高中物理人教版选修1-1课件：第二章 磁场 本章整合14张PPT
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修1-1课件：第二章 磁场 本章整合14张PPT |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 589.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-08 16:15:11 | ||
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文档简介
(共14张PPT)
本章整合
专题一
专题二
专题三
专题四
专题一 洛伦兹力与安培力、静电力的区别和联系
1.安培力是洛伦兹力的宏观表现,所以洛伦兹力的方向与安培力的方向一样,可由左手定则判定。
判定洛伦兹力方向时,要注意F垂直于v和B所决定的平面。
2.当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度B的方向平行时,运动电荷不受洛伦兹力作用,仍以初速度做匀速直线运动。
在磁场中静止的电荷不受洛伦兹力作用。
3.洛伦兹力对运动电荷不做功,由于洛伦兹力F始终与电荷运动速度v的方向垂直,不论电荷做什么运动,也不论电荷的运动轨迹是什么样的,F只改变v的方向,并不改变v的大小,所以洛伦兹力对运动电荷不做功。
专题一
专题二
专题三
专题四
4.洛伦兹力与静电力的比较
专题一
专题二
专题三
专题四
【例1】如图所示,匀强磁场方向水平向里,匀强电场方向竖直向下,有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域,则( )
A.若电子从右向左飞入,电子也沿直线运动
B.若电子从右向左飞入,电子将向上偏转
C.若电子从右向左飞入,电子将向下偏转
D.若电子从左向右飞入,电子也沿直线运动
解析:若电子从右向左飞入,静电力向上,洛伦兹力也向上,所以向上偏转,选项B正确。若电子从左向右飞入,静电力向上,洛伦兹力向下。由题意知,对正电荷静电力与洛伦兹力相等,对电子二者也相等,所以电子从左向右飞,做匀速直线运动。
答案:BD
专题一
专题二
专题三
专题四
专题二 通电导体在安培力作用下的运动问题
解决判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动,关键是要清楚磁场分布。常用的解题方法有以下几种:电流元分析法、特殊位置分析法、等效分析法、推论分析法。
专题一
专题二
专题三
专题四
【例2】 如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近。磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通过图中所示方向的电流后,判断线圈如何运动。
解析:方法一:可以把圆形线圈分成很多小段。每一小段可以看作一段直线电流。取其中的上下两小段分析,其截面图和受安培力的情况如图所示。根据其中心对称性可知:线圈所受安培力的合力水平向左。故线圈向磁铁运动。
专题一
专题二
专题三
专题四
方法二:图中环形电流可等效为一个小磁针,如图1所示,所以磁铁和线圈相互吸引,线圈将向磁铁运动。我们还可以将图中的条形磁铁等效为环形电流,根据安培定则,其等效电流方向如图2所示,由同向平行电流相互吸引可知:磁铁和线圈相互吸引,线圈将向磁铁运动。
答案:向左运动
专题一
专题二
专题三
专题四
专题三 仅在洛伦兹力作用下粒子的圆周运动
因为洛伦兹力F始终与速度v垂直,即F只改变速度方向而不改变速度的大小,所以运动电荷垂直于磁感线进入磁场仅受洛伦兹力作用时,一定做匀速圆周运动,可从下面两方面进行分析:
1.v、ω、T、F、r的分析方法:常用方程F向心=F洛进行讨论,
2.圆心、半径及时间的确定方法:
(1)因F洛指向圆心,故找出轨迹中任两点的F洛的指向,其延长线的交点即是圆心。
(2)用几何知识求得半径大小。
专题一
专题二
专题三
专题四
【例3】 如图所示,一束电子(电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场,穿过磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为30°。求:
(1)电子的质量m。
(2)电子在磁场中的运动时间t。
专题一
专题二
专题三
专题四
专题一
专题二
专题三
专题四
专题四 磁场与力学知识的综合
磁场问题的综合性题目往往与力学知识相结合。磁、力综合题与纯力学题相比,物体只是多受到一个安培力或洛伦兹力的作用,解决问题的思维程序和方法与纯力学题相同。正确解决问题的前提仍是进行受力分析、运动分析,在此基础上再选用力学知识、规律作出判断,或列出方程求解。
特别注意:(1)磁场中的许多题目是空间问题,所以要选择合适的剖面画出平面受力图。
(2)洛伦兹力大小、方向与运动速度v有关,反过来洛伦兹力又影响运动状态,因此要用动态的观点分析受力和运动。
专题一
专题二
专题三
专题四
【例4】 质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的金属导轨上,如图所示。已知导体与导轨间的动摩擦因数为μ,在如图所加各种磁场中,导体均静止,则导体与导轨间摩擦力为零的可能情况是( )
专题一
专题二
专题三
专题四
解析:要使静摩擦力为零,如果FN=0,必有Ff=0。选项B中安培力的方向竖直向上,与重力的方向相反,可能使FN=0,是正确的。如果FN≠0,则导体除受静摩擦力Ff以外的其他力的合力只要为零,那么Ff=0。选项A中,导体所受到的重力G、支持力FN及安培力F安三力合力可能为零,则导体所受静摩擦力可能为零。选项C、D中,从导体所受到的重力G、支持力FN及安培力F安三力的方向分析,合力不可能为零,所以导体所受静摩擦力不可能为零。故正确的选项应为A、B。
答案:AB
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专题一
专题二
专题三
专题四
专题一 洛伦兹力与安培力、静电力的区别和联系
1.安培力是洛伦兹力的宏观表现,所以洛伦兹力的方向与安培力的方向一样,可由左手定则判定。
判定洛伦兹力方向时,要注意F垂直于v和B所决定的平面。
2.当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度B的方向平行时,运动电荷不受洛伦兹力作用,仍以初速度做匀速直线运动。
在磁场中静止的电荷不受洛伦兹力作用。
3.洛伦兹力对运动电荷不做功,由于洛伦兹力F始终与电荷运动速度v的方向垂直,不论电荷做什么运动,也不论电荷的运动轨迹是什么样的,F只改变v的方向,并不改变v的大小,所以洛伦兹力对运动电荷不做功。
专题一
专题二
专题三
专题四
4.洛伦兹力与静电力的比较
专题一
专题二
专题三
专题四
【例1】如图所示,匀强磁场方向水平向里,匀强电场方向竖直向下,有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域,则( )
A.若电子从右向左飞入,电子也沿直线运动
B.若电子从右向左飞入,电子将向上偏转
C.若电子从右向左飞入,电子将向下偏转
D.若电子从左向右飞入,电子也沿直线运动
解析:若电子从右向左飞入,静电力向上,洛伦兹力也向上,所以向上偏转,选项B正确。若电子从左向右飞入,静电力向上,洛伦兹力向下。由题意知,对正电荷静电力与洛伦兹力相等,对电子二者也相等,所以电子从左向右飞,做匀速直线运动。
答案:BD
专题一
专题二
专题三
专题四
专题二 通电导体在安培力作用下的运动问题
解决判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动,关键是要清楚磁场分布。常用的解题方法有以下几种:电流元分析法、特殊位置分析法、等效分析法、推论分析法。
专题一
专题二
专题三
专题四
【例2】 如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近。磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通过图中所示方向的电流后,判断线圈如何运动。
解析:方法一:可以把圆形线圈分成很多小段。每一小段可以看作一段直线电流。取其中的上下两小段分析,其截面图和受安培力的情况如图所示。根据其中心对称性可知:线圈所受安培力的合力水平向左。故线圈向磁铁运动。
专题一
专题二
专题三
专题四
方法二:图中环形电流可等效为一个小磁针,如图1所示,所以磁铁和线圈相互吸引,线圈将向磁铁运动。我们还可以将图中的条形磁铁等效为环形电流,根据安培定则,其等效电流方向如图2所示,由同向平行电流相互吸引可知:磁铁和线圈相互吸引,线圈将向磁铁运动。
答案:向左运动
专题一
专题二
专题三
专题四
专题三 仅在洛伦兹力作用下粒子的圆周运动
因为洛伦兹力F始终与速度v垂直,即F只改变速度方向而不改变速度的大小,所以运动电荷垂直于磁感线进入磁场仅受洛伦兹力作用时,一定做匀速圆周运动,可从下面两方面进行分析:
1.v、ω、T、F、r的分析方法:常用方程F向心=F洛进行讨论,
2.圆心、半径及时间的确定方法:
(1)因F洛指向圆心,故找出轨迹中任两点的F洛的指向,其延长线的交点即是圆心。
(2)用几何知识求得半径大小。
专题一
专题二
专题三
专题四
【例3】 如图所示,一束电子(电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场,穿过磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为30°。求:
(1)电子的质量m。
(2)电子在磁场中的运动时间t。
专题一
专题二
专题三
专题四
专题一
专题二
专题三
专题四
专题四 磁场与力学知识的综合
磁场问题的综合性题目往往与力学知识相结合。磁、力综合题与纯力学题相比,物体只是多受到一个安培力或洛伦兹力的作用,解决问题的思维程序和方法与纯力学题相同。正确解决问题的前提仍是进行受力分析、运动分析,在此基础上再选用力学知识、规律作出判断,或列出方程求解。
特别注意:(1)磁场中的许多题目是空间问题,所以要选择合适的剖面画出平面受力图。
(2)洛伦兹力大小、方向与运动速度v有关,反过来洛伦兹力又影响运动状态,因此要用动态的观点分析受力和运动。
专题一
专题二
专题三
专题四
【例4】 质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的金属导轨上,如图所示。已知导体与导轨间的动摩擦因数为μ,在如图所加各种磁场中,导体均静止,则导体与导轨间摩擦力为零的可能情况是( )
专题一
专题二
专题三
专题四
解析:要使静摩擦力为零,如果FN=0,必有Ff=0。选项B中安培力的方向竖直向上,与重力的方向相反,可能使FN=0,是正确的。如果FN≠0,则导体除受静摩擦力Ff以外的其他力的合力只要为零,那么Ff=0。选项A中,导体所受到的重力G、支持力FN及安培力F安三力合力可能为零,则导体所受静摩擦力可能为零。选项C、D中,从导体所受到的重力G、支持力FN及安培力F安三力的方向分析,合力不可能为零,所以导体所受静摩擦力不可能为零。故正确的选项应为A、B。
答案:AB