2024年高中物理新教材同步学案 选择性必修第二册 第1章 章末素养提升（含解析）

这是一份2024年高中物理新教材同步学案 选择性必修第二册 第1章 章末素养提升（含解析），共5页。

章末素养提升例1　(2023·江苏卷)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中。已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行。该导线受到的安培力为(　　)A．0 B．BIl C．2BIl D.eq \r(5)BIl答案　C解析　因bc段与磁场方向平行，则不受安培力；ab段与磁场方向垂直，则所受安培力为Fab＝BI·2l＝2BIl，则该导线受到的安培力为2BIl，故选C。例2　(2023·山西高二统考期末)如图所示，金属棒ab垂直导轨放置在宽度为d的固定平行金属导轨上，导轨平面与水平面成θ角，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ(μ0)的带电粒子以初速度v0从y轴上A(0，h)点沿x轴正方向射入匀强电场，经过电场后从x轴上的点B(B点未画出)(2h,0)进入磁场，粒子经磁场偏转后垂直经过y轴负半轴上的P点(P点未画出)射出，带电粒子的重力忽略不计。求：(1)求匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B的大小；(2)如果仅仅将磁场反向，粒子的电荷量、质量、入射位置、入射速度、电场强度和磁感应强度的大小均不变，求粒子从A点出发到第三次经过x轴所用的时间。答案　(1)eq \f(mv02,2qh)　eq \f(mv0,2qh)　(2)eq \f(πh＋6h,v0)解析　(1)粒子在电场中做类平抛运动，x轴方向2h＝v0t1y轴方向h＝eq \f(1,2)at12粒子在电场中根据牛顿第二定律a＝eq \f(qE,m)联立解得E＝eq \f(mv02,2qh)粒子在磁场中匀速圆周运动，由牛顿第二定律有qvB＝eq \f(mv2,r)由类平抛末速度反向延长与初速度方向的延长线交于水平位移的中点可知，进磁场时粒子速度v与x轴成α＝45°，故粒子射入磁场时的速度v＝eq \r(2)v0由几何关系可知eq \x\to(O′B)＝2eq \r(2)h，即r＝2eq \r(2)h得B＝eq \f(mv0,2qh)(2)磁场反向后粒子从A点出发到第三次经过x轴运动轨迹如图所示设粒子从A到B、B到C、C到D，分别用时t1、t2、t3。在电场中A到B的水平方向有t1＝eq \f(2h,v0)，B到C粒子做匀速圆周运动的圆心角θ＝eq \f(π,2)，半径r＝2eq \r(2)h，速度v＝eq \r(2)v0，所以从B到C所用的时间t2＝eq \f(θ·r,v)＝eq \f(πh,v0)，由对称性知，从C到D所用的时间t3＝2t1＝eq \f(4h,v0)，所以粒子从A点出发到第三次经过x轴所用的总时间t＝t1＋t2＋t3＝eq \f(πh＋6h,v0)。物理观念安培力(1)方向：判定方法：左手定则安培力方向垂直于B与I构成的平面(2)大小：F＝BIL·sin θ(θ为B与I的夹角)洛伦兹力(1)方向判定方法：左手定则(2)大小：F＝qvB·sin θ(θ为B与v的夹角)带电粒子在匀强磁场中的运动(1)若v∥B，带电粒子所受洛伦兹力F＝0，带电粒子在匀强磁场中做匀速直线运动(2)若v⊥B，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，r＝eq \f(mv,qB)，T＝eq \f(2πr,v)＝eq \f(2πm,qB)洛伦兹力与现代科技(1)质谱仪加速电场：qU＝eq \f(1,2)mv2偏转磁场：qvB＝meq \f(v2,R)(2)回旋加速器最大速度v＝eq \f(qBR,m)最大动能：Ek＝eq \f(q2B2R2,2m)加速次数：n＝eq \f(Ek,qU)磁场中运动时间：t＝eq \f(n,2)T科学思维1.微元法：判断通电导线在磁场中所受安培力的方向2.等效法：利用等效长度求通电导线所受安培力的大小3.综合分析、推理能力：能综合应用牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动的规律分析带电粒子在组合场、叠加场、交变电磁场中的运动科学探究1.能分析物理现象，提出针对性问题2.能调研电磁技术中关于安培力与洛伦兹力的应用科学态度与责任1.认识回旋加速器和质谱仪对人类探究未知领域的重要性2.认识磁技术应用对人类生活的影响