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高中物理 选修3 1 教科版 第三章磁场 第四讲习题课安培力的综合应用 目标定位 1 安培右手螺旋2 磁极 3 1 bil 0 ilbsin 2 左手b和i 预习导学 一 安培力作用下的导线的平衡 1 解决安培力作用下的平衡与解一般物体平衡方法类似 只是多画出一个安培力 一般解题步骤为 1 明确研究对象 2 先把立体图改画成平面图 并将题中的角度 电流的方向 磁场的方向标注在图上 3 根据平衡条件 f合 0列方程求解求解 2 分析求解安培力时注意的问题 1 首先画出通电导线所在处的磁感线的方向 再根据左手定则判断安培力方向 2 安培力大小与导线放置的角度有关 但一般情况下只要求导线与磁场垂直的情况 其中l为导线垂直于磁场方向的长度为有效长度 课堂讲义 例1 如图所示 质量m 0 1kg的导体棒静止于倾角为30 的斜面上 导体棒长度l 0 5m 通入垂直纸面向里的电流 电流大小i 2a 整个装置处于磁感应强度b 0 5t 方向竖直向上的匀强磁场中 求 取g 10m s2 1 导体棒所受安培力的大小和方向 2 导体棒所受静摩擦力的大小和方向 1 安培力f安 ilb 2 0 5 0 5 0 5n 由左手定则可知安培力的方向水平向右 在x轴方向上有 mgsin ff f安 cos 解得ff 0 067n 负号说明与假设的方向相反 即沿斜面向上 解析 图1 2 设导体棒受的静摩擦力大小为ff 方向沿斜面向下 课堂讲义 安培力的综合应用 思路点拨 要解决好安培力作用下的 导体棒与导轨 模型 就必须画好侧视图并能正确的受力分析 f安 bil 随i的变化而变化 当bilcos mgsin 时 ff 0 当bilcos mgsin 时 ff沿斜面向上 ff最大时i最小 当bilcos mgsin 时 ff沿斜面向下 ff最大时i最大 课堂讲义 课堂讲义 课堂讲义 三 安培力和牛顿第二定律的结合 解决安培力作用下的力学综合问题 同样遵循力学的规律 做好全面受力分析是前提 无非就是多了一个安培力 其次要根据题设条件明确运动状态 再恰当选取物理规律列方程求解 课堂讲义 安培力的综合应用 例4 如图所示 光滑的平行导轨倾角为 处在磁感应强度为b的匀强磁场中 导轨中接入电动势为e 内阻为r的直流电源 电路中有一阻值为r的电阻 其余电阻不计 将质量为m 长度为l的导体棒由静止释放 求导体棒在释放瞬间的加速度的大小 受力分析如图所示 解析 课堂讲义 安培力的综合应用 针对训练 澳大利亚国立大学制成了能把2 2g的弹体 包括金属杆ef的质量 加速到10km s的电磁炮 常规炮弹的速度约为2km s 如图所示 若轨道宽为2m 长为100m 通过的电流为10a 试求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度 轨道摩擦不计 解析 课堂讲义 安培力作用下导体的平衡 d 对点练习 安培力的综合应
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