安培力习题课1

1、磁场对通电导体的作用力磁场对通电导体的作用力习题课习题课复习：复习：1、安培力的方向的判断、安培力的方向的判断左手定则左手定则2、安培力的方向的特点：、安培力的方向的特点： 左手定则：伸开左手使拇指与其余四个手指垂伸开左手使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内。让磁感应线直，并且都与手掌在同一平面内。让磁感应线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。培力的方向。安培力方向既与电流方向垂直又与磁安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁

2、场所在的场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面平面3 3、安培力的大小、安培力的大小公式：公式： F=ILBsin F=ILBsin表示磁场方向与电流方向间的夹角表示磁场方向与电流方向间的夹角 在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场公式中L为沿电流方向的有效长度弯曲导线的有效长度弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点的直线的，等于连接两端点的直线的长度，相应的电流由始端流向末端。长度，相应的电流由始端流向末端。1、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

3、.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于由B和I所确定的平面课堂练习：课堂练习：2、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,BaBbB.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBbC.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ab3、如图所示，通电直导线A与圆形通电导线环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 .AIBI一、安培力作用下通电导体的

4、平衡一、安培力作用下通电导体的平衡 和高一力学平衡问题比较，只是受力分析时多了一个和高一力学平衡问题比较，只是受力分析时多了一个安培力，安培力，安培力是性质力安培力是性质力， 注意画出通电导线受力的平面图（正视图或侧视图）注意画出通电导线受力的平面图（正视图或侧视图） 先对导线进行受力分析先对导线进行受力分析,画出导线的受力平面图画出导线的受力平面图,然后依照然后依照F合合=0 列出相应的方程，列出相应的方程，必要时结合必要时结合闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律等进行分析等进行分析基本思路：基本思路： 1、分析受到的安培力时、分析受到的安培力时,要善于要善于把立体图改画成易于分析受力的平把立体

5、图改画成易于分析受力的平面图形面图形 2、注意磁场和电流的方向是否、注意磁场和电流的方向是否垂直垂直注：应用安培力应注意的问题注：应用安培力应注意的问题bBa.FF=BIL.BFB.F=BIL bBaBFBBBBBF例题1 在图在图3中，匀强磁场磁感应强度为中，匀强磁场磁感应强度为B，有一段长，有一段长L，通有电流为，通有电流为I的直导线的直导线ab，电流方向从，电流方向从a到到b，则导线所受磁场力大小和方向如何？并将立体则导线所受磁场力大小和方向如何？并将立体图改画为平面图。图改画为平面图。 A B C F = F = F =方向方向 方向方向 方向方向_abBBababBCO450yxz

6、分析与解： 注意注意B与与L空间垂直，并善于将立体图改画为空间垂直，并善于将立体图改画为平面图后，由平面图后，由“左手定则左手定则”判定安培力方向。判定安培力方向。沿沿a至至b方向去看，改画后的平面图为：方向去看，改画后的平面图为： A B C 3 00BFBFF4 50Bxy IlBF 以上四种情况安培力大小均为 ，方向如图例例2：在倾斜角为在倾斜角为的光滑斜面上的光滑斜面上,置一置一通有电流通有电流I,长为长为L,质质 量为量为m的导的导 体棒，体棒，如图所示如图所示,在竖直向上的磁场中静止，在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度则磁感应强度B为为 _. X解：静止于斜面说明受力平衡解：静止

7、于斜面说明受力平衡XmgNFF= mgtg=BIL B=mgtg/IL引申引申1：欲使它静止在斜面上欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度外加磁场的磁感应强度B 的最小值为的最小值为_, 方向方向_.引申引申2：欲使它静止在斜面上欲使它静止在斜面上,且对斜面无压且对斜面无压 力力, 外加磁场的磁感应强度外加磁场的磁感应强度B的最小值为的最小值为 _, 方向方向_.XGNFB mgsin=BIL B=mgsin/ILmg=BIL B=mg/ILXGFB 例例3、如图所示如图所示:在磁感强度为在磁感强度为2T的匀强磁场中的匀强磁场中,一与一与水平面成水平面成37度角的导电轨道度角的导电轨道,轨

8、道上放一可轨道上放一可 移动的移动的金属杆金属杆ab，电源电动势为，电源电动势为=10伏伏,内阻内阻r=1欧欧,ab长长L=0.5m,质量质量m为为0.2kg,杆与轨道间的摩擦因数杆与轨道间的摩擦因数 u=0.1,求接在轨道中的可变电阻求接在轨道中的可变电阻R在什么范围内在什么范围内, 可可使使ab杆在轨道上保持静止杆在轨道上保持静止?(杆与轨道的电阻不计杆与轨道的电阻不计) B ab X GFNf(1) 摩擦力沿斜面向上:mgsin =Fcos+fN=mgcos+Fsinf=uN(2) 摩擦力沿斜面向下 mgsin+f=Fcos N=mgcos+Fsin f=uNF=(mgsin+umgco

9、s)/(cos-usin)F=（mgsin-umgcos)/(cos+usin)练习1水平放置的两个平行金属轨道相距水平放置的两个平行金属轨道相距0.2m，上面有一质量为，上面有一质量为0.04kg的均的均匀金属棒匀金属棒ab，电源电动势为，电源电动势为V，内阻为内阻为0.5，滑动变阻器调到，滑动变阻器调到2.5时，要在金属棒所在位置施加一个时，要在金属棒所在位置施加一个垂直于垂直于ab且平行轨道平面的匀强磁且平行轨道平面的匀强磁场，才能使金属棒场，才能使金属棒ab对轨道的压力对轨道的压力恰好为零，求匀强磁场的大小和方恰好为零，求匀强磁场的大小和方向向若保持磁感应强度若保持磁感应强度B的大小不

10、变，的大小不变，方向顺时针转方向顺时针转37，此时，此时ab仍然静仍然静止，则轨道对止，则轨道对ab的支持力和摩擦力的支持力和摩擦力为多大？为多大？ab练习2ab的质量为的质量为m，电阻，电阻为为R，静止在光滑斜，静止在光滑斜金属导轨上，导轨间金属导轨上，导轨间距为距为d，电阻不计，倾，电阻不计，倾角为角为，系统处在磁感，系统处在磁感应强度为应强度为B竖直向上竖直向上的匀强磁场中，的匀强磁场中，ab静静止，止，r则电源电动则电源电动势势E的大小？的大小？mgFN练习3 ab质量为质量为m，置于倾角为，置于倾角为的导轨上，导轨的宽度的导轨上，导轨的宽度为为d，杆与导轨间的动摩，杆与导轨间的动摩擦

11、因素为擦因素为，有电流时，有电流时ab恰好静止在导轨上，如图恰好静止在导轨上，如图所示，它的四个侧视图中所示，它的四个侧视图中标出的可能匀强场方向，标出的可能匀强场方向，其中杆与导轨之间的摩擦其中杆与导轨之间的摩擦力可能为的图是（力可能为的图是（）BDAB1.画出导线所在处的磁场方向画出导线所在处的磁场方向2.确定电流方向确定电流方向3.根据左手定则确定受安培力的方向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根据受力情况判断运动情况二、判断安培力作用下物体的运动方向二、判断安培力作用下物体的运动方向（一）、基本思路：（一）、基本思路：（二）判断安培力作用下物体的运动方向（二）判

12、断安培力作用下物体的运动方向常用法常用法1、电流元法、电流元法即把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出即把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合每小段电流元受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向。力的方向，最后确定运动方向。2、特殊位置法、特殊位置法把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力的方向，从而确定运动方向。所受安培力的方向，从而确定运动方向。例题4NSNSIFFNSF3、等效法、等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁

13、。环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁。条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管。条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管。通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析4、利用结论法、利用结论法（1）两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸）两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。引，反向电流相互排斥。（2）两电流不平行时，有转动到互相平行且方向相同）两电流不平行时，有转动到互相平行且方向相同的趋势。的趋势。利用这些结论分析，可事半功倍利用这些结论分析，可事半功倍例题6 两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd

14、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ababcdD2.在光滑的水平杆上有两个通有同方向的金在光滑的水平杆上有两个通有同方向的金属圆环，问：两环将怎样运动？（靠近或属圆环，问：两环将怎样运动？（靠近或远离）远离）A BNSF（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NSF桌面对磁铁的摩擦力 _(有,无) 方向_.有水平向右课堂练习课堂练习2、F4、如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软

15、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MNab例题例题6 6：如图所示，在磁感应强度为：如图所示，在磁感应强度为1T1T的匀强的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m0.5m，质量为，质量为0.1kg0.1kg的金属棒的金属棒MNMN，此时弹簧伸，此时弹簧伸长长10cm10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？的大小和方

16、向如何？MNIB2A2A，方向从，方向从M M到到N N例5、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( )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MI1PI2N3、如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面向里的匀强磁场中,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( )BA.逐渐变大B.先变大后变小C.逐渐变小D.先变小后变大I1 1、如图所示，蹄形磁体用悬线悬于、如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O O点，点，在磁铁的正下方有一固定水平放置的长直导线，在磁铁的正下方有一固定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运动情况将是( )( )A A静止不动静止不动B B向纸外平动向纸外平动C CN N极向纸外，极向纸外，S S极向纸内转动极向纸内转动D DN N极向纸内，极向纸内，S S极向纸外转动极向纸外转动课堂练习课堂练习5、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