新教材2023年秋高中物理第1章安培力與洛倫茲力主題提升課1磁場教師用書含答案新人教版選擇性必修第二冊

主題提升課1磁場主題一安培力通過實驗，認識安培力。能判斷安培力的方向，會計算安培力的大小，了解安培力在生產(chǎn)生活中的應用?！镜淅?】如圖所示，質(zhì)量為m的通電導體棒ab置于傾角為θ的導軌上。已知導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ。當導軌所在空間加如圖所示的磁場時，導體棒均靜止，則導體棒與導軌間摩擦力可能為零的情況是()ABCDB[由左手定則可知，導體棒受水平向左的安培力，此時mgsinθ和F安cosθ的方向都平行導軌向下，導軌棒相對導軌有平行導軌向下的運動趨勢，則導軌與導體棒一定有摩擦力，故A錯誤；由左手定則可知，導體棒受豎直向上的安培力，若在豎直方向上F安＝mg，此時導體棒相對導軌沒有相對運動趨勢，導體棒與導軌間摩擦力為0，故B正確；由左手定則可知，導體棒受豎直向下的安培力，此時mgsinθ和F安sinθ的方向都平行導軌向下，導軌棒相對導軌有平行導軌向下的運動趨勢，導體棒與導軌間的壓力為F＝mgcosθ＋F安cosθ，則導軌與導體棒一定有摩擦力，故C錯誤；由左手定則可知，導體棒受水平向左的安培力，此時mgsinθ和F安cosθ的方向都平行導軌向下，導軌棒相對導軌有平行導軌向下的運動趨勢，則導軌與導體棒一定有摩擦力，故D錯誤。]【典例2】(多選)電磁炮發(fā)射時，炮彈的炮彈能量是可調(diào)控的，未來可用于消防、軍事等方面。其主要原理如圖所示，兩根平行長直金屬導軌沿水平方向固定，炮彈可沿導軌無摩擦滑行，且始終與導軌保持良好接觸?？煽仉娫刺峁姶蟮碾娏鹘?jīng)導軌流入炮彈再流回電源，炮彈被導軌中電流形成的磁場推動而發(fā)射。在發(fā)射過程中，該磁場在炮彈所在位置始終可以簡化為處于磁感應強度為B的勻強磁場中。已知兩導軌內(nèi)側(cè)間距為d，炮彈的質(zhì)量為m，炮彈在導軌間的電阻為R，若炮彈滑行距離l后獲得的發(fā)射速度為v。不計空氣阻力、導軌電阻、電源內(nèi)阻，不考慮炮彈切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢。下列說法正確的是()A．勻強磁場方向為豎直向下B．炮彈所受安培力大小為mC．通過炮彈的電流為mD．可控電源的電動勢為mvBC[根據(jù)題意，由題圖可知，炮彈發(fā)射時受向右的安培力，通過炮彈的電流方向為垂直紙面向里，根據(jù)左手定則可知，磁場方向為豎直向上，故A錯誤；根據(jù)題意，由公式v2＝2ax可得，炮彈發(fā)射過程中的加速度為a＝v22l，對炮彈受力分析，水平方向上所受合力為安培力，由牛頓第二定律F合＝ma可得，炮彈所受安培力大小為F安＝F合＝ma＝mv22l，故B正確；根據(jù)題意，由安培力公式F安＝BId可得，流過炮彈的電流為I＝F安Bd＝mv22Bdl，故C正確；根據(jù)題意，由閉合回路歐姆定律E主題二洛倫茲力通過實驗，認識洛倫茲力，能判斷洛倫茲力的方向，會計算洛倫茲力的大小?！镜淅?】(多選)如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直于紙面向外、磁感應強度為B的勻強磁場(圖中未畫出)中，質(zhì)量為m、帶電荷量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑。在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是()A．滑塊受到的摩擦力不變B．滑塊到達地面時的動能與B的大小有關(guān)C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直于斜面向下D．B很大時，滑塊可能靜止于斜面上BC[根據(jù)左手定則可判斷出，滑塊受到的洛倫茲力方向垂直于斜面向下，C正確；滑塊沿斜面下滑過程中的速度變化，則洛倫茲力的大小變化，壓力變化，滑動摩擦力變化，A錯誤；B的大小不同，洛倫茲力大小不同，導致滑動摩擦力大小不同，摩擦力做功不同，滑塊到達地面時的動能不同，B正確；滑塊之所以開始滑動，是因為重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，滑塊一旦運動，就不會停止，B很大時，滑塊最終做勻速直線運動(斜面足夠長的情況下)，D錯誤。]主題三洛倫茲力的應用能用洛倫茲力分析帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動。了解帶電粒子在勻強磁場中的偏轉(zhuǎn)及其應用?！镜淅?】(多選)如圖所示，在平面直角坐標系xOy的第一、二象限內(nèi)，存在垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B。大量質(zhì)量為m、電荷量為q的相同粒子從y軸上的P(0，l)點，以相同的速率在紙面內(nèi)沿不同方向先后射入磁場。當沿x軸正方向射入時，粒子垂直x軸離開磁場，不計粒子的重力，則()A．粒子一定帶正電B．粒子入射速率為2qBlC．粒子在磁場運動的最短時間為πD．粒子離開磁場的位置到O點的最大距離為2lAC[當沿x軸正方向射入時，粒子垂直x軸離開磁場，洛倫茲力提供粒子運動的向心力，由左手定則知粒子帶正電，故A正確；當沿x軸正方向射入時，粒子垂直x軸離開磁場，根據(jù)速度的垂線一定過軌跡的圓心，知該粒子在第一象限內(nèi)運動四分之一圓弧的圓心在坐標原點處，半徑為l，有qvB＝mv2l，解得v＝qBlm，故B錯誤；當粒子從坐標原點O離開磁場時，在磁場運動的時間最短，由T＝2πmqB，由幾何關(guān)系知，最短時間為t＝16T＝πm3qB，故C【典例5】目前世界上正研究的一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機，如圖所示表示它的發(fā)電原理：將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負電的粒子，而從整體來說呈中性)沿垂直于磁場方向噴射入磁場，磁場中的兩塊金屬板A、B上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓對外供電。設(shè)等離子體的射入速度為v，兩金屬板的板長為l，板間距離為d，勻強磁場的磁感應強度為B，負載電阻為R，等離子體充滿兩板間的空間，不考慮等離子體的電阻。當發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，下列說法正確的是()A．A板帶正電B．負載電阻中的電流方向為a向bC．負載電阻中的電流大小為BdvD．負載電阻