【答案】選BD.
【詳解】根據(jù)安培定則和磁場的疊加原理，M點和N點的磁感應強度大小相等，方向相反，選項A錯B對；在線段MN上只有在O點處，a、b兩電流形成的磁場的磁感應強度等大反向，即只有O點處的磁感應強度為零，選項C錯D正確．
6．(20xx年廣東六校聯(lián)考)一段長0.2m，通過2.5A電流的直導線，關于在磁感應強度為B的勻強磁場中所受安培力F的情況，正確的是()
A．如果B＝2T，F(xiàn)一定是1N
B．如果F＝0，B也一定為零
C．如果B＝4T，F(xiàn)有可能是1N
D．如果F有最大值時，通電導線一定與B平行
【答案】選C.
【詳解】當導線與磁場方向垂直放置時，F(xiàn)＝BIL，力最大，當導線與磁場方向平行放置時，F(xiàn)＝0，當導線與磁場方向成任意其他角度放置時，0FBIL，A、D不正確，C正確；磁感應強度是磁場本身的性質，與受力F無關，B不正確．
7．(20xx年吉林模擬)如圖所示，平行于紙面水平向右的勻強磁場，磁感應強度B1＝1T．位于紙面內(nèi)的細直導線，長L＝1m，通有I＝1A的恒定電流．當導線與B1成60°夾角時，發(fā)現(xiàn)其受到的安培力為零．則該區(qū)域同時存在的另一勻強磁場的磁感應強度B2的大小可能為()
A.12TB.32T
C．1TD.3T
【答案】選BCD.
【詳解】導線受到的安培力為零，可判斷出合磁感應強度為零或沿導線方向，可求出磁感應強度B2的最小值，B2?。紹1sin60°＝32T，故B、C、D均正確．
8．(20xx年濟南模擬)如圖所示，質量為m的回形針系在細線下端被磁鐵吸引保持靜止，此時細線與豎直方向的夾角為θ，則下列說法正確的是()
A．回形針靜止時受到的磁鐵對它的磁力大小為mgtanθ
B．回形針靜止時受到的細線的拉力大小為mgcosθ
C．現(xiàn)用點燃的火柴對回形針加熱，過一會發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了，原因是回形針加熱后，分子電流排列無序了
D．現(xiàn)用點燃的火柴對回形針加熱，過一會發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了，原因是回形針加熱后，分子電流消失了
【答案】選C.
【詳解】回形針靜止時受到的磁鐵對它的磁力大小和方向都不確定，拉力大小也不能確定，故A、B錯誤；對回形針加熱，回形針磁性消失是因為分子電流排列無序了，所以選項C正確，D錯誤．
9．(20xx年泉州模擬)如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根長為L、質量為m的直導線，當通以電流I時，欲使導線靜止在斜面上，外加勻強磁場B的大小和方向可能是()
A．B＝mgtanα/(IL)，方向垂直斜面向上
B．B＝mgsinα/(IL)，方向垂直斜面向下
C．B＝mgtanα/(IL)，方向豎直向上
D．B＝mg/(IL)，方向水平向右
【答案】選B.
【詳解】B方向垂直斜面向上，由左手定則可知，安培力方向沿斜面向下，導線不可能靜止，A錯；同理可知C、D錯；B方向垂直斜面向下，安培力沿斜面向上，由平衡條件得：BIL＝mgsinα，解得B＝mgsinαIL，故B項對．
10．(20xx年黃岡質檢)如圖所示，用粗細均勻的電阻絲折成平面梯形框架，ab、cd邊均與ad邊成60°角，ab＝bc＝cd＝L，長度為L的電阻絲電阻為r，框架與一電動勢為E，內(nèi)阻為r的電源相連接，垂直于框架平面有磁感應強度為B的勻強磁場，則框架受到的安培力的合力大小為()
A．0B.5BEL11r
C.10BEL11rD.BELr
【答案】選C.
【詳解】總電阻R＝3r2r3r＋2r＋r＝115r，總電流I＝ER＝5E11r，梯形框架受的安培力可等效為I通過ad邊時受到的安培力，F(xiàn)＝BIad＝BI2L＝10BEL11r，所以C選項正確．
11．如圖所示，在傾角為37°的光滑斜面上有一根長為0.4m，質量為6×10－2kg的通電直導線，電流強度I＝1A，方向垂直于紙面向外，導線用平行于斜面的輕繩拴住不動，整個裝置放在磁感應強度每秒增加0.4T，方向豎直向上的磁場中，設t＝0時，B＝0，則需要幾秒，斜面對導線的支持力為零？(g取10m/s2)
【答案】5s
【詳解】斜面對導線的支持力為零時導線的受力如圖所示
由平衡條件FTcos37°＝F
FTsin37°＝mg
由①②解得：F＝mgtan37°
代入數(shù)值得：F＝0.8N
由F＝BIL得B＝FIL＝0.81×0.4T＝2T
B與t的變化關系為B＝0.4t
解得t＝5s
12．水平面上有電阻不計的U形導軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源(不計內(nèi)阻)．現(xiàn)垂直于導軌擱一根質量為m，電阻為R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方，如圖所示，問：
(1)當ab棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為多少？
(2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時B的方向如何？
【答案】(1)mg－BLEcosθRBLEsinθR
(2)Bmin＝mgREL水平向右
從b向a看側視圖如圖所示
【詳解】(1)水平方向：f＝F安sinθ①
豎直方向：N＋F安cosθ＝mg②
又F安＝BIL＝BERL③
聯(lián)立①②③得：N＝mg－BLEcosθR
f＝BLEsinθR
(2)使ab棒受支持力為零，且讓磁場最小，則受安培力豎直向上．則有F安＝mg，Bmin＝mgREL，根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右．

高考物理第一輪磁場對電流的作用力復習學案

第二課時磁場對電流的作用力

【教學要求】
1．會用左手定則確定安培力方向，計算勻強磁場中安培力的大小。
2．知道磁電式電表構造及測電流大小和方向的原理。
【知識再現(xiàn)】
一、安培力：
磁場對電流的叫安培力．
二、安培力的大小計算
1．當B、I、L兩兩垂直時，．若B與I(L)夾角為θ，則．
2．公式的適用條件：一般只適用于勻強磁場．
三、安培力的方向判定
用左手定則判定：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿人手心，并使指向電流的方向，那么，所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向．
議一議：安培力公式F＝BIL只適用于勻強磁場嗎?
知識點一安培力的大小與方向
要判斷求解安培力,首先要明確導線所在處的磁場,再根據(jù)安培力公式F=BIL求解.
【應用1】如圖所示，平行于紙面水平向右的勻強磁場，磁感應強度。位于紙面內(nèi)的細直導線，長L=1m，通有I=1A的恒定電流。當導線與B1成60°夾角時，發(fā)現(xiàn)其受到的安培力為零，則該區(qū)域同時存在的另一勻強磁場的磁感應強度B2的可能值為（）
A．B．C．D．
導示:安培力為零的可能是磁場與導線平行或合磁場為零。如圖為求得磁場最小時的矢量圖，由圖可知另一磁場的最小值為，故選BCD。
本題的重點是在求解磁場，并非安培力公式的使用，但要對安培力公式使用條件要熟悉。
知識點二磁電式電表的工作原理
1．磁電式電流表的構造：如圖所示，在一個磁性很強的蹄形磁鐵的兩極間有一個固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一個可以繞軸轉動的鋁框，鋁框上繞有線圈，鋁框的轉軸上裝有兩個螺旋彈簧和—個指針，線圈的兩端分別接在這兩個螺旋彈簧上，被測電流經(jīng)過這兩個彈簧流入線圈。
2．磁電式電流表的工作原理：如圖所示，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻輻向分布的磁場。放在其中的通電線圈不論轉到什么角度，它的平面都跟磁感線平行，線框兩邊所受的磁場力始終與線框平面垂直。線圈轉動時，通過轉軸收緊兩根螺旋彈簧。這樣，線圈在通電時除了受到磁力外，還受到彈簧的反抗力，當兩種力的作用效果達到平衡時，線圈停在一定的位置上。線圈的偏轉角度θ與電流I成正比，這樣，在線圈上裝上指針，由于指針偏轉角度跟電流大小成正比，就能根據(jù)指針偏轉角度的大小得出電流的數(shù)值。它的優(yōu)點是電流表刻度是均勻的．靈敏度高。
【應用2】矩形線圈abcd放在勻強磁場中，磁場方向沿z軸，磁感應強度B=1.34×10—2T．如圖所示．線圈邊長ad=6cm，ab=8cm，線圈是均勻的，總質量為2.8×10—3kg，此線圈可繞ad邊自由轉動，當線圈靜止在與xOz平面成30°角的位置，則通過線圈的電流的大小為，方向為(g取10m／s2)
導示:設矩形線圈abcd的總質量為m0
方向沿abcda(用左手定則判斷bc邊。
電磁力矩就是安培力的力矩，可用M電=BIScosθ計算，其中S為線圈的面積，θ為勻強磁場B與線圈平面的夾角，該公式不僅僅適用于矩形線圈，對其他形狀的線圈，包括形狀不規(guī)則的線圈都適用．
類型一有關安培力的計算
【例1】水平面上有電阻不計的U形導軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源(不計內(nèi)阻)?，F(xiàn)垂直于導軌擱一根質量為m，電阻為R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方，如圖所示，問：
(1)當ab棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為多少?
(2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少?此時B的方向如何?
導示:從b向a看視圖如圖所示。
根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右。
該題為安培力與力學，電路相聯(lián)系的綜合問題，求解時要注意：①要正確地對通電導體進行受力分析，特別是安培力的方向，牢記安培力的方向既和B垂直又和L垂直。②由于B、I、L的方向關系涉及三維的立體空間，為便于分析，要善于選擇合理的角度，將立體圖轉化為平面圖(俯視圖、剖視圖、側視圖等)。
類型二導線之間的安培力
【例2】如圖所示，兩根平行放置的長直導線a和b載有大小相同，方向相反的電流，a受到的磁場力大小為F1．當加入一與導線所在平面垂直的勻強磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)镕2，則此時b受到的磁場力大小變?yōu)?)
A．F1B．F1-F2C．F1+F2D．2F1-F2
導示:根據(jù)安培定則和左手定則，可以判定a導線受b中電流形成的磁場的作用力F1，方向向左．同理b受a磁場的作用力大小也是F1，方向向右．新加入的磁場無論什么方向，a、b受到的這個磁場的作用力F總是大小相等方向相反．如果F與F1方向相同，則兩導線受到的力大小都是F1+F2，若F與F1方向相反，a、b受到的力的大小都是│F-F1│．因此當再加上磁場時若a受的磁場力大小是F2，b受的磁場力大小也是F2，所以A對。故選A。
此題沒有指明外加磁場確切方向，應該立即意識到可能有兩種情況，然后分別進行分析，但這樣終究稍微麻煩些．左手定則中涉及電流、磁場、磁場力三個量的方向．此題中外加磁場一旦確定以后其方向是不變的．但a、b兩電流方向相反，故a、b所受外加磁場的力必定反向，然后再與F1合成就行了．
類型二磁感應強度的測量
要測量一個物理量，首先要確定測量的原理，這里提供的方法是利用安培力的方法來測量的。
【例2】如圖所示是一個可以用來測量磁感應強度的裝置．一長方體絕緣容器內(nèi)部高為L，厚為d，左右兩管等高處裝有兩根完全相同的開口向上的管子a、b，上、下兩側裝有電極C(正極)和D(負極)，并經(jīng)開關S與電源連接．容器中注滿能導電的液體，液體的密度為ρ．將容器置于一勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里，當開關斷開時，豎直管子a、b中的液面高度相同；開關S閉合后，a、b管中液面將出現(xiàn)高度差．若閉合開關S后，a、b管中液面將出現(xiàn)高度差為h，電路中電流表的讀數(shù)為I，求磁感應強度B的大?。?br> 導示:開關S閉合后，導電液體中有電流由C流向D，根據(jù)左手定則可知導電液體要受到向右的安培力F的作用，在液體中產(chǎn)生附加壓強p，這樣a、b管中液面將出現(xiàn)高度差．設液體中產(chǎn)生附加壓強為p，則：所以磁感應強度月的大小為：
此類問題的特點是題干長，解答簡單．解答時需要認真審題，弄清題目所敘述的物理實質，轉化成熟悉的物理模型來求解．
1．如圖所示，在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導線a、b和c，各導線中的電流大小相同，其中a、c導線中的電流方向垂直紙面向外，b導線電流垂直紙面向內(nèi)。每根導線都受到另外兩根導線對它的安培力作用，則關于每根導線所受安培力的合力，以下說法正確的是（）
A．導線a所受合力方向水平向右
B．導線c所受合力方向水平向右
C．導線c所受合力方向水平向左
D．導線b所受合力方向水平向左
2．（07廣東茂名?？迹┤鐖D所示，用兩條一樣的彈簧秤吊著一根銅棒，銅棒所在的虛線框范圍內(nèi)有垂直紙面的勻強磁場，棒中通入自左向右的電流。當棒靜止時，彈簧秤示數(shù)為F1；若將棒中電流反向，當棒靜止時，彈簧秤的示數(shù)為F2，且F2＞F1，根據(jù)上面所給的信息，可以確定（）
A．磁場的方向
B．磁感應強度的大小
C．安培力的大小
D．銅棒的重力
3．（07南京二模）如圖所示，用三條細線懸掛的水平圓形線圈共有n匝，線圈由粗細均勻、單位長度的質量為2.5g的導線繞制而成，三條細線呈對稱分布，穩(wěn)定時線圈平面水平，在線圈正下方放有一個圓柱形條形磁鐵，磁鐵的中軸線OO′垂直于線圈平面且通過其圓心O，測得線圈的導線所在處磁感應強度大小為0.5T，方向與豎直線成30°角，要使三條細線上的張力為零，線圈中通過的電流至少為（）
A．0.1AB．0.2A
Ｃ．0.05AＤ．0.01A
4．（07海南卷）據(jù)報道，最近已研制出一種可投入使用的電磁軌道炮，其原理如圖所示。炮彈（可視為長方形導體）置于兩固定的平行導軌之間，并與軌道壁密接。開始時炮彈在導軌的一端，通以電流后炮彈會被磁力加速，最后從位于導軌另一端的出口高速射出。設兩導軌之間的距離m，導軌長Ｌ＝5.0m，炮彈質量。導軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示。可以認為，炮彈在軌道內(nèi)運動時，它所在處磁場的磁感應強度始終為Ｂ＝2.0Ｔ，方向垂直于紙面向里。若炮彈出口速度為，求通過導軌的電流I。忽略摩擦力與重力的影響。
參考答案
1．B2．ACD3．A
4．

高考物理第一輪磁場對運動電荷的作用復習學案

第三課時磁場對運動電荷的作用

【教學要求】
1．會用左手定則判斷洛侖茲力方向，計算洛侖茲力的大小。
2．了解電子束在磁場中的偏轉，會分析帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動，進行有關計算。
【知識再現(xiàn)】
一、洛倫茲力
1．洛倫茲力是磁場對電荷的作用力．
2．大?。篎＝(θ為B與v之間的夾角)，當θ＝0°時，F(xiàn)＝；當θ＝90°時，F(xiàn)＝。
3．方向：由判定(注意正負電荷的不同)．F一定垂直與所決定的平面，但B與v不一定垂直．
4．特點：①不論帶電粒子在勻強磁場中做何種運動，因為，故F一定不做功．F只改變速度的而不改變速度的。②F與運動狀態(tài)有關．速度變化會引起F的變化，對電荷進行受力分析和運動狀態(tài)分析時應注意．
二、帶電粒子在勻強磁場中運動(不計其他作用)
1．若v∥B時，帶電粒子所受的洛倫茲力F＝0，因此帶電粒子以速度v做運動．
2．若v⊥B時，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v做運動．
結論：①向心力由洛倫茲力提供，即
②軌道半徑公式：R＝③周期：T=④頻率：f＝。
知識點一洛倫茲力的方向判斷方法
判斷洛倫茲力的方向用“左手定則”，在方法上比判斷安培力稍復雜一些．這是因為導線中電流的方向(規(guī)定為正電荷運動的方向)是惟一明確的．而運動的電荷有正、負電之分，對于運動的正電荷方向就相當于電流的方向；對于運動的負電荷方向相當于與電流相反的方向．
【應用1】有一質量為m，電荷量為q的帶正電的小球停在絕緣平面上，并處在磁感應強度為B、方向垂直指向紙面向里的勻強磁場中，如圖所示，為了使小球飄離平面，勻強磁場在紙面內(nèi)移動的最小速度應為多少?方向如何?
導示:小球飄離條件是：mg=Bqv，v=mg/Bq。
由左手定則知：小球應向右運動，也就是磁場要向左運動。
應審清題目中要求的是勻強磁場的運動，而不是帶電小球的運動。
知識點二帶電粒子的圓周運動
帶電粒子以一定的初速度與磁場方向垂直進入勻強磁場時，由于洛倫茲力總是與粒子的運動方向垂直，對粒子不做功，它只改變粒子運動的方向，而不改變粒于的速率，所以粒子受到的洛倫茲力的大小恒定，且F的方向始終與速度垂直，故這個力F充當向心力，因此，只在洛倫茲力作用下，粒予的運動一定是勻速圓周運動．
由有關公式可得出下列關系式：
T、f的兩個特點：1．T、f的大小與軌道半徑R和運行速率v無關，只與磁感應強度B和粒子的荷質比有關．2．荷質比相同的帶電粒于，在同樣的勻強磁場中，T、f相同．
【應用2】質子()和α粒子()從靜止開始經(jīng)相同的電壓加速后垂直進入同一勻強磁場做圓周運動，則這兩粒子的動能之比凰：Ek1：Ek2＝，軌道半徑之比r1：r2＝，周期之比T1：T2=．
導示:動能Ek=qU，所以Ek1：Ek2＝1：2。半徑，所以r1：r2＝1：。周期T=2πm/Bq，所以T1：T2=1：2。
作比的方法，在解題中經(jīng)常用到，使用時應先求出要求的物理量的表達式，然后再求出要求的結果。
類型一帶電粒子在磁場中圓心的確定
1.已知入射方向和出射方向時，可通過入射點和出射點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心．
2.已知入射方向和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點,作其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心。
【例1】如圖所示，一束電子(電量為e)以速度v垂直射人磁感應強度為B、寬度為d的勻強磁場中，穿過磁場時，速度方向與電子原來的入射方向的夾角是30°，則電子的質量是，穿過磁場的時間是。
導示:電子在磁場中只受洛倫茲力作用，(重力忽略)其運動軌跡是圓的一部分。又因為洛倫茲力與速度始終垂直，故圓心在電子穿入a點和穿出b點所受洛倫茲力指向的交點O處，由幾何知識可知：ab弧圓心角θ=30°Ob為半徑r，
類型二帶電粒子在磁場中半徑的計算
利用平面幾何關系，求出該圓的可能半徑（或圓心角）．并注意以下兩個重要的幾何特點：粒子速度的偏向角（ф）等于回旋角（圓心角α），并等于AB弦與切線的夾角（弦切角θ）的2倍（如圖），即ф=α＝2θ＝ωt.
【例2】(06天津卷)在以坐標原點為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，存在磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場，如圖所示。一個不計重力的帶電粒子從磁場邊界與x軸的交點A處以速度v沿一x方向射入磁場，它恰好從磁場邊界與y軸的交點C處沿+y方向飛出。
(1)請判斷該粒子帶何種電荷，并求出其比荷
(2)若磁場的方向和所在空間范圍不變，而磁感應強度的大小變?yōu)锽′，該粒子仍從A處以相同的速度射入磁場，但飛出磁場時的速度方向相對于入射方向改變了60°角，求磁感應強度B′多大?此次粒子在磁場中運動所用時間是多少?
導示:(1)由粒子的飛行軌跡，利用左手定則可知，該粒予帶負電荷。粒子由A點射入，由C點飛出，其速度方向改變了90°，則粒子軌跡
(2)粒子從D點飛出磁場速度方向改變了60°角，故AD弧所對圓心角為60°，粒子做圓周運動的半徑
類型三帶電粒子在磁場中運動時間
1.直接根據(jù)公式t=s/v或t=α/ω求運動時間t；
2.粒子在磁場中運動時間的確定:利用回旋角（即圓心角α）與弦切角的關系，或者利用四邊形內(nèi)角和等于360°,計算出圓心角α的大小，由公式t=αT/360°,可求出粒子在磁場中的運動時間。
【例3】（07丹陽）如圖所示，在一勻強磁場中有三個帶電粒子，其中1和2為質子、3為α粒子的徑跡．它們在同一平面內(nèi)沿逆時針方向作勻速圓周運動，三者軌道半徑r1＞r2＞r3，并相切于P點．設T、v、a、t分別表示它們作圓周運動的周期、線速度、向心加速度以及各自從經(jīng)過P點算起到第一次通過圖中虛線MN所經(jīng)歷的時間，則（）
A．B．
C．D．
導示:，故A正確。，故B錯。，故C正確。1與2軌跡比較，1的圓心角小，，3的圓心角最大，而α粒子的周期又是最大，所以D正確。答案為ACD。
類型四注意圓周運動中有關對稱規(guī)律
如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場區(qū)域內(nèi)．沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出等等。
【例2】（06連云港模擬）平行金屬板M、N間距離為d。其上有一內(nèi)壁光滑的半徑為R的絕緣圓筒與N板相切，切點處有一小孔S。圓筒內(nèi)有垂直圓筒截面方向的勻強磁場，磁感應強度為B。電子與孔S及圓心O在同一直線上。M板內(nèi)側中點處有一質量為m，電荷量為e的靜止電子，經(jīng)過M、N間電壓為U的電場加速后射入圓筒，在圓筒壁上碰撞n次后，恰好沿原路返回到出發(fā)點。（不考慮重力，設碰撞過程中無動能損失）求：⑴電子到達小孔S時的速度大??；⑵電子第一次到達S所需要的時間；⑶電子第一次返回出發(fā)點所需的時間。
導示:⑴設加速后獲得的速度為v，根據(jù)得v=
⑵設電子從M到N所需時間為t1
則，得
⑶電子在磁場做圓周運動的周期為
電子在圓筒內(nèi)經(jīng)過n次碰撞回到S，每段圓弧對應的圓心角θ1=π-
n次碰撞對應的總圓心角θ=(n+1)θ1=(n+1)π-2π=(n-1)π
在磁場內(nèi)運動的時間為t2，
（n=1，2，3，…）
1．(08淮陰中學月考)如圖所示，下端封閉、上端開口、內(nèi)壁光滑的細玻璃管豎直放置，管底有一帶電的小球。整個裝置以水平向右的速度勻速運動，垂直于磁場方向進入方向水平的勻強磁場，由于外力的作用，玻璃管在磁場中的速度保持不變，最終小球從上端開口飛出，小球的電荷量始終保持不變，則從玻璃管進入磁場到小球運動到上端開口的過程中（）
A．洛侖茲力對小球做正功
B．洛侖茲力對小球不做功
C．小球運動軌跡是拋物線
D．小球運動軌跡是直線
2．(05全國卷)如圖，在一水平放置的平板MN的上方有勻強磁場，磁感應強度的大小為B，磁場方向垂直于紙面向里。許多質量為m帶電量為+q的粒子，以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個方向，由小孔O射入磁場區(qū)域。不計重力，不計粒子間的相互影響。下圖中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域，其中R=mv/Bq哪個圖是正確的?()
測定同位素組成的裝置里（質譜儀），原子質量Al=39和A2＝41鉀的單價離子先在電場里加速，接著進入垂直離子運動方向的均勻磁場中（如圖）．在實驗過程中由于儀器不完善，加速電壓在乎均值U0附近變化±△U．求需要以多大相對精確度維持加速電壓值，才能使鉀同位素束不發(fā)生覆蓋?

參考答案：
1．BC2．A
3．