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第一章 安培力與洛倫茲力——高二物理人教版（2019）期末復(fù)習(xí)知識(shí)大盤點(diǎn)
第一部分：單元學(xué)習(xí)目標(biāo)整合
內(nèi)容概述：
本章是在前面學(xué)習(xí)磁場(chǎng)知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)兩種磁場(chǎng)力一安培力和洛倫茲力，建立勻強(qiáng)磁場(chǎng)模型分析帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題，了解安培力和洛倫茲力在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。
重點(diǎn) ①安培力
②洛倫茲力
③帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)
難點(diǎn) ①帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
第二部分：經(jīng)典例題復(fù)盤
例1.將一個(gè)半徑為R、由粗細(xì)均勻的同種材料制成的導(dǎo)電金屬圓環(huán)放置在粗糙的水平桌面上.在桌面上方施加豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示（俯視圖）.是圓環(huán)上的四等分點(diǎn)，現(xiàn)將金屬圓環(huán)上a、d兩點(diǎn)接入電路中，電路中的電流為I，金屬圓環(huán)質(zhì)量為m，且始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度為g，則( )
A.金屬圓環(huán)受到的安培力大小為0
B.金屬圓環(huán)受到的安培力大小為
C.金屬圓環(huán)對(duì)桌面的壓力大小為
D.金屬圓環(huán)對(duì)桌面的摩擦力大小為
答案：D
解析：a、d兩點(diǎn)接入電路后，金屬圓環(huán)可看成與兩部分并聯(lián)，兩部分電阻之比為3:1，故流過的電流之比為1:3，有效長度均為，根據(jù)左手定則可知，金屬圓環(huán)兩部分所受安培力方向相同，則金屬圓環(huán)所受安培力大小為，故A、B錯(cuò)誤.由平衡條件及牛頓第三定律得，金屬圓環(huán)對(duì)桌面的摩擦力大小為，金屬圓環(huán)對(duì)桌面的壓力大小為，故C錯(cuò)誤，D正確.
例2.南極科考人員使用磁強(qiáng)計(jì)測(cè)定地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.其原理可簡化為如圖所示模型，電路中有一段長方體的金屬導(dǎo)體，長、寬、高分別為a、b、c，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體中電流沿x軸正方向，大小為I.已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，自由電子的定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)，測(cè)出的金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)表面間電壓為U，則( )
A.金屬導(dǎo)體的前表面電勢(shì)較高
B.地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
C.自由電子定向移動(dòng)的速度大小為
D.元件中每個(gè)自由電子所受洛倫茲力的大小為
答案：D
解析：根據(jù)左手定則可知，電子受到的洛倫茲力指向前表面，則電子向前表面偏轉(zhuǎn)，金屬導(dǎo)體的前表面電勢(shì)較低，故A錯(cuò)誤；根據(jù)電流微觀表達(dá)式可得，解得自由電子定向移動(dòng)的速度大小為，故C錯(cuò)誤；根據(jù)平衡條件可得，解得地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，故B錯(cuò)誤，D正確.
例3.如圖所示，在理想的虛線邊界內(nèi)有范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，段水平，段豎直，且.在紙面內(nèi)大量質(zhì)子從a點(diǎn)垂直于ab以不同速率射入磁場(chǎng)，不計(jì)質(zhì)子間的相互作用力和重力，則從邊界de垂直射出的質(zhì)子與在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長的質(zhì)子的速率之比為( )
A.3:2 B.36:13 C.9:4 D.36:17
答案：B
解析：畫出質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，設(shè)bc長度為2L，則，從邊界de垂直射出的質(zhì)子，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中1所示，圓心為，由幾何關(guān)系可知，由幾何知識(shí)知，當(dāng)質(zhì)子過c點(diǎn)時(shí)，質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角最大，在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中2所示，圓心為，設(shè)半徑為，則有，可得，由，可得，所以從邊界de垂直射出的質(zhì)子與在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長的質(zhì)子的速率之比為，故選B.
例4.如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在圓周上的P點(diǎn)有一個(gè)粒子源，可以在的范圍內(nèi)垂直磁場(chǎng)方向向圓形區(qū)域右半部分發(fā)射速度大小相等的同種粒子.已知粒子質(zhì)量為m、帶電荷量為、速度大小為，其中以角射入磁場(chǎng)的粒子恰好垂直于直徑PQ方向射出磁場(chǎng)區(qū)域.不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用力，下列說法正確的是( )
A.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
B.粒子射出磁場(chǎng)邊界時(shí)的速度方向不可能平行
C.粒子在磁場(chǎng)邊界的出射點(diǎn)分布在四分之一圓周上
D.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間為
答案：A
解析：以角射入磁場(chǎng)的粒子恰好垂直于直徑PQ方向射出磁場(chǎng)區(qū)域，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系知，四邊形為菱形，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為R，由可得，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，A正確；因?yàn)榱Ｗ幼鰣A周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑與磁場(chǎng)區(qū)域半徑相等，故粒子射出磁場(chǎng)邊界時(shí)的速度方向平行，B錯(cuò)誤；沿半徑方向入射的粒子出射點(diǎn)距P點(diǎn)的高度為R，以角射入磁場(chǎng)的粒子偏轉(zhuǎn)150°，出射點(diǎn)距P點(diǎn)的高度為，故粒子在磁場(chǎng)邊界的出射點(diǎn)分布不到四分之一圓周，C錯(cuò)誤；以角射入磁場(chǎng)的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長，根據(jù)幾何關(guān)系知，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角為150°，故粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，D錯(cuò)誤.
例5.如圖所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間的距離，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng).現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量的導(dǎo)體棒ab垂直放在金屬導(dǎo)軌上，當(dāng)接通電源后，導(dǎo)軌中通過的電流，導(dǎo)體棒ab恰好靜止，g取.已知，，求：
（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小；
（2）若突然只將磁場(chǎng)方向變?yōu)樨Q直向上，其他條件不變，則磁場(chǎng)方向改變后的瞬間，導(dǎo)體棒ab的加速度大小.
答案：（1）0.4 T
（2）
解析：（1）導(dǎo)體棒ab靜止時(shí)受力情況如圖甲所示，根據(jù)平衡條件得，而，解得.
（2）改變磁場(chǎng)方向后，導(dǎo)體棒ab受力情況如圖乙所示，根據(jù)牛頓第二定律得，其中，解得.
例6.如圖所示，在直角坐標(biāo)系xOy中，x軸的上方存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，x軸的下方存在垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子以初速度從y軸上的A點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，從x軸上的B點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，然后經(jīng)O點(diǎn)再次回到電場(chǎng).已知兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為（0，l）、（，0），不計(jì)粒子重力，求：
（1）電場(chǎng)強(qiáng)度的大小；
（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.
答案：（1）
（2）
解析：（1）帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示.
帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，則有，
聯(lián)立解得.
（2）帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，沿y軸方向有，解得，
則帶電粒子從B點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小，方向與x軸正方向成45°角，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有，
由幾何關(guān)系知，
聯(lián)立解得.
第三部分：重難知識(shí)易混易錯(cuò)
一、安培力的方向
1.安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I的方向關(guān)系
(1)已知I、B的方向，可用左手定則確定F的方向；
(2)已知F、B的方向，導(dǎo)線位置確定時(shí)，可確定I的方向；
(3)已知F、I的方向，不能唯一確定B的方向。
2.左手定則與安培定則的比較
二、安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向的判定
1.電流元分析法：把熱段導(dǎo)體的電流等效為多段直線電流元，先用左手定則判斷出每一小段電流元所受安培力的方向，進(jìn)而判斷出整段導(dǎo)體所受合力的方向，最后確定運(yùn)動(dòng)方向。
2等效分析法：環(huán)形電流可以等效為小磁針，通電螺線管可以等效為條形磁鐵。
3利用結(jié)論分析法：
(1)兩直線電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，電流方向相同時(shí)相互吸引，方向相反時(shí)相互排斥。
(2)兩電流不平行時(shí)有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且方向相同的趨勢(shì)。
三、對(duì)安培力公式的理解
1.公式適用條件：導(dǎo)線L所處的磁場(chǎng)應(yīng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)；在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，公式僅適用于很短的通電導(dǎo)線(我們把這樣的直線電流稱為直線電流元)。
2.對(duì)導(dǎo)線長度的理解
(1)對(duì)于彎曲的導(dǎo)線來說，公式中的為導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向的等效長度。如圖1-1-3甲所示，半徑為的半圓形導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直放置，當(dāng)導(dǎo)線中通以電流I時(shí)，導(dǎo)線的等效長度為2r，故安培力。彎曲導(dǎo)線的等效長度為連接兩端點(diǎn)的直線的長度(如圖乙)，相應(yīng)的電流沿由始端流向末端。
（2）如圖1-1-4所示，對(duì)任意形狀的閉合平面線圈，當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，線圈的等效長度，故通電后再勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受安培力的矢量和一定為零。
3.安培力的疊加
當(dāng)導(dǎo)體受到n個(gè)安培力時(shí)，則導(dǎo)體所受的安培力為這n個(gè)安培力的矢量和。
四、安培力與洛倫茲力的比較
五、帶電粒子在電磁復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
1.速度選擇器
如圖1-2-1所示，忽略帶電粒子的重力時(shí)，帶電粒子沿虛線做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，則由得。即選擇出速度的粒子，跟粒子的電性、電荷量和質(zhì)量無關(guān)。
需要注意的是，帶負(fù)電的粒子以速度從左邊進(jìn)入，也可勻速通過這個(gè)選擇器，但是，若該粒子從右邊進(jìn)入，就不能沿虛線通過了。
2.磁流體發(fā)電機(jī)
磁流體發(fā)電機(jī)發(fā)電原理圖如圖1-2-2所示。
設(shè)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)速度為v，帶電荷量為q，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，M、N極板間距離為d，極板間電壓為U，當(dāng)粒子(不計(jì)重力）勻速直線通過時(shí)，據(jù)，有得。根據(jù)外電路斷開時(shí)，電源電動(dòng)勢(shì)的大小等于路端電壓，故此磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為。
3.電磁流量計(jì)
工作原理：如圖1-2-3所示，圓柱形導(dǎo)管直徑為d，由非磁性材料制成，導(dǎo)電液體在管中向左流動(dòng)，導(dǎo)電液體中的自由電荷(正、負(fù)離子，不計(jì)重力)在洛倫茲力的作用下縱向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢(shì)差，形成電場(chǎng)，當(dāng)自由電荷所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，a、b間的電勢(shì)差就保持穩(wěn)定，即：，所以，因此液體流量。
4.霍爾效應(yīng)
如圖1-2-4所示，高度為h、厚度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它且磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A'之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。穩(wěn)定后，電勢(shì)差U與磁感應(yīng)強(qiáng)度B及導(dǎo)電粒子定向移動(dòng)速度的關(guān)系： ，得。
注意：當(dāng)導(dǎo)體板為金屬導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)電粒子為電子，電子定向移動(dòng)速度方向與電流方向相反，圖1-2-4中若電流方向自左而右，電子仍向?qū)w上側(cè)面匯集，導(dǎo)致上側(cè)面電勢(shì)低于下側(cè)面電勢(shì)。(霍爾元件在傳感器一章學(xué)習(xí))
六、帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題的分析方法
1.圓心的確定
圓心一定在速度方向垂直的直線上。圓心位置的確定通常有一下兩種基本方法：
(1)已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓心(如圖1-3-1甲所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))。
已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓心（如圖乙所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn)）。
2.運(yùn)動(dòng)半徑的三種常見求法
(1)根據(jù)半徑公式求解。
(2)根據(jù)勾股定理求解。如圖1-3-2中，若已知出射點(diǎn)相對(duì)于入射點(diǎn)側(cè)移了x，磁場(chǎng)的寬度為d，則有：。
(3)根據(jù)三角函數(shù)求解。如圖1-3-2中，若已知出射速度方向與入射速度方向的夾角為θ，磁場(chǎng)的寬度為d，則有。
3.角度的三個(gè)關(guān)系
(1)粒子速度的偏向角等于回旋角(圓心角)，并等于AB弦與切線的夾角(弦切角θ)的2倍，如圖1-3-3甲所示，即。
(2)相對(duì)的弦切角θ相等，與相鄰的弦切角互補(bǔ)，即，如圖甲所示。
(3)進(jìn)出同一直線邊界時(shí)速度方向與該直線邊界的夾角相等，如圖乙所示。
4.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定
(1)利用回旋角(圓心角)與弦切角θ的關(guān)系，或者利用四邊形的內(nèi)角和等于計(jì)算圓心角的大小。若用角度表示，則；若用弧度表示，則，求出粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
(2)利用粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的弧長s和速度v求解。
易錯(cuò)題：
一、對(duì)洛倫茲力特點(diǎn)把握不清，出現(xiàn)錯(cuò)解
1.如圖，光滑半圓形軌道與光滑曲面軌道在B處平滑連接，前者置于水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一帶正電小球從A靜止釋放，且能沿軌道前進(jìn)，并恰能通過半圓形軌道最高點(diǎn)C。現(xiàn)若撤去磁場(chǎng)，使球從靜止釋放仍能恰好通過半圓形軌道最高點(diǎn)，則釋放高度H′與原釋放高度H的關(guān)系是 （ ）
A．H′H D．無法確定
答案：A
解析：有磁場(chǎng)時(shí)恰好通過最高點(diǎn)：，無磁場(chǎng)時(shí)恰好通過最高點(diǎn)時(shí)：，所以，因?yàn)槁鍌惼澚Σ蛔龉Γ鶕?jù)機(jī)械能守恒可知：，故A正確。
2.如圖所示，兩個(gè)半徑相同的半圓形軌道分別豎直放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中，軌道兩端高度相同，軌道是光滑的，兩個(gè)相同的帶正電小球同時(shí)從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放，為軌道的最低點(diǎn)，下列說法正確的是( )
A.兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度的大小關(guān)系為
B.兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)它們的彈力的大小關(guān)系為
C.小球第一次到達(dá)M點(diǎn)的時(shí)間大于小球第一次到達(dá)N點(diǎn)的時(shí)間
D.在磁場(chǎng)中小球能到達(dá)軌道的另一端，在電場(chǎng)中不能
答案：ABD
解析：在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的小球，磁場(chǎng)力對(duì)小球不做功，整個(gè)過程中小球的機(jī)械能守恒，而在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的小球，電場(chǎng)力對(duì)小球做負(fù)功，到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度較小，所以在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長，A正確，C錯(cuò)誤；對(duì)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的小球，在最低點(diǎn)進(jìn)行受力分析可知，解得，對(duì)在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的小球，在最低點(diǎn)受力分析可知，解得，因?yàn)椋傻茫蔅正確；在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的小球，磁場(chǎng)力對(duì)小球不做功，整個(gè)過程中小球的機(jī)械能守恒，所以小球可以到達(dá)軌道的另一端，而在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的小球，電場(chǎng)力對(duì)小球做負(fù)功，所以小球在到達(dá)軌道另一端之前速度就減為零了，故D正確。
二、考慮問題不全面出現(xiàn)漏解
3.如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一個(gè)與水平面成角的導(dǎo)電滑軌,滑軌上放置一個(gè)可自由移動(dòng)的金屬桿。已知接在滑軌中的電源電動(dòng)勢(shì),內(nèi)阻不計(jì)。桿長,質(zhì)量,桿與滑軌間的動(dòng)摩擦因數(shù),滑軌與以桿的電阻忽略不計(jì)。求:要使以桿在滑軌上保持靜止,滑動(dòng)變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)變化 (g取,,,可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
答案：
解析：分別畫出桿在恰好不下滑和恰好不上滑這兩種情況下的受力分析圖,如圖所示。
當(dāng)桿恰好不下滑時(shí),如圖甲所示。由平衡條件得
沿斜面方向,
垂直斜面方向,
而,解得。
當(dāng)桿恰好不上滑時(shí),如圖乙所示。由平衡條件得
沿斜面方向,
垂直斜面方向,
而,解得。
所以，要使桿保持靜止,R的取值范圍是。
三、不明白電磁儀器工作原理導(dǎo)致錯(cuò)解
4.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示。設(shè)D形盒半徑為R。若用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻交流電頻率為f。忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，則下列說法正確的是( )
A.質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過
B.質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場(chǎng)的電壓大小有關(guān)
C.高頻電源產(chǎn)生的電流只能是矩形交變電流，不能是正弦式交變電流
D.不改變B和f，該回旋加速器也能用于加速α粒子
答案：A
解析：由，可得質(zhì)子被加速后的最大速度為，與加速電場(chǎng)的電壓大小無關(guān)，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；高頻電源產(chǎn)生的電流可以是正弦式交變電流，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；要加速α粒子，高頻交流電周期必須變?yōu)棣亮Ｗ釉谄渲凶鰣A周運(yùn)動(dòng)的周期，即，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
第四部分：核心素養(yǎng)對(duì)接高考
單元核心素養(yǎng)
①物理觀念：能認(rèn)識(shí)安培力和洛倫茲力的內(nèi)涵，會(huì)計(jì)算安培力和各倫茲力的大小，并會(huì)判斷其方向，能用洛倫茲力分析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)；能運(yùn)用洛倫茲力解釋一些自然現(xiàn)象，說明磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)的應(yīng)用。具有與安培力和洛倫茲力等相關(guān)的比較清晰的運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念。
②科學(xué)思維：能用磁感線與勻強(qiáng)磁場(chǎng)等模型分析安培力與洛倫茲力問題；能比較安培力與洛倫茲力，能從宏觀到微觀進(jìn)行推理能分析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問題；能用與安培力和洛倫茲力相關(guān)的證據(jù)解釋一些物理現(xiàn)象；能對(duì)已有結(jié)論提出質(zhì)疑，能采用不同方式解決物理問題。
③科學(xué)探究：能分析物理現(xiàn)象，提出有針對(duì)性的物理問題；能調(diào)研電磁技術(shù)中關(guān)于安培力與洛倫茲力的應(yīng)用；能處理收集的信息，發(fā)現(xiàn)特點(diǎn)，形成結(jié)論；能與其他人交流、分享調(diào)研的過程與結(jié)果。
④科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：能認(rèn)識(shí)回旋加速器和質(zhì)譜儀等對(duì)人類探索未知領(lǐng)域的重要性，知道科學(xué)發(fā)展對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的依賴性；在合作中實(shí)事求是，既能堅(jiān)持觀點(diǎn)又能修正錯(cuò)誤；能認(rèn)識(shí)磁技術(shù)應(yīng)用對(duì)人類生活的影響，了解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的關(guān)系。
對(duì)接高考
1.【2023江蘇卷】如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。L形導(dǎo)線通以恒定電流I，放置在磁場(chǎng)中。已知ab邊長為，與磁場(chǎng)方向垂直，bc邊長為l，與磁場(chǎng)方向平行。該導(dǎo)線受到的安培力為( )
A.0 B. C. D.
2.【2023海南卷】如圖所示，帶正電的小球豎直向下射入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)和受力說法正確的是( )
A.小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的洛倫茲力水平向右
B.小球運(yùn)動(dòng)過程中的速度不變
C.小球運(yùn)動(dòng)過程的加速度保持不變
D.小球受到的洛倫茲力對(duì)小球做正功
3.【2023湖南卷】如圖，真空中有區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，區(qū)域Ⅰ中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向下（與紙面平行），磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，等腰直角三角形CGF區(qū)域（區(qū)域Ⅱ）內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外。圖中三點(diǎn)在同一直線上，AO與GF垂直，且與電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向均垂直。A點(diǎn)處的粒子源持續(xù)將比荷一定但速率不同的粒子射入?yún)^(qū)域Ⅰ中，只有沿直線AC運(yùn)動(dòng)的粒子才能進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ。若區(qū)域Ⅰ中電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，則粒子從CF的中點(diǎn)射出，它們?cè)趨^(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為。若改變電場(chǎng)或磁場(chǎng)強(qiáng)弱，能進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ中的粒子在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，不計(jì)粒子的重力及粒子之間的相互作用，下列說法正確的是( )
A.若僅將區(qū)域Ⅰ中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)椋瑒t
B.若僅將區(qū)域Ⅰ中電場(chǎng)強(qiáng)度大小變?yōu)椋瑒t
C.若僅將區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)椋瑒t
D.若僅將區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)椋瑒t
4.【2023全國乙卷】如圖，一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面（xOy平面）向里，磁場(chǎng)右邊界與x軸垂直。一帶電粒子由O點(diǎn)沿x正向入射到磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)另一側(cè)的S點(diǎn)射出，粒子離開磁場(chǎng)后，沿直線運(yùn)動(dòng)打在垂直于x軸的接收屏上的P點(diǎn)；與屏的距離為，與x軸的距離為a。如果保持所有條件不變，在磁場(chǎng)區(qū)域再加上電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，該粒子入射后則會(huì)沿x軸到達(dá)接收屏。該粒子的比荷為( )
A. B. C. D.
5.【2023全國甲卷】光滑剛性絕緣圓筒內(nèi)存在著平行于軸的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，筒上P點(diǎn)開有一個(gè)小孔，過P的橫截面是以O(shè)為圓心的圓，如圖所示。一帶電粒子從P點(diǎn)沿PO射入，然后與筒壁發(fā)生碰撞。假設(shè)粒子在每次碰撞前、后瞬間，速度沿圓上碰撞點(diǎn)的切線方向的分量大小不變，沿法線方向的分量大小不變、方向相反；電荷量不變。不計(jì)重力。下列說法正確的是( )
A.粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可能通過圓心O
B.最少經(jīng)2次碰撞，粒子就可能從小孔射出
C.射入小孔時(shí)粒子的速度越大，在圓內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短
D.每次碰撞后瞬間，粒子速度方向一定平行于碰撞點(diǎn)與圓心O的連線
答案以及解析
1.答案：C
解析：
2.答案：A
解析：小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向豎直向下，由左手定則可知，小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的洛倫茲力方向水平向右，A對(duì)；小球運(yùn)動(dòng)過程中，受重力和洛倫茲力的作用，且合力不為零，所以小球運(yùn)動(dòng)過程中的速度變化，B錯(cuò)；小球受到的重力不變，洛倫茲力時(shí)刻變化，則合力時(shí)刻變化，加速度時(shí)刻變化，C錯(cuò)；洛倫茲力永不做功，D錯(cuò)。
3.答案：D
解析：粒子在Ⅰ中粒子在Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為，所用時(shí)間，僅將變?yōu)閺腃F的四等分點(diǎn)處豎直向下射出，僅將E變?yōu)閺腇點(diǎn)豎直向下射出，粒子在區(qū)域Ⅱ中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1所示，粒子轉(zhuǎn)過的圓心角均為90°，粒子在Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間仍為，AB錯(cuò)。僅將Ⅱ中磁場(chǎng)變?yōu)榘霃剑Ｗ訌腛F邊離開，如圖2所示→對(duì)應(yīng)圓心角的正弦值粒子轉(zhuǎn)過圓心角粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間，C錯(cuò)。僅將Ⅱ中磁場(chǎng)變?yōu)榘霃剑Ｗ訌腛F邊離開，如圖3所示→對(duì)應(yīng)圓心角的正弦值粒子轉(zhuǎn)過圓心角粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間，D對(duì)。
4.答案：A
解析：帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示
A對(duì)，BCD錯(cuò)。
5.答案：BD
解析：假設(shè)粒子帶負(fù)電，作出粒子在圓筒中的幾種可能的運(yùn)動(dòng)情況。如圖1所示，由幾何關(guān)系可知，所以，又粒子沿直徑射入，，則，則每次碰撞后瞬間，粒子速度方向一定平行于碰撞點(diǎn)與圓心O的連線，D對(duì)；粒子在圓筒中先做圓周運(yùn)動(dòng)，與圓筒碰后速度反向，繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)，粒子第一次與筒壁碰撞的運(yùn)動(dòng)過程中軌跡不過圓心，之后軌跡也不可能過圓心，A錯(cuò)；粒子最少與圓筒碰撞2次，就可能從小孔射出，如圖2所示，B對(duì)；根據(jù)可知，，則射入小孔時(shí)粒子的速度越大，粒子的軌跡半徑越大，與圓筒碰撞次數(shù)可能會(huì)增多，在圓內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不一定越短，如圖3所示，C錯(cuò)。

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