高考物理总复习 第九章 磁场 912 安培力及安培力作用下导体运动情况的判断课件.ppt

安培力及安培力作用下导体运动情况的判断 01 02 03 04 课堂互动 1 安培力的方向根据左手定则判断 2 安培力公式f bil的应用条件 1 b与l垂直 2 l是有效长度 如弯曲通电导线的有效长度l等于连接两端点的直线的长度 相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端 如图所示 课堂互动 每段电流元所受安培力方向 整段导体所受合力方向 运动方向 在特殊位置 安培力方向 运动方向 环形电流 小磁针 条形磁铁通电螺线管 多个环形电流 同向电流互相吸引 异向电流互相排斥 两不平行的直线电流相互作用时 有转到平行且电流方向相同的趋势 分析磁体与电流磁场作用下如何运动或运动趋势 可根据牛顿第三定律 通过分析一个物体的受力情况 确定另一个物体所受磁场的作用力 3 判定安培力作用下导体运动情况的常用方法 课堂互动 4 安培力做功的特点和实质 1 安培力做功与路径有关 不像重力 电场力做功与路径无关 2 安培力做功的实质 起能量转化的作用 安培力做正功 是将电源的能量传递给通电导线后转化为导线的动能或转化为其他形式的能 安培力做负功 是将其他形式的能转化为电能后储存起来或转化为其他形式的能 题组剖析 转到解析 题组剖析 转回原题 题组剖析 1 2017 上海单科 11 如图 一导体棒ab静止在u形铁芯的两臂之间 电键闭合后导体棒受到的安培力方向 a 向上b 向下c 向左d 向右 转到解析 题组剖析 解析本题考查电流的磁效应 安培力及左手定则 根据图中的电流方向 由安培定则知u形铁芯下端为n极 上端为s极 ab中的电流方向由a b 由左手定则可知导体棒受到的安培力方向向右 选项d正确 答案d 转回原题 2 一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方 如图所示 如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流 则关于导线ab受磁场力后的运动情况 下列说法正确的是 a 从上向下看顺时针转动并靠近螺线管b 从上向下看顺时针转动并远离螺线管c 从上向下看逆时针转动并远离螺线管d 从上向下看逆时针转动并靠近螺线管解析方法一 电流元法 由安培定则可判定通电螺线管产生的磁场方向 导线等效为oa ob两电流元 由左手定则可判定两电流元所受安培力的方向 如图所示 所以从上向下看导线逆时针转动 当转过90 时再用左手定则可判定导线所受磁场力向下 即导线在逆时针转动的同时还要靠近螺线管 选项d正确 题组剖析 转到下页 题组剖析 方法二 结论法 结论1 两电流相互平行时无转动趋势 电流方向相同时相互吸引 电流方向相反时相互排斥 结论2 两电流不平行时 将发生转动 有转到两电流相互平行且方向相同的趋势 通电螺线管上部离导线近 所以只考虑这部分电流与导线的作用 此时螺线管相当于垂直纸面向里的直导线 由上述结论可知导线ab受磁场力后 从上向下看 逆时针转动并靠近螺线管 选项d正确 答案d 转到上页 题组剖析 3 如图所示 条形磁铁放在光滑斜面上 用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡 a为水平放置的直导线的截面 导线中无电流时磁铁对斜面的压力为fn1 当导线中有垂直纸面向外的电流时 磁铁对斜面的压力为fn2 则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法正确的是 a fn1fn2 弹簧的伸长量增大d fn1 fn2 弹簧的伸长量减小 转到解析 题组剖析 解析在题图中 由于条形磁铁的磁感线是从n极出发到s极 所以可画出磁铁在导线a处的一条磁感线 其方向是斜向左下方的 如图所示 导线a中的电流垂直纸面向外时 由左手定则可判断导线a必受斜向右下方的安培力f 由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力f 的方向是斜向左上方 所以磁铁对斜面的压力减小 即fn1 fn2 同时 f 有沿斜面向下的分力 使得弹簧弹力增大 可知弹簧的伸长量增大 所以选项c正确 答案c 转回原题 4 2017 全国卷 21 多选 某同学自制的简易电动机示意图如图所示 矩形线圈由一根漆包线绕制而成 漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出 并作为线圈的转轴 将线圈架在两个金属支架之间 线圈平面位于竖直面内 永磁铁置于线圈下方 为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来 该同学应将 a 左 右转轴下侧的绝缘漆都刮掉b 左 右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉c 左转轴上侧的绝缘漆刮掉 右转轴下侧的绝缘漆刮掉d 左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 右转轴下侧的绝缘漆刮掉 题组剖析 转到解析 题组剖析 转回原题 解析若将左 右转轴下侧的绝缘漆都刮掉 这样当线圈在图示位置时 线圈的上下边受到水平方向的安培力而转动 转过一周后再次受到同样的安培力而使其连续转动 选项a正确 若将左 右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 则当线圈在图示位置时 线圈的上下边受到安培力而转动 转过半周后再次受到相反方向的安培力而使其停止转动 选项b错误 左转轴上侧的绝缘漆刮掉 右转轴下侧的绝缘漆刮掉 电路不能接通 故不能转起来 选项c错误 若将左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 右转轴下侧的绝缘漆刮掉 这样当线圈在图示位置时 线圈的上下边受到安培力而转动 转过半周后电路不导通 转过一周后再次受到同样的安培力而使其连续转动 选项d正确 答案ad 规律总结 研究对象 通电导线或导体 明确 导体所在位置的磁场分布情况 利用左手定则 导体的受力情况 确定 导体的运动方向或运动趋势的方向 变三维为二维 如侧视图 剖面图或俯视图等 并画出平面受力分析图 其中安培力的方向要注意f安 b f安 i 判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的思路 规律总结 1 同一问题可以用多种判断方法分析 可以根据不同的题目选择恰当的判断方法 2 同一导体在安培力作用下 运动形式可能会发生变化 要根据受力情况进行判断 判断通电导体运动问题时应注意的两点 备选训练 备选训练1 直导线ab与线圈所在的平面垂直且隔有一小段距离 其中直导线固定 线圈可自由运动 当通过如图所示的电流方向时 同时通电 从左向右看 线圈将 a 不动b 顺时针转动 同时向右平移c 顺时针转动 同时向左平移d 逆时针转动 同时向右平衡 解析用安培定则判断线圈所处的b的方向 由左手定则及特殊位置法判定运动情况 答案b 先判断直导线ab产生的磁场方向及分布 再由左手定则判定线圈所受安培力及运动情况 外 里 备选训练 备选训练2 如图所示 把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方 导线可以自由转动 当导线通入图示方向的电流i时 导线的运动情况是 从上往下看 a 顺时针方向转动 同时下降b 顺时针方向转动 同时上升c 逆时针方向转动 同时下降d 逆时针方向转动 同时上升 总结提升 分析通电导线在安培力作用下的运动问题时 首先要明确通电导线所在处的磁场方向 然后用左手定则确定通电导线所受安培力的方向 切记安培力垂直于通电导线和磁场方向决定的平面 注重各种判断方法的灵活运用 转到解析 备选训练 解析 1 电流元法 如图示 把直线电流等效为ao o o ob三段 o o段极短 电流元 由于o o段电流方向与该处磁场方向平行 所以不受安培力作用 ao 段电流元所在处的磁场方向倾斜向上 根据左手定则可知其所受安培力方向垂直于纸面向外 ob段电流元所在处的磁场方向倾斜向下 同理可知其所受安培力方向垂直于纸面向里 综上可知导线将以oo 段为轴顺时针转动 俯视 2 特殊位置法 把导线转过90 时的特殊位置来分析 根据左手定则判得安培力方向向下 故导线在顺时针转动的同时向下运动 综上所述 选项a正确 答案 a 转回原题 备选训练 备选训练3 电磁炮的基本原理如图示 把待发射的炮弹 导体 放置在匀强磁场中的两条平行导轨 导轨与水平方向成 角 上 磁场方向和导轨平面垂直 若给导轨以很大的电流i 使炮弹作为一个载流导体在磁场的作用下沿导轨做加速运动 以某一速度射出去 已知匀强磁场的磁感应强度为b 两导轨间的距离为l 磁场中导轨的长度为s 炮弹的质量为m 炮弹和导轨间摩擦不计 试问 在导轨与水平方向夹角一定时 要想提高炮弹发射时的速度v0 从设计角度看可以怎么办 通过列式分析 加以说明 转到解析 备选训练 转回原题 备选训练 备选训练4 2016 全国卷 22 某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验 两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行 足够大的电磁铁 未画出 的n极位于两导轨的正上方 s极位于两导轨的正下方 一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直 1 在图中画出连线 完成实验电路 要求滑动变阻器以限流方式接入电路 且在开关闭合后 金属棒沿箭头所示的方向移动 2 为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度 有人提出以下建议 a 适当增加两导轨间的距离b 换一根更长的金属棒c 适当增大金属棒中的电流其中正确的是 填入正确选项前的标号 转到解析 ac 备选训练