《学霸笔记 同步精讲》第1章 磁场对电流的作用 本章整合（课件）高中物理教科版选择性必修2

(共29张PPT)
本 章 整 合
第一章
2026
内容索引
01
02
知识网络·系统构建
重点题型·归纳剖析
知识网络·系统构建
本章知识可分为两个组成部分。第一部分,安培力及其应用;第二部分,洛伦兹力及其应用。
一、安培力及其应用
安培力及其应用
二、洛伦兹力及其应用
重点题型·归纳剖析
一、
安培力与力学知识的综合应用
通电导体在安培力的作用下可能处于平衡状态,也可能处于运动状态。对导体进行正确的受力分析,是解决该类问题的关键。分析的一般步骤是:
1.明确研究对象,这里的研究对象一般是通电导体。
2.正确进行受力分析并画出导体的受力分析图,必要时画出侧视图、俯视图等。
3.根据受力分析确定通电导体所处的状态或运动过程。
4.运用平衡条件或动力学知识列式求解。
【例题1】 如图所示,光滑导轨与水平面成α角,导轨宽为L。匀强磁场的磁感应强度为B。金属杆长为L,质量为m,水平放在导轨上。当回路总电流为I1时,金属杆正好能静止。
(1)这时B至少多大 B的方向如何
(2)若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上,应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止
【变式训练1】 (多选)如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导体棒,当通以图示方向电流I时,欲使导体棒静止在斜面上,可加一平行于纸面的匀强磁场,当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中,下列说法正确的是(　　)
A.此过程中磁感应强度B逐渐增大
B.此过程中磁感应强度B先减小后增大
C.此过程中磁感应强度B的最小值为
D.此过程中磁感应强度B的最大值为
AC
二、
带电粒子在有界磁场中的运动
2.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的问题分析
(1)圆心的确定:①入、出方向垂线的交点;②入或出方向垂线与弦的中垂线的交点。
(2)半径的确定:利用几何知识解直角三角形。做题时一定要作好辅助线,由圆的半径和其他几何边构成直角三角形。注意圆心角α等于粒子速度转过的偏向角φ,且等于弦切角θ的2倍,如图所示,φ=α=2θ。
3.几个有用的结论
(1)粒子进入单边磁场时,进、出磁场具有对称性,如图(a)、(b)、(c)所示。
(a)
(b)
(c)
(d)
(2)在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出,如图(d)所示。
(3)当速率一定时,粒子运动的弧长越长,圆心角越大,运动时间越长。
【例题2】 在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示。一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿-x方向射入磁场,它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出。
(1)请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷 。
(2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应
强度的大小变为B',该粒子仍从A处以相同的速度
射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射
方向改变了60°角,求磁感应强度B'多大 此次粒子
在磁场中运动所用时间t是多少
【变式训练2】 下图是比荷相同的a、b两粒子从O点垂直匀强磁场进入正方形区域的运动轨迹,则(　　)
A.a的质量比b的质量大
B.a带正电荷、b带负电荷
C.a在磁场中的运动速率比b的大
D.a在磁场中的运动时间比b的长
C
三、
带电粒子在叠加场中的运动
1.弄清叠加场的组成。
2.进行受力分析。
3.确定带电粒子的运动状态,注意运动情况和受力情况的结合。
4.画出粒子运动轨迹,灵活选择不同的运动规律。
(1)当带电粒子在叠加场中做匀速直线运动时,根据受力平衡列方程求解。
(2)当带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动时,一定是电场力和重力平衡,洛伦兹力提供向心力,应用平衡条件和牛顿运动定律分别列方程求解。
(3)当带电粒子做复杂曲线运动时,一般用动能定理或能量守恒定律求解。
5.记住三点:(1)受力分析是基础;
(2)运动过程分析是关键;
(3)根据不同的运动过程及物理模型,选择合适的规律列方程。
【例题3】 一带电微粒在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做匀速圆周运动。
(1)该带电微粒的电性
(2)该带电微粒的旋转方向
(3)若已知圆的半径为r,电场强度的大小为E,磁感应强度的大小为B,重力加速度为g,则线速度为多大
答案:(1)负电荷　(2)逆时针　(3)
【变式训练3】 如图所示,竖直平面内,匀强电场方向水平向右,匀强磁场方向垂直于纸面向里,一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v与磁场方向垂直,与电场方向成45°角射入复合场中,恰能做匀速直线运动,求电场强度E和磁感应强度B的大小。(重力加速度为g)
四、
带电粒子在组合场中的运动
1.这类问题往往是粒子依次通过几个并列的场,如电场与磁场并列;其运动性质随区域场的变化而变化。
2.解题时要弄清楚场的性质、场的方向、强弱、范围等。
3.要进行正确的受力分析,确定带电粒子的运动状态。
4.分析带电粒子的运动过程,画出运动轨迹是解题的关键。
5.解题技巧:组合场中电场和磁场是各自独立的,计算时可以单独使用带电粒子在电场或磁场中的运动公式来列式处理。电场中常有两种运动方式:加速或偏转;而匀强磁场中,带电粒子常做匀速圆周运动。
【例题4】 如图所示,平面直角坐标系xOy中,第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第四象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点与y轴正方向成60°角射出磁场,不计粒子重力,求:
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R;
(2)匀强电场的电场强度大小E。
(a)
(b)
【变式训练4】 在平面直角坐标系xOy中,第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第四象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,如图所示。不计粒子重力。
(1)求M、N两点间的电势差UMN。
(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径r。
(3)求粒子从M点运动到P点的总时间t。
答案:(1)　(2)　(3)
解析:(1)设粒子过N点时的速度为v,有=cos θ
故v=2v0
粒子从M点运动到N点的过程,有
qUMN=mv2-
UMN=。
(2)粒子在磁场中以O'为圆心做匀速圆周运动,半径为O'N,
有qvB=
r=。
(3)由几何关系得lON=rsin θ
设粒子在电场中运动的时间为t1,有lON=v0t1
t1=
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T=
设粒子在磁场中运动的时间为t2,有
t2=T
t2=
t=t1+t2
t=。