物理选修人教新课标磁场对通电导线的作用精品PPT课件

磁场对电流的作用,考点1：安培力大小的计算,【例1】如图823，一段导线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段abcd所受到的磁场的作用力的合力(),图823,切入点：安培力大小的计算公式F=BIL.,答案：A点评：计算匀强磁场中的直导线受到的安培力，要注意两种特例的前提条件：如果BL，安培力最大，F=BIL；如果BL，安培力为零会利用矢量分解的方法计算导线与磁感应强度成任意角时受到的安培力对于非直导线，要理解用“等效长度”替代非直导线长度的等效思想,考点2：通电导体在磁场中的运动方向的判断,【例2】如图824所示，用细橡皮筋悬吊一轻质线圈，置于一固定直导线上方，两者在同一竖直平面内，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90,图824,切入点：电流元分析法【解析】将线圈分割成许多小段，由左手定则可以确定，每一小段受到的安培力均在纸平面内，沿半径方向背离圆心线圈上半截受到的安培力的合力竖直向上，下半截受到的安培力的合力竖直向下，但是线圈下半截靠近直导线，磁感应强度较大，安培力也较大，所以，整个线圈受到的安培力的合力竖直向下,答案：A点评：应用左手定则判断安培力的方向，一定要明确磁感线的立体分布情况，要有空间想象力特别是对于动态过程，一定要明确导线处于不同位置时磁场的方向和电流的方向，这样才能正确判断出安培力的方向,题型一：安培力作用下物体的平衡问题,【例3】质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与导轨平面成角斜向上，如图825所示，求MN受到的支持力和摩擦力,图825,【解析】由于MN静止，根据如图所示的导体棒MN的受力分析图，可得：mg=Fcos+NFsin=f又F=ILB，从而N=mg-ILBcos，f=ILBsin,点评：解决安培力作用下物体的平衡问题，关键是正确分析受力，建立平衡方程，在画受力分析图时，为了更清晰的表示各个力之间的关系，要善于将立体空间的受力情况转化为平面受力图,题型二：安培力与电路的综合问题,(1)金属棒所受到的安培力；(2)通过金属棒的电流；(3)滑动变阻器R接入到电路中的阻值,图826,点评：解答此类问题的关键是：(1)电路分析；(2)受力分析，将立体空间的受力情况转化为平面受力图,1.(2011新课标)电磁轨道炮工作原理如图827所示待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的方法是(),A只将轨道长度L变为原来的2倍B只将电流I增加至原来的2倍C只将弹体质量减至原来的一半D将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变,图827,答案：BD,2.(2010上海物理)如图828所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()A0B0.5BIlCBIlD2BIl,图828,C,【解析】导线在磁场内有效长度为2lsin30=l，故该V形通电导线受到安培力大小为F=BIl，选项C正确本题也可以用另一种解法先求出每段长为l的直导线受到的安培力大小分别为F1=F2=BIl，而F1与F2的夹角为120，所以F1与F2的合力大小为F=BIl.,3.在图829所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线MM与NN之间的安培力的大小分别为fa、fb，判断这两段导线()A相互吸引，fafbB相互排斥，fafbC相互吸引，fafbD相互排斥，fafb,图829,D,【解析】电键S分别置于a、b两处时，电源分别为一节干电池、两节干电池，而电路中灯泡电阻不变，则电路中电流IaIb，MM和NN处的磁感应强度BaBb，应用安培力公式F=BIL可知fafb，又MM与NN电流方向相反，则相互排斥,4.(2010南通模拟)如图8210所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A.A与螺线管垂直，“”表示导线中电流的方向垂直于纸面向里电键S闭合后，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是()A水平向左B水平向右C竖直向下D竖直向上,图8210,C,【解析】电键闭合后根据安培定则可判定导线所在位置处磁感线的方向为水平向右，再由左手定则判定导线受到安培力的方向为竖直向下，C项正确,5.(2010上海模拟)如图8211所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为，现从t=0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流与时间成正比，即I=kt，其中k为恒量若金属棒与导轨始终垂直，则如下图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是(),图8211,答案：C【解析】当Ff=BIL=BLktmg时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为：Ff=BLkt；当棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为：Ff=mg，故选项C正确,6.磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用，图8212(a)是在平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成，如图8212(b)所示，通道尺寸a=2.0m、b=0.15m、c=0.10m，工作时，在通道内沿z轴正方向加B=8.0T的匀强磁场；沿x轴负方向加上匀强电场，使两极板间的电压U=99.6V；海水沿y轴方向流过通道，已知海水的电阻率=0.20m.,图8212,(1)船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向；(2)船以vs=5.0m/s的速度匀速前进以船为参照物，海水以5.0m/s的速率涌入进水