第一章《安培力与洛伦兹力》全章知识点梳理--高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.docx

人教版（2019）物理选择性必修第二册第一章安培力与洛伦兹力全章知识点梳理1.1磁场对通电导线的作用力一、安培力的方向1、安培力：通电导线在磁场中受的力。2、左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。3、安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：FB，FI，即F垂直于B与I所决定的平面。二、安培力的大小1、垂直于磁场B放置、长为L的通电导线，当通过的电流为I时，所受安培力为。2、当磁感应强度B的方向与导线方向成角时，公式。三、磁电式电流表1、原理：安培力与电流的关系。通电线圈在磁场中受到安培力而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越大，根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向。2、构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴。3、特点：极靴与圆柱间的磁场沿半径方向，线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直。线圈平面与磁场方向平行，如图所示。4、优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱。考点：一、安培力的方向1、安培力F、磁感应强度B、电流I的方向关系（1）已知I、B的方向，可用左手定则确定F的方向；（2）已知F、B的方向，导线位置确定时，可确定I的方向；（3）已知F、I的方向，不能唯一确定B的方向。2、左手定则与安培定则的比较比较项目安培定则左手定则作用判断电流产生的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向因果关系“电流”是“因”，“磁场”是“果”“磁场”和“电流”都是“因”，“受力”是“果”内容具体情况直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中用手右手左手具体操作拇指所指方向为电流方向四指弯曲的方向指向电流的环绕方向拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；磁感线穿过掌心，四指指向电流的方向结果四指弯曲的方向表示磁感线的方向拇指所指的方向表示轴线上的磁感线方向拇指所指的方向表示电流所受安培力的方向1.2磁场对运动电荷的作用力一、洛伦兹力的方向1、洛伦兹力(1)定义：运动电荷在磁场中所受的力。(2)与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现。2、洛伦兹力的方向左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动方向，这时大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。二、洛伦兹力的大小1、当v与B成角时：2、当时，3、当时：三洛仑兹力的特点1洛仑兹力方向既重直于磁场方向，也垂直地粒子运动的速度方向，即垂直于磁场和速度决定的平面；2洛仑兹力的大小和方向都与带电粒子运动状态有关；3.洛仑兹力对运动电荷不做功，不会改变电荷运动的速率。四、电子束的磁偏转1、电视显像管的构造：如图所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。2、电视显像管的原理(1)电子枪发射电子(2)电子束在磁场中偏转(3)荧光屏被电子束撞击发光3、扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动。4、偏转线圈：使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的。1.3带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动1、若vB，洛伦兹力F0，带电粒子以速度v做匀速直线运动2、若vB，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动（1）向心力由洛伦兹力提供，即。（2）轨道半径：。（3）周期：，T与速度v无关。3、若v与B的夹角为（），带电粒子将做等螺距的螺旋线运动。二、 带电粒子做匀速圆周运动的周期和半径1、半径公式当物体做匀速圆周运动时，向心力与物体速度、圆半径之间的关系式为。洛伦兹力提供带电粒子做圆周运动所需的向心力，由牛顿第二定律得。带电粒子做匀速圆周运动的半径为。注意：带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径与磁感应强度B、粒子质量m、电荷量q及运动速率v有关。2、周期公式轨道半径与周期之间的关系为，带入半径表达式可得运动的周期。考点：带电粒子在匀强磁场中的运动1运动轨迹(1)匀速直线运动：带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反)，此时带电粒子所受洛伦兹力为零，粒子将以速度v做匀速直线运动(2)匀速圆周运动：带电粒子垂直射入匀强磁场，由于洛伦兹力始终和运动方向垂直，因此，带电粒子速度大小不变，但是速度方向不断在变化，所以带电粒子做匀速圆周_运动，洛伦兹力提供粒子做匀速圆周运动的向心力2带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期(1)带电粒子做匀速圆周运动的受力特征（2）运动的周期：可以看出，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期跟粒子运动的速率和半径无关，只与粒子本身的质量、电荷量以及磁场的磁感应强度有关3带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径的确定4.时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时，其运动时间可表示为：特别提醒：粒子速度的偏向角()等于圆心角()，并等于AB弦与切线的夹角(弦切角)的2倍(如图)，即2t.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题方法三步法：(1)画轨迹：即确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期、偏转角相联系(3)用规律 ：即牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式1.4质谱仪与回旋加速器1.质谱仪：（1）用途：测量带电粒子的 和分析 的重要工具。（2）运动过程：带电粒子经过电压为U的加速电场加速，则有 =。带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做匀速圆周运动，则有，可得r= 。（3）分析：如图所示，根据带电粒子在磁场中做圆周运动的 大小，就可以判断带电粒子的荷质比的大小，如果测出半径且已知电荷量，就可求出带电粒子的 。2回旋加速器（1）构造：如图所示。（2）工作原理：电场的特点及作用：特点：两个D形盒之间的窄缝区域存在 的电场。作用：带电粒子经过该区域时被 。磁场的特点及作用：特点：D形盒处于与盒面垂直的 磁场中。作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做 运动，从而改变 ， 周期后再次进入电场。答案：质量 同位素 qU 半径 质量 周期性变化 加速 匀强 匀速圆周 运动方向 半个 考点：一、质谱仪1原理：如图所示。2加速带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：Uqmv2。3偏转带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：qvB。4由两式可以求出粒子运动的半径r、质量m、比荷等。其中由r可知电荷量相同时，半径将随质量变化。5质谱仪的应用可以测定带电粒子的质量和分析同位素。二、回旋加速器1工作原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差U，A处的粒子源产生的带电粒子在两盒之间被电场加速。D1、D2处于与盒面垂直的匀强磁场B中，粒子将在磁场中做匀速圆周运动，经半个圆周(半个周期)后，再次到达两盒间的缝隙，控制两盒间电势差，使其恰好改变正负，于是粒子在盒缝间再次被加速，如果粒子每次通过盒间缝隙均能被加速，粒子速度就能够增加到很大。2周期粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，但粒子绕圆周运动的周期不变。3最大动能由qvB和Ekmv2得Ek。7学科网（北京）股份有限公司