1《第一章 安培力与洛伦兹力》高考复习之课本基础模型拓展、创新

第一章安培力与洛伦兹力高考复习之课本基础模型拓展、创新肖振强制作第一章安培力与洛伦兹力本章课本模型目录本章课本模型目录常识磁流体发电模型磁电式电流表（特殊磁场）带电粒子在磁场中的圆周运动模型安培力的方向质谱仪安培力的测量回旋加速器安培力的大小--有效长度安培力的平衡问题洛伦兹力的方向速度选择器模型出处：《第一节磁场对通电导线的作用力》P5和《第一节磁场对通电导线的作用力》P11常识1.安培做了通电平行导线间相互作用的实验，证明通电导线间就像磁极和磁极之间一样，也会发生相互作用。2.奥斯特发现电流磁效应。同向电流相互吸引异向电流相互排斥3.英国物理学家狄拉克从理论上预言了电子的反粒子的存在，这个反粒子就是正电子。美国物理学家安德森在宇宙线实验中发现了正电子。4.阿斯顿设计了质谱仪，并用质谱仪发现了氖-20和氖-22，证实了同位素的存在。出处：《第一节磁场对通电导线的作用力》P5磁电式电流表（特殊磁场）磁场是非匀强磁场，但在线圈转动的过程中，线圈处的磁感应强度大小保持不变，线圈受到的安培力大小也不变。出处：《第一节磁场对通电导线的作用力》P2、P6安培力的方向1.在图1.1-10中画出通电导体棒ab所受的安培力的方向。出处：本章A组题P21安培力的方向2.如图1-2所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁体N极附近，磁体的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面。当线圈内通以图示方向的电流后，线圈的运动情况怎样？请用以下两种方法分析：（1）把整个线圈看成一个通电螺线管。（2）把线圈截成许多小段，每小段视为通电直导线，分析磁场对各小段导线的作用力。出处：《第一节磁场对通电导线的作用力》P7安培力的测量1．图1.1-11所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。（1）导出用n、m、l、I表示磁感应强度B的表达式。（2）当n＝9，l＝10.0cm，I＝0.10A，m＝8.78g时，磁感应强度是多少？出处：本章A组题P21安培力的大小--有效长度1.如图1-3所示，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。当在导线中通以电流I时，该V形通电导线受到的安培力为多大？出处：本章A组题P21安培力的平衡问题2.如图1-4所示，质量为m、长为l的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x轴正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。有以下三种磁感应强度方向：（1）沿z轴正方向；（2）沿y轴正方向；（3）沿悬线向上。请判断哪些是可能的，可能时其磁感应强度大小是多少？如果不可能，请说明原因。出处：本章B组题P223.如图1-5所示，金属杆ab的质量为m，长为l，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面为θ角斜向上，结果ab静止于水平导轨上。（1）求金属杆ab受到的摩擦力。（2）求金属杆对导轨的压力。安培力的平衡问题出处：本章B组题P22

安培力的平衡问题出处：《第二节磁场对运动电荷的作用力》P8洛伦兹力的方向1．电流是什么方向？2．偏振线圈的磁场是什么方向？3．试判断图1.2-10所示的带电粒子刚进入磁场时所受到的洛伦兹力的方向。出处：《第二节磁场对运动电荷的作用力》P12速度选择器模型

若粒子带负电，速度选择器能否能正常工作？若粒子从右边的小孔进入，速度选择器能否能正常工作？出处：《第二节磁场对运动电荷的作用力》P12磁流体发电模型一种用磁流体发电的装置如图1.2-12所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。（1）A、B板哪一个是电源的正极?（2）若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，这个发电机的电动势是多大？出处：《第三节带电粒子在匀强磁场中的运动》P14、P15带电粒子在磁场中的圆周运动模型

出处：《第三节带电粒子在匀强磁场中的运动》P16带电粒子在磁场中的圆周运动模型1．已知氚核的质量约为质子质量的3倍，带正电荷，电荷量为一个元电荷；α粒子即氦原子核，质量约为质子质量的4倍，带正电荷，电荷量为e的2倍。现在质子、氚核和α粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动。求下列情况中它们运动的半径之比：（1）它们的速度大小相等。（2）它们由静止经过相同的加速电场加速后进入磁场。2．如图1.3-5所示，一个质量为m、电荷量为q的带负电荷的粒子，不计重力，从x轴上的P点以速度v射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。已知v与x轴成60°角，OP＝a。（1）求匀强磁场的磁感应强度B的大小。（2）求带电粒子穿过第一象限所用的时间。出处：《第四节质谱仪与回旋加速器》P20和本章A组题P21带电粒子在磁场中的圆周运动模型3．如图1.4-4所示，一束电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ＝60°，求电子的比荷和穿越磁场的时间。4.质子和α粒子在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动。求质子的动能和α粒子的动能之比。出处：本章B组题P22带电粒子在磁场中的圆周运动模型

出处：《第四节质谱仪与回旋加速器》P18、P20质谱仪

1.A、B是两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷、不同的质量。为测定它们的质量比，使它们从质谱仪的同一加速电场由静止开始加速，然后沿着与磁场垂直的方向进入同一匀强磁场，打到照相底片上。如果从底片上获知A、B在磁场中运动轨迹的直径之比是1.08∶1，求A、B的质量之比。出处：本章B组题P22质谱仪

出处：《第四节质谱仪与回旋加速器》P19、P20回旋加速器

1.回旋加速器D形盒的半径为r，匀强磁场的磁感应强度为B。一个质量为m、电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为0开始加速。根据回旋加速器的这些数据，估算该粒子离开回旋加速器时获得的动能。2.回旋加