高三物理总复习-安培力作用下的平衡问题、做功问题典例分析

在高考备考复习中，不少高三学生困惑于解答物理习题，常常感觉到不知如何下手。其实，如果学生基础知识比较扎实，并且物理已经入门，那物理解题就并非多么高深莫测，很多时候就凭基本思路和方法即可解出看上去并不算简单的题目。比如有关安培力的问题，在磁场一章是重点，在电磁感应一章同样是重点。有关题目可能涉及到的基础知识有：安培力就是磁场对放在磁场中的通电导线（即电流，包含感应电流）的作用力、安培力的大小用公式F=ILBsinθ（要理解适用条件、L有时是等效长度）计算、安培力的方向用左手定则确定（当然要理解安培力一定既垂直于直导线又垂直于磁感应强度）、匀强磁场中一段直通电导线所受安培力的作用点是在其中点上、由部分导体切割磁感线（相对运动）产生感应电流的电磁感应现象中焦耳热等于克服安培力做的功……例题一、将长为L的刚性导线弯成六分之一圆周的圆弧，固定于垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，两端点A、C连线竖直，如图所示．若给导线通以由A到C、大小为I

的恒定电流，则导线所受安培力的大小和方向是

()

本题答案为D。这道题考查安培力的大小和方向，但学生必须知道等效法，要会用导线的等效长度才行。当然，这道题属于容易解答的题目。例题二、如图所示，在光滑水平桌面上，将长为L的柔软导线弯成六分之一圆弧，导线固定在A、C两点，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，导线通以由C到A、大小为I的恒定电流，则柔软导线中点处受到的张力大小是（假设导线不变形）（

）

本题答案为B这道题表面上看跟上一道题差不多，但实际难度就比上边例题一的难度大多了，考生除了会计算安培力的大小、判定安培力的方向（力的作用线）以外，还要善于灵活选择研究对象、善于运用共点力的平衡条件进行计算、善于运用微元法进行分析。这样，才能通过分析确定圆弧导线上各处的张力方向都是沿着圆弧切线的，A、C两个固定点对导线的拉力也是沿着切线的，这样根据对称性可确定导线各处的张力大小是相等的，并且都等于A处或C处的拉力，最后通过计算才能选出答案B。

例题三、如图甲所示，水平面内有一“∠”型光滑金属导轨，除了两轨连结点O的电阻为R，其他电阻均不计，Oa与Ob夹角为45°，将质量为m的长直导体棒MN搁在导轨上并与Oa垂直。棒与O点距离为L、空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B，在外力作用下，棒以初速度向右做直线运动，其速度的倒数随位移x变化的关系如图乙所示，在导体棒运动L距离到PQ的过程中

（

）

本题答案为C。

这道题属于电磁感应模块，综合性比较强，考查的知识点比较多，难度也比较大。但是，只要考生基础知识扎实，基本思路和方法熟练，同样可以通过分析、推导计算得出正确答案。由图乙可以直接得出导体棒运动过程中速度是减小的，但并不是匀减速直线运动，所以选项A错误；运用微元法可以由图乙得出导体棒运动的时间（图乙中梯形“面积”），可知选项B也错误；通过推导计算可以求出导体棒产生的感应电流（竟然是恒定的），可知选项C正确；根据能量守恒定律可知，外力所做的功与动能的减少量之和等于产生的电能（焦耳热），而这个电能（焦耳热）又等于导体棒克服安培力所做的功（安培力是变力）。这样就能求出外力所做的功，可知选项D是错误的。虽然例题三（尤其选项D的判断）难度较大，推导计算过程较为复杂，但是有关动生电动势