1《第一章 安培力與洛倫茲力》高考復(fù)習(xí)之課本基礎(chǔ)模型拓展、創(chuàng)新

第一章安培力與洛倫茲力高考復(fù)習(xí)之課本基礎(chǔ)模型拓展、創(chuàng)新肖振強(qiáng)制作第一章安培力與洛倫茲力本章課本模型目錄本章課本模型目錄常識磁流體發(fā)電模型磁電式電流表（特殊磁場）帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動模型安培力的方向質(zhì)譜儀安培力的測量回旋加速器安培力的大小--有效長度安培力的平衡問題洛倫茲力的方向速度選擇器模型出處：《第一節(jié)磁場對通電導(dǎo)線的作用力》P5和《第一節(jié)磁場對通電導(dǎo)線的作用力》P11常識1.安培做了通電平行導(dǎo)線間相互作用的實(shí)驗(yàn)，證明通電導(dǎo)線間就像磁極和磁極之間一樣，也會發(fā)生相互作用。2.奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)。同向電流相互吸引異向電流相互排斥3.英國物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言了電子的反粒子的存在，這個(gè)反粒子就是正電子。美國物理學(xué)家安德森在宇宙線實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了正電子。4.阿斯頓設(shè)計(jì)了質(zhì)譜儀，并用質(zhì)譜儀發(fā)現(xiàn)了氖-20和氖-22，證實(shí)了同位素的存在。出處：《第一節(jié)磁場對通電導(dǎo)線的作用力》P5磁電式電流表（特殊磁場）磁場是非勻強(qiáng)磁場，但在線圈轉(zhuǎn)動的過程中，線圈處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小保持不變，線圈受到的安培力大小也不變。出處：《第一節(jié)磁場對通電導(dǎo)線的作用力》P2、P6安培力的方向1.在圖1.1-10中畫出通電導(dǎo)體棒ab所受的安培力的方向。出處：本章A組題P21安培力的方向2.如圖1-2所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁體N極附近，磁體的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通以圖示方向的電流后，線圈的運(yùn)動情況怎樣？請用以下兩種方法分析：（1）把整個(gè)線圈看成一個(gè)通電螺線管。（2）把線圈截成許多小段，每小段視為通電直導(dǎo)線，分析磁場對各小段導(dǎo)線的作用力。出處：《第一節(jié)磁場對通電導(dǎo)線的作用力》P7安培力的測量1．圖1.1-11所示為電流天平，可以用來測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈的水平邊長為l，處于勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與線圈平面垂直。當(dāng)線圈中通過電流I時(shí)，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡。然后使電流反向，大小不變。這時(shí)需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再達(dá)到新的平衡。（1）導(dǎo)出用n、m、l、I表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B的表達(dá)式。（2）當(dāng)n＝9，l＝10.0cm，I＝0.10A，m＝8.78g時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？出處：本章A組題P21安培力的大小--有效長度1.如圖1-3所示，長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等、夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。當(dāng)在導(dǎo)線中通以電流I時(shí)，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力為多大？出處：本章A組題P21安培力的平衡問題2.如圖1-4所示，質(zhì)量為m、長為l的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O′，并處于勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x軸正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時(shí)，懸線與豎直方向夾角為θ。有以下三種磁感應(yīng)強(qiáng)度方向：（1）沿z軸正方向；（2）沿y軸正方向；（3）沿懸線向上。請判斷哪些是可能的，可能時(shí)其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是多少？如果不可能，請說明原因。出處：本章B組題P223.如圖1-5所示，金屬桿ab的質(zhì)量為m，長為l，通過的電流為I，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面為θ角斜向上，結(jié)果ab靜止于水平導(dǎo)軌上。（1）求金屬桿ab受到的摩擦力。（2）求金屬桿對導(dǎo)軌的壓力。安培力的平衡問題出處：本章B組題P22

安培力的平衡問題出處：《第二節(jié)磁場對運(yùn)動電荷的作用力》P8洛倫茲力的方向1．電流是什么方向？2．偏振線圈的磁場是什么方向？3．試判斷圖1.2-10所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)所受到的洛倫茲力的方向。出處：《第二節(jié)磁場對運(yùn)動電荷的作用力》P12速度選擇器模型

若粒子帶負(fù)電，速度選擇器能否能正常工作？若粒子從右邊的小孔進(jìn)入，速度選擇器能否能正常工作？出處：《第二節(jié)磁場對運(yùn)動電荷的作用力》P12磁流體發(fā)電模型一種用磁流體發(fā)電的裝置如圖1.2-12所示。平行金屬板A、B之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場，A、B兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把A、B和用電器連接，A、B就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極。（1）A、B板哪一個(gè)是電源的正極?（2）若A、B兩板相距為d，板間的磁場按勻強(qiáng)磁場處理，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子體以速度v沿垂直于B的方向射入磁場，這個(gè)發(fā)電機(jī)的電動勢是多大？出處：《第三節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動》P14、P15帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動模型

出處：《第三節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動》P16帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動模型1．已知氚核的質(zhì)量約為質(zhì)子質(zhì)量的3倍，帶正電荷，電荷量為一個(gè)元電荷；α粒子即氦原子核，質(zhì)量約為質(zhì)子質(zhì)量的4倍，帶正電荷，電荷量為e的2倍。現(xiàn)在質(zhì)子、氚核和α粒子在同一勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動。求下列情況中它們運(yùn)動的半徑之比：（1）它們的速度大小相等。（2）它們由靜止經(jīng)過相同的加速電場加速后進(jìn)入磁場。2．如圖1.3-5所示，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電荷的粒子，不計(jì)重力，從x軸上的P點(diǎn)以速度v射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場中，并恰好垂直于y軸射出第一象限。已知v與x軸成60°角，OP＝a。（1）求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。（2）求帶電粒子穿過第一象限所用的時(shí)間。出處：《第四節(jié)質(zhì)譜儀與回旋加速器》P20和本章A組題P21帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動模型3．如圖1.4-4所示，一束電子以垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B并垂直于磁場邊界的速度v射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，穿出磁場時(shí)速度方向和原來射入方向的夾角為θ＝60°，求電子的比荷和穿越磁場的時(shí)間。4.質(zhì)子和α粒子在同一勻強(qiáng)磁場中做半徑相同的圓周運(yùn)動。求質(zhì)子的動能和α粒子的動能之比。出處：本章B組題P22帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動模型

出處：《第四節(jié)質(zhì)譜儀與回旋加速器》P18、P20質(zhì)譜儀

1.A、B是兩種同位素的原子核，它們具有相同的電荷、不同的質(zhì)量。為測定它們的質(zhì)量比，使它們從質(zhì)譜儀的同一加速電場由靜止開始加速，然后沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場，打到照相底片上。如果從底片上獲知A、B在磁場中運(yùn)動軌跡的直徑之比是1.08∶1，求A、B的質(zhì)量之比。出處：本章B組題P22質(zhì)譜儀

出處：《第四節(jié)質(zhì)譜儀與回旋加速器》P19、P20回旋加速器

1.回旋加速器D形盒的半徑為r，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在加速器的中央從速度為0開始加速。根據(jù)回旋加速器的這些數(shù)據(jù)，估算該粒子離開回旋加速器時(shí)獲得的動能。2.回旋加