湖北省监利县第一中学高考物理 磁场对通电导线的作用力复习学案.doc

9.2 磁场对通电导线的作用力【学习目标】1、掌握安培力的大小计算和方向判断。2、能熟练计算安培力大小和画出安培力方向。3、体会安培力在生活中的广泛应用。【使用说明和学法指导】1、通读课本第4节内容，完成知识梳理部分。2、不懂的位置红笔标注疑问。知识梳理(限时15分钟)知识点1安培力、安培力的方向 匀强磁场中的安培力1.安培力的方向 (1)安培力：通电导线在磁场中受到的力(2)左手定则：伸开左手，让拇指与其余四指_，并且都与手掌在同一个平面内让磁感线垂直掌心进入，并使四指指向_方向，这时_所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向(3)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相_，异向电流互相_ 2安培力的大小 当磁感应强度b的方向与导线方向成角时，f_，这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_时，安培力最大，fmaxbil.(2)当磁场与电流_时，安培力等于零考点：安培力作用下的运动、平衡问题 分析有安培力参与的物体平衡和加速问题，应用的主要规律是平衡条件和牛顿第二定律，只是在对物体受力分析时要注意分析安培力1. 安培力作用下的物体平衡问题，解题步骤和共点力的平衡问题相似，一般是：(1)先进行受力分析，画出受力分析图(2)根据共点力平衡的条件列出平衡方程进行求解其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉了安培力2. 安培力作用下的加速问题与动力学问题一样，关键是做好受力分析，然后根据牛顿第二定律求出加速度，最后利用运动学公式求解3. 常见的还有安培力与闭合电路欧姆定律相结合的题目，解答时主要应用的知识有： (1)闭合电路欧姆定律 (2)安培力的公式fbil及左手定则 (3)物体的平衡条件、牛顿第二定律、运动学公式探究案探究一 安培力方向的判断和大小计算1、 请画出在如图所示的甲、乙、丙三种情况下，导线ab受到的安培力的方向2. ( ) 如图所示，一个边长l、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为b的匀强磁场中若通以图示方向的电流(从a点流入，从c点流出)，电流为i，则金属框受到的磁场力为a. 0b. ilbc. ilb d.ilb3、( )如右图所示，两根平行放置的长直导线a和b通有大小相同、方向相反的电流a受到的磁场力大小为f1，当加上一个与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为f2，则此时b受到的磁场力大小变为 a. f2 b.f2c. f1f2 d.f1f24、( )如图所示，长为l的通电直导体棒放在光滑水平绝缘轨道上，劲度系数为k的水平轻弹簧一端固定，另一端拴在棒的中点，且与棒垂直，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为b的匀强磁场中，弹簧伸长x，棒处于静止状态则 a. 导体棒中的电流方向从b流向ab. 导体棒中的电流大小为c. 若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度，x变大d. 若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度，x变大5、( )如图所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为.整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中金属杆ab垂直导轨放置，当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流i时，金属杆ab刚好静止，则a. 磁场方向竖直向上b. 磁场方向竖直向下c. 金属杆ab受安培力的方向平行导轨向上d. 金属杆ab受安培力的方向平行导轨向下6、( )如图所示，水平桌面上放置一条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出 a. 弹簧拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小b. 弹簧拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小c. 弹簧拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大d. 弹簧拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大探究二 通电导线在安培力作用下的运动7、( ) (多选)把一根不计重力的通电的硬直导线ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图所示导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a向b，关于导线的受力和运动情况下述说法正确的是()a硬直导线先转动，后边转动边下移b硬直导线只能转动，不会向下移动c硬直导线各段所受安培力的方向都与导线垂直d在图示位置，a端受力垂直纸面向内，b端受力垂直纸面向外8、( )如图所示，用细橡皮筋悬吊一轻质线圈，置于一固定直导线上方，线圈可以自由运动，当给两者通以图示电流时，线圈将 a靠近直导线，两者仍在同一竖直平面内b远离直导线，两者仍在同一竖直平面内c靠近直导线，同时旋转90d远离直导线，同时旋转909、( ) (多选)如图甲所示，电流恒定的通电直导线mn，垂直平放在两条相互平行且足够长的水平光滑导轨上，电流方向由m指向n，在两导轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t0时导线恰好静止，若磁感应强度b按如图乙所示的规律变化，则下列说法正确的是a. 在最初的一个周期内，导线在导轨上做往复运动b. 在最初的一个周期内，导线一直向左运动c. 导线一直做加速度不变的匀加速直线运动d. 在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小当堂检测10、如图所示，pq和ef为水平放置的平行金属导轨，间距为l1.0 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m20 g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量m30 g在垂直导轨平面方向存在磁感应强度b0.2 t的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10 m/s2.若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5倍，若要保持物体c静止不动，应该在棒中通入多大的电流？电流的方向如何？11、如图所示为一电流表的原理示意图质量为m的均质细金属棒mn的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为b，方向垂直纸面向外与mn的右端n连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，mn的长度大于.当mn中没有电流通过且处于平衡状态时，mn与矩形区域的cd边重合，当mn中有电流通过时，指针示数可表示电流强度 (1)若k2.0 n/m，0.20 m，0.050 m，b0.20 t，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的作用)(2)若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？9.2 磁场对通电导线的作用力参考答案1、2、解析：根据通电导线在磁场中受安培力的特点，可以把正三角形金属框的ab与bc两根导线所受的安培力等效为导线ac所受的安培力，则整个三角形金属框可以看作两根ac导线并联，且两根导线中的总电流等于i，由公式得到fbil，所以选项b正确答案：b3、解析：先对a进行受力分析，如图所示，a受到b产生的磁场的作用力大小为f1，方向向左假设后加的匀强磁场方向垂直纸面向外，则此磁场对a的作用力f的方向向右，故f2|f1f|.对b进行受力分析，可得b受到的磁场力fb|f1f|，f1为a产生的磁场对b的作用力，f为后加磁场对b的作用力，故fbf2.故正确答案为a.答案：a4、解析：由左手定则可知，导体棒中的电流方向从a流向b，选项a错误；由bilkx可得导体棒中的电流大小为i，选项b正确；若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度或逆时针转过一小角度，x都变小，选项cd错误答案：b5、解析： 金属杆受力分析如图所示，当磁场方向竖直向上时，由左手定则可知安培力水平向右，金属杆ab受力可以平衡，a正确；若磁场方向竖直向下，由左手定则可知安培力水平向左，则金属杆ab受力无法平衡，b、c、d错误答案：a6、解析：如图所示，画出直导线附近的条形磁铁的磁感线，由左手定则知，直导线受到向下的安培力，由力的作用是相互的，条形磁铁受到向上的作用力故a正确答案：a7、解析：各处磁场可以分解为水平方向上的分量和竖直方向上的分量；根据左手定则可知，在图示位置，a端受力垂直纸面向外，b端受力垂直纸面向内，即导线两端受到的安培力方向均垂直于纸面，但方向相反，所以导线先转动；随着转动，导线所受安培力具有竖直向下的分量，所以之后会边转动边下移，选项a正确，bd错误；硬直导线各段所受安培力的方向都与导线垂直，也与该处磁场方向垂直，选项c正确答案：ac8、解析：题图可等效为如图，所以线圈左、右两边所受安培力合力为零，由结论法及直线电流磁场的分布情况可知同向电流的吸引力大于反向电流的排斥力，即线圈所受安培力的合力向下，a对9、解析：由安培力的表达式fbil结合图乙可知，安培力f在一个周期内随磁感应强度b的变化而变化，在前周期内，安培力f大小方向均不变，加速度大小方向均不变，由于初速度为零，所以导线在水平方向上向右做匀加速直线运动；在周期到周期内，磁场方向改变，安培力方向改变，加速度方向改变，速度减小，至周期时速度减小到零，所以d项正确；而后在周期到周期内，导线mn反向加速，在一个周期结束时又回到原来的位置，即做往复运动，所以a项正确，b、c错误答案：ad10、解析：因导轨粗糙，设棒和导轨之间的最大静摩擦力为ff.若bilmg，则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相同，设此时电流为i1，即有：bi1lmgff0.5mg，解得i12.0 a；若bilmg，则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相反，设此时电流为i2，即有：mgbi2lff0.5mg，解