2020版高考物理总复习冲A方案第19讲通电导线在磁场中受到的力教案新人教版.docx

第19讲通电导线在磁场中受到的力【知识总览】【考点探究】考点1安培力及其方向(c)条目解析1.安培力(1)定义:磁场对通电导线(电流)的作用力称为安培力.(2)大小:F=BIL(B与I垂直). (3)方向:用左手定则判断.图19-12.左手定则:伸开左手,使拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线垂直穿过手心,四指指向电流的方向,那么拇指所指的方向就是安培力的方向.典型例题例12019温州模拟 如图19-2所示是“探究影响通电导线受力的因素”的实验装置图.实验时,先保持导体棒通电部分的长度不变,改变电流的大小;然后保持电流不变,改变导体棒通电部分的长度,则该实验可获得的直接结论为()图19-2A.导体棒中电流越大,导体棒受到的安培力越小B.导体棒受到的安培力大小与电流大小成正比C.导体棒受到的安培力大小与磁感应强度大小成正比D.导体棒通电部分越长,导体棒受到的安培力越大图19-3变式2019浙江五校联考 在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极,紧贴边缘内壁放一个圆环形电极,并把它们与电池的两极相连,然后在玻璃皿中放入导电液体,例如盐水.如果把玻璃皿放在磁场中,如图19-3所示,通过所学的知识可知,当接通电源后,从上往下看()A.液体将顺时针旋转B.液体将逆时针旋转C.若仅调换N、S极位置,则液体旋转方向不变D.若仅调换电源正、负极位置,则液体旋转方向不变考点2安培力的大小典型例题例2把长L=0.25 m的导体棒置于磁感应强度B=1.010-2 T的匀强磁场中,使导体棒和磁场方向垂直,如图19-4所示.若导体棒中的电流I=2.0 A,方向向右,则导体棒受到的安培力大小与方向分别为()图19-4A.1.010-3 N,竖直向上B.5.010-3 N,竖直向上C.5.010-3 N,竖直向下D.1.010-3 N,竖直向下变式如图19-5所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L,且abc=bcd=135.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.导线abcd所受到的磁场的作用力的合力()图19-5A.方向沿纸面向上,大小为(2+1)BILB.方向沿纸面向上,大小为(2-1)BILC.方向沿纸面向下,大小为(2+1)BILD.方向沿纸面向下,大小为(2-1)BIL要点总结 F=BILsin 是一般情况下的安培力的表达式,以下是两种特殊情况:(1)当磁场与电流垂直时,安培力最大,Fmax=BIL.(2)当磁场与电流平行时,安培力等于零.考点3安培力相关的平衡问题典型例题图19-6例32019宁波中学期末 如图19-6所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右臂挂着矩形线圈,匝数为n,线圈的水平边长为l,处于虚线方框内的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B的方向与线圈平面垂直.当线圈中通有如图所示电流I时,调节砝码使天平达到平衡.然后使电流反向,大小不变,这时需要在左盘中拿走质量为m的砝码,才能使天平再达到新的平衡.重力加速度为g.由此可知()A.磁场方向垂直于线圈平面向内,磁感应强度B=mgnIlB.磁场方向垂直于线圈平面向内,磁感应强度B=mg2nIlC.磁场方向垂直于线圈平面向外,磁感应强度B=mgnIlD.磁场方向垂直于线圈平面向外,磁感应强度B=mg2nIl变式如图19-7所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,金属棒中通以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向的夹角均为.如果仅改变下列某一个条件,关于角的相应变化情况,说法正确的是()图19-7A.当金属棒中的电流变大时,角变大B.当两悬线等长变短时,角变小C.当金属棒质量变大时,角变大D.当磁感应强度变大时,角变小要点总结 (1)安培力作用下导体的平衡问题与力学中的平衡问题分析方法相同,只不过多了安培力,解题的关键是画出受力分析示意图.(2)安培力作用下导体的加速问题与动力学问题分析方法相同,关键是做好受力分析,然后根据牛顿第二定律求出加速度.第19讲通电导线在磁场中受到的力【考点探究】考点1安培力及其方向(c)典型例题例1D解析 根据F=BIL可知,导体棒中电流越大,导体棒受到的安培力越大,A错误;由实验现象只能定性分析安培力与电流的关系,且无法得知安培力与磁感应强度的关系,B、C错误;题中导体棒放置位置一定,磁感应强度一定,电流一定,所以导体棒通电部分越长,导体棒受到的安培力越大,D正确.变式B解析 在电源外部,电流由正极流向负极,因此电流由边缘流向中心;玻璃皿所在处的磁场方向竖直向上,由左手定则可知,从上往下看,导电液体受到的安培力沿逆时针方向,因此液体沿逆时针方向旋转,故A错误,B正确;仅仅调换N、S极位置或仅仅调换电源的正、负极位置,安培力方向一定改变,C、D错误.考点2安培力的大小典型例题例2B解析 根据安培力公式F=BIL可知,安培力F=510-3 N,根据左手定则可知,安培力方向竖直向上,B正确.变式A解析 将导线分为三段直导线,根据左手定则分别判断出各段所受安培力的方向,根据F=BIL计算出安培力的大小,再求合力.导线所受合力F合=BIL+2BILsin 45=(2+1)BIL,方向沿纸面向上. 考点3安培力相关的平衡问题典型例题例3D解析 若磁场方向垂直于线圈平面向内,根据左手定则可知,开始时安培力方向向上,然后使电流反向,大小不变,根据左手定则可知,安培力方向向下,这时需要在左盘中加砝码,才能使天平再达到新的平衡,故A、B错误;若磁场方向垂直于线圈平面向外,根据左手定则可知,开始时安培力方向向下,然后使电流反向,大小不变,根据左手定则可知,安培力方向向上,这时需要在左盘中拿走砝码,才能使天平再达到新的平衡, 根据平衡条件有mg=2nBIl,解得B=mg2nIl,故C