通电导线在磁场中的受力(2+1课时).ppt

磁场对电流的作用力称为磁场力 安培力 左手定则 伸开左手 使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直 让磁感线垂直穿入手心 四指指向电流的向 这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向 一 安培力的方向 条件 通电直导线 I垂直于B 实验结果分析 试画出下述两实验结果的正视图 例1 画出图中第三者的方向 注 安培力的方向总与导线垂直 与磁感应强度垂直 课堂练习 例2 画出图中通电导线棒所受安培力的方向 二 安培力方向的判断 30 I I I B B B 二 安培力方向的判断 5 试画出下列各图中通电导体棒ab所受安培力的方向 课堂练习 1 如图所示的四种情况 通电导体均置于匀强磁场中 其中通电导线不受安培力的是 巩固练习 C BCD 3 一根长为0 2m的电流为2A的通电导线 放在磁感应强度为0 5T的匀强磁场中 受到的安培力大小可能是 A 0 4NB 0 2NC 0 1ND 0 4 试画出下列各图中安培力的方向 课堂练习 A 7 在赤道上空 水平放置一根通以由西向东的电流的直导线 则此导线 A 受到竖直向上的安培力B 受到竖直向下的安培力C 受到由南向北的安培力D 受到由西向东的安培力 课堂练习 二 安培力的大小 1 当电流与磁场方向垂直时 F ILB B L 1 在匀强磁场中 在通电直导线与磁场方向垂直的情况下 导线所受安培力F等于磁感应强度B 电流I和导线的长度L三者的乘积 问题 如果既不平行也不垂直呢 即 2 平行时 三 安培力的大小 ABD 2 下列说法中正确的是 A 电荷处在电场强度为零的地方 受到的电场力一定为零B 一小段通电导线放在磁感应强度为零的地方 受到的安培力一定为零C 一小段通电导线在某处不受磁场力的作用 则该处磁感应强度为零D 电荷在某处不受电场力的作用 则该处电场为零 课堂练习 6 在垂直纸面向里的匀强磁场B中 有一个垂直磁感线的环形线圈 通有顺时针电流I 如图所示 则下列叙述中正确的是A 环形线圈所受的磁力的合力为零B 环形线圈所受的磁力的合力不为零C 环形线圈有收缩的趋势D 环形线圈有扩张的趋势 AD 课堂练习 试分析 两根平行反向通电导线受到安培力的方向 试分析 两根相互垂直彼此绝缘 通电导线 其中CD固定不动 判断AB棒的受力及运动情况 自由 固定 解析 两电流不平行时 有转动到相互平行且电流方向相同的趋势 例题 例7 如图两个同样的导线环同轴平行悬挂 相隔一小段距离 当同时给两导线环通以同向电流时 两导线环将 A 吸引 B 排斥 C 保持静止 D 边吸引边转动 0 0 02N水平向右 0 02N垂直导线 斜向左上方 将长度为20cm 通有0 1A电流的直导线放入一匀强磁场中 电流与磁场的方向如图所示 已知磁感应强度为1T 试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向 I B I B 30 I B GGLX巩固练习 两条导线互相垂直 但相隔一小段距离 其中ab固定 cd可以自由活动 当通以如图所示电流后 cd导线将 A 顺时针方向转动 同时靠近abB 逆时针方向转动 同时离开abC 顺时针方向转动 同时离开abD 逆时针方向转动 同时靠近ab a b c d 磁场中某处的磁感线如图所示 A a b两处的磁感应强度的大小不等 Ba BbB a b两处的磁感应强度的大小不等 Ba BbC 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处大D 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处小 B GGLX巩固练习 如图所示 直角三角形abc组成的导线框内通有电流I 1A 并处在方向竖直向下的匀强磁场B 2T中 AC 40cm 求三角形框架各边所受的安培力 GGLX巩固练习 对公式F BIL的理解 B垂直于I 匀强磁场 直导线 不垂直变垂直 分解B 或投影L 弯曲导线变成直导线L是有效长度 不一定是导线实际长度 若是弯曲导线 可视为起点到终点的一条通电直导线 例5 2009年海南物理 2 一根容易形变的弹性导线 两端固定 导线中通有电流 方向如图中箭头所示 当没有磁场时 导线呈直线状态 当分别加上方向竖直向上 水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时 描述导线状态的四个图示中正确的是 如图所示 向一根松弛的导体线圈中通以电流 线圈将会 A 纵向收缩 径向膨胀B 纵向伸长 径向膨胀C 纵向伸长 径向收缩D 纵向收缩 径向收缩 纵向 A GGLX巩固练习 1 画出导线所在处的磁场方向2 确定电流方向3 根据左手定则确定受安培力的方向4 根据受力情况判断运动情况 判断通电导线在安培力作用下的运动问题的基本方法 如图所示 蹄形磁体用悬线悬于O点 在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线 当导线中通以由左向右的电流时 蹄形磁铁的运动情况将是 GGLX巩固练习 A 静止不动B 向纸外平动C N极向纸外 S极向纸内转动D N极向纸内 S极向纸外转动 C 等效法分析运动 N S 例7如图所示 在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈 线圈与水平磁铁位于同一平面内 当线圈中电流沿图示方向流动时 将会出现 A 线圈向磁铁平移B 线圈远离磁铁平移C 从上往下看 线圈顺时针转动 同时靠近磁铁D 从上往下看 线圈逆时针转动 同时靠近磁铁 电流微元法 特殊位置法 F F F F I方向 I方向 D N S I F F N S F 例8 试分析如图所示的通电直导线的受力和运动情况 1 绳子拉力 变大 变小 不变 2 桌面对磁铁的支持力 3 桌面对磁铁的摩擦力 有 无 变大 变小 无 桌面对磁铁的摩擦力 有 无 方向 有 水平向右 f A 三 磁电式电表 说明 由于磁场对电流的作用力跟电流成正比 因而安培力的力矩也跟电流成正比 而螺旋形弹簧的扭矩与指针转过的角度成正比 所以磁电式电表的表盘刻度是均匀的 2 如图所示 条形磁铁放在水平桌面上 在其正中央的上方固定一根直导线MN 导线与磁场垂直 给导线通以由N向M的电流 则 A 磁铁对桌面压力减小 不受桌面的摩擦力作用B 磁铁对桌面的压力减小 受桌面的摩擦力作用C 磁铁对桌面的压力增大 受桌面的摩擦力作用D 磁铁对桌面的压力增大 不受桌面摩擦力作用 如图所示 MN是一条水平放置的固定长直导线 导线中通有大小不一为I1 方向如图所示的电流 P是一个通有电流I2的 与MN共面的金属圆环 圆环P在磁场作用下将 M I1 P A 沿纸面向上运动B 沿纸面向下运动C 上半部垂直纸面向外 下半部垂直纸面向里转动D 上半部垂直纸面向里 下半部垂直纸面向外转动 I2 N B 如图所示 通电直导线A与环形通电导线环B固定放置在同一水平面上 通有如图所示的电流时 通电直导线受到水平向的安培力作用 当A B中电流大小保持不变 但同时改变方向时 通电直导线A所受的安培力方向水平向 A I B I 右 右 把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来 使它的下端刚好跟杯里的水银面接触 并使它组成如图所示的电波 当开关接通后 将看到的现象是 A 弹簧向上收缩B 弹簧被拉长C 弹簧上下振动D 弹簧仍静止不动 S C 如图所示 导线abc为垂直折线 其中电流为I ab bc L 导线拓在的平面与匀强磁场垂直 匀强磁场的磁感应强度为B 求导线abc所受安培力的大小和方向 a b c 如图所示 将通电导线圆环平行于纸面缓慢地竖直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中 则在通电圆环完全进入磁场的过程中 所受的安培力大小变化是 A 逐渐变大B 先变大后变小C 逐渐变小D 先变小后变大 B 如图所示 一根有质量的金属棒MN 两端用细软导线连接后悬于a b两点 棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中 棒中通有电流 方向从M流向N 些时悬线上有拉力 为了使拉力等于零 可以 A 适当减小磁感应强度B 使磁场反向C 适当增大电流D 使电流反向 C 如图所示 在倾角为 的光滑斜面上 垂直纸面水平放置一根长为L 质量为m的通电直导线 电流方向垂直纸面向里 欲使导线静止在斜面上 外加磁场 磁感应强度的大小和方向可以是 A B mgsin IL 方向垂直斜面向下B B mgtan IL 方向竖直向下C B mg IL 方向水平向左D B mgcos IL 方向水平向左 BC 例4 如图所示 在磁感应强度为1T的匀强磁场中 有两根相同的弹簧 下面挂一条长为0 5m 质量为0 1kg的金属棒MN 此时弹簧伸长10cm 欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何 M N 例1 如图 把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近 磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面 当线圈内通入如图所示的电流后 判断线圈如何运动 练习 如图所示 用细线悬挂在匀强磁场中一段通电导线 悬线与竖直方向成30 角 若该导线通过的电流为0 2A 导线长度为0 1m 导线质量为0 02kg 求 1 导线受到的安培力为多大 2 匀强磁场的磁感应强度 3 如图所示 在倾角为30o的斜面上 放置两条宽L 0 5m的光滑平行导轨 将电源 滑动变阻器用导线连接在导轨上 在导轨上横放一根质量为m 0 2kg的金属棒ab 电源电动势E 12V 内阻r 0 3 磁场方向垂直轨道所在平面 B 0 8T 欲使棒ab在轨道上保持静止 滑动变阻器的使用电阻R应为多大 g取10m s2 其它电阻不计 例3 水平放置的两个平行金属轨道相距0 2m上面有一质量为0 04kg的均匀金属棒ab 电源电动势为 V 内阻为0 5 滑动变阻器调到2 5 时 要在金属棒所在位置施加一个垂直与ab的匀强磁场 才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零 求 1 匀强磁场的大小和方向 2 若保持磁感应强度B的大小不变 方向顺时针转37 此时ab仍然静止 则轨道对ab的支持力和摩擦力为多大 课堂练习 例4 如图所示 两平行光滑导轨相距0 2m 与水平面夹角为450 金属棒MN的质量为0 1kg 处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中 电源电动势为6V 内阻为1 为使MN处于静止状态 则电阻R应为多少 其他电阻不计 答案 R 0 2 例题 如图所示 在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上 金属棒中通入由a到b的稳定电流I 这时两根细线被拉紧 现要想使两根细线对金属棒拉力变为零 可采用哪些方法 A 适当增大电流I B 将电流反向并适当改变大小 C 适当增大磁场 D 将磁场反向并适当改变大小 AC 例3 质量为m 0 5kg的通电细杆ab置于倾角为 370的平行放置的导轨上 导轨的宽度d 1m 杆ab与导轨间的动摩擦因数 0 5 磁感应强度B 2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下 如图 现调节滑动变阻器的触头 试求出为使杆ab静止不动 通过ab杆的电流范围为多少 例4 如图所示 光滑的平行导轨倾角为 处在垂直导轨平面向下的磁感应强度为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 求导体棒在释放时的瞬时加速度的大小 关于磁场对通电直导线的作用力 下列说法正确的是 A 通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B 通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直C 通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直D 通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面 BCD 如图所示 在磁感应强度为1T的匀强磁场中 有两根相同的弹簧 下面挂一条长为0 5m 质量为0 1kg的金属棒MN 此时弹簧伸长10cm 欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何 M N ABD 2 下列说法中正确的是 A 电荷处在电场强度为零的地方 受到的电场力一定为零B 一小段通电导线放在磁感应强度为零的地方 受到的安培力一定为零C 一小段通电导线在某处不受磁场力的作用 则该处磁感应强度为零D 电荷在某处不受电场力的作用 则该处电场为零 课堂练习 B 8 把一个可以绕水平轴转动的铝盘放在水平方向的匀强磁场中 匀强磁场的方向与铝盘平面垂直 盘的下边浸在水银糟内 将转轴和水银用导线直接连在电源的两极上 如图所示 则下列说法正确的是 A 由于磁场对电流的作用 铝盘将顺时针转动B 由于磁场对电流的作用 铝盘将逆时针转动C 将电源两极对调 铝盘的转动方向不会改变D 将电流及磁场方向同时改变 铝盘的转动方向改变 课堂练习 11 下列措施可以提高电流表线圈的灵敏度的是 注 电表的灵敏度可以表示为 I NBS k A 增加线圈的匝数 B 增强磁极间的磁感应强度 C 减小线圈的电阻 D 换用不易扭转的弹簧 AB 课堂练习 例6 2009年全国卷 如图 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 1350 流经导线的电流为I 方向如图中箭头所示 导线段abcd所受到的磁场的