2019-2020年高三物理专题二安培力复习讲义

1、2019-2020年高三物理专题二安培力复习讲义【达标指要】掌握安培力方向的判定，即左手定则的应用.理解影响安培力大小的物理量，准确分 析通电导线之间的相互作用力，磁场对通电线圈的作用力.【名题精析】例1 .如图11-2-1 （甲）所示，两根 平行放置的长直导线 a和b载有大小相同 方向相反的电流， a受到磁场力大小为uI F1.当放入一与导线所在平面垂直的匀强磁 场后，a受到磁场力大小为 F2,则此时b 受到磁场力大小变为（）a bA. F2B. F1-F2（甲）C. F1+F2D. 2F1-F2分析与解：原来两反向平行直线导线在对方导线附近产生的磁场8的方向都垂直纸面向里，两导线间的相互作

2、用力是一对作用力与反作用力，其大小都为F1,如图11-2-1（乙）所示.当加入垂直纸面的另一匀强磁场后，无论其方向是向里或向外，两导线所在区域的磁 场发生同样的变化，因此，a导线受力大小变为 F2时，b导线受力大小一定为 F2.例2.在倾角为a的光滑斜面上，置一通有电流I ,长l质量为m的导体棒，如图11-2-2 所示，试问:(1)(2) 方向.(3)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向.欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度分析棒有可能静止在斜面上且要求图 11-2-3B的大小和分析与解：此题属于电磁学和静力学综合题，研究对象为通电导体棒，所受力为

3、重力 mg弹力Fn,安培里F,属于三个共点力的平衡问题，要使棒静止在斜面上，当安培力等于重力沿斜面向下分力 mgsin”且B垂直l时，B值最小.要使棒对斜面无压力，则棒不 受斜面的支持力，此时应有安培力与重力相平衡，导体棒只受两个力作用.（1）因BIl = mgsin a ,所以B= mgsin a / Il .由左手定则知，B的方向垂直斜面向上.（2） mg= BIl , B= mg Il .由左手定则知，B的方向应水平向左.（3）此问题讨论的只是问题的可能性，并没有具体研究满足平衡的定量关系，为讨 论问题方便建立如图11-2-3所示的直角坐标系.欲使棒有可能平衡，安培力F的方向须限定在图上

4、F1和F2之间.由图不难看出，F的方向应包括F2的方向，但不能包括F1的方向, 根据左手定则，B与+X的夹角0满足a 0 Tt .【思路点拨】例1考查了通电直导线间安培力的特点，作用力与反作用力.两通电直导线受同一磁 场的安培力大小及方向的判断.例2属于电磁学和静力学综合题，研究对象为通电导体棒,安培F,属于三个共点力的平衡问题.正确分析各种平衡条件.【益智演练】1 .如图11-2-4所示，一长L的直导线通以大小为I的电流， 放在垂直于导线的磁感应强度为B的匀强磁场中，则导线所受安培力大小为（）A. BLIsin 0B. BLIcos 0C. BLI/sin 0D. BLI2.将一根长为L的直

5、导线，由中点折成直角形放入磁感应强度为所受力为重力 mg弹力N,所在平面与磁场垂直，当导线中通以电流I后，磁场对通电导线的作用力大小为（）A BILB. - BILC.2 BILD. BIL223.关于通电导线所受安培力F的方向与磁场磁感应强度B的方向和电流的方向之间的关系，下述说法正确的是（）A F、B、I三者总是互相垂直的B. F总与B和I垂直，但 B、I之间可以不垂直C. B总与F和I垂直，但F、I之间可以不垂直D. I总与F和B垂直，但F、B之间可以不垂直4.在赤道上某处有一竖直直立的避雷针，当带有正电荷的乌云经过避雷针的上方并通过避雷针形成电流时，地磁场对避雷针的作用力的方向为（A.

6、向东B .向南 C .向西5.当放在同一平面内的长直导线动，金属框的运动情况是（MN金属框通以如图11-2-5所示的电流时，MN固定不A金属框将靠近 MNB .金属框将远离MN）C.金属框将以xx为轴转动D .金属框将以yy为轴转动MN图 11-2-66.如图11-2-6所示，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7 .如图11-2-7所示，把一重力不计的通电直导线水平放 在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线通过图示方向电流I时，导线的运动情况是（从上往下 看）（）A顺时针方向转动，同

7、时下降8 .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IBSNA图 11-2-78 .如图11-2-8所示，通电圆线圈套在条形磁铁右端，磁场对通电圆线圈作用的结果，使A.圆线圈面积有被拉大的倾向B.圆线圈面积有被压小的趋势C.线圈将向右平移D.线圈将向左平移9 .矩形导线框 abcd中通有恒定的电流I,线框从如图11-2-9 所示位置开始绕中心轴OO转动90。，在此过程中线框始终处于水平方向的匀强磁场中，以下好说法中正确的是（ ）A ad、bc两边所受磁场力始终为零B. ab、cd两边所受磁场力的合力始终为零C. ab、cd两边均受到恒定磁场力D.线框所受

8、的磁场力的合力始终为零10.如图11-2-10所示，静止的圆形线圈有逆时针的电流，在其直径AB靠近B点处放一根垂直于线圈平面且固定不动 的长直导线，当直导线中通过垂直纸面向里的电流后，则圆形线圈将（）图 11-2-10A.仅向左平动B.仅向右平动C.以AB为轴转动，且向左平动B2/2 一式中BD.以AB为轴转动，且向右平动11 .磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为是磁感应强度，科是磁导率，在空气中，科为一已知常数.为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B, 一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片 P,再用力将铁片与 磁铁拉开一段微小距离 A l

9、,并测出拉力F,如图11-2-11 所示.因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度 B与F、A之间的关系式为 B=.12 .如图11-2-12所示，在两根劲度系数都为k的相同的轻质弹簧下悬挂有一根导体棒ab,导体棒置于水平方向的匀强磁场中，且与磁场垂直.磁场方向垂直纸面向里，当导体AL1；若只将电流反向而保持其他棒中通以自左向右的恒定电流时，两弹簧各伸长了条件不变，则两弹簧各伸长了AL2,求：(1)导体棒通电后受到的磁场力的大小?(2)若导体棒中无电流，则每根弹簧的伸长量为多少13 .如图11-2-13所示，倾角为0的光滑斜面上，有一长为L,质量为m的通电导线，导线中的电流强

10、度为I ,电流方向垂直纸面向外.在图中加一匀强磁场，可使导线平衡,试求：最小的磁感应强度B是多少？方向如何？图 11-2-1314 .如图11-2-14所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相等方向相同的电流，a受到磁场力大小为 F1.当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到磁场力大小为F2,求此时b受到磁场力的大小？I AI八ab图 11-2-1415 .如图11-2-15所示，宽为l的金属框架和水平面夹角为a ,并处于磁感应强度为 B的匀强磁场中，磁场方向垂直于框架平面.导体棒ab的质量为m长度为d置于金属框架上时将向下匀加速滑动，导体棒与框架之间的最大静摩擦力为f .为使导体棒

11、静止在框架上，将电动势为E,内阻不计的电源接入电路，若框架与导体棒的电阻不计，求需要接入的滑动变阻器 R的阻值范围.16 .如图11-2-16所示，金属棒ab的质量m等于5 g,放在相距L为1 m的光滑金属导轨 上，磁感应强度 B=0.5 T,方向竖直向上，电容器的电容C=200 F,电源电动势E=16V,导轨距地面高度 h=0.8 m,当单刀双掷开关先掷向1后，再掷向2,金属棒被抛到水平距离s=6.4 cm的地面上，问电容器两端的电压还有多大？图 11-2-1617 . 一半径为 R均匀带电的轻质细塑料环，总带电量为Q置于与环面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为 B,如图11-2-17所示.当以

12、圆心为轴，以角速度3转动时，环中的张力为多少？18 .如图11-2-18所示是磁流体泵的示意图，已知，磁流体泵是高h的矩形槽，槽左右相对的两壁是导电的，它们之间距离为l .两导电壁加上电势差为U的电场，垂直于纸面的前后两非导电壁加上磁感应强度为B的均匀磁场如图所示.槽的下部与水银面接触，上部与竖直的非导电管相连.已知水银的电阻率为r,水银的密度 P,重力加速度为 g.试问：(1)水银能上升条件？(2)在1问的条件下，求水银上升的高度？(以上各已知量都是国际单位制单位)/ :B :h X H X M K图 11-2-1819 .如图11-2-19所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图.一边

13、长为L.截面为正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面积为A的小喷口，喷口离地的高度为h.管道中有一绝缘活塞，在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒a、b,其中棒b的两端与一电压表相连，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中，当棒 a中通有垂 直纸面向里的恒定电流 I时，活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口的水平距离为s.若液体的密度为 p ,不计所有阻力，求:图 11-2-19(1)活塞移动的速度；(2)该装置的功率；(3)磁感应强度B的大小.【学后反思】无论导线中电流方向与磁场方向是否垂直，只要二者不平行，导线必然受安培力，且 安培力一定垂直于电流方向和磁场方向.对于通电线圈，分清各边受力与整体的合力，平 动与转动.【参考答案】八八 八2.F,、1.D 2.D 3 . B 4 . A 5. A 6.A 7.C 8.BD 9 . BCD 10 . C 11 . J 12 . (1)二 L Jok(AL2 -AL1), (2) 13 . mgs