xx届高考物理第一轮磁场对电流的作用力复习学案

1 / 8 XX 届高考物理第一轮磁场对电流的作用力复习学案 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 第二课时磁场对电流的作用力 【教学要求】 1会用左手定则确定安培力方向，计算匀强磁场中安培力的大小。 2知道磁电式电表构造及测电流大小和方向的原理。 【知识再现】 一、安培力： 磁场对电流的叫安培力 二、安培力的大小计算 1当 B、 I、 L 两两垂直时，若 B 与 I(L)夹角为 ，则 2公式的适用条件：一般只适用于匀强磁场 三、安培力的方向判定 用左手定则判 定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿人手心，并使指向电流的方向，那么，所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 议一议：安培力公式 F BIL只适用于匀强磁场吗 ? 2 / 8 知识点一安培力的大小与方向 要判断求解安培力 ,首先要明确导线所在处的磁场 ,再根据安培力公式 F=BIL求解 . 【应用 1】如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度。位于纸面内的细直导线，长 L=1m，通有 I=1A 的恒定电流。当导线与 B1 成 60 夹角时，发现其受到的 安培力为零，则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度 B2的可能值为（） A B c D 导示 :安培力为零的可能是磁场与导线平行或合磁场为零。如图为求得磁场最小时的矢量图，由图可知另一磁场的最小值为，故选 BcD。 本题的重点是在求解磁场，并非安培力公式的使用，但要对安培力公式使用条件要熟悉。 知识点二磁电式电表的工作原理 1磁电式电流表的构造：如图所示，在一个磁性很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和 个 指针，线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流经过这两个弹簧流入线圈。 2磁电式电流表的工作原理：如图所示，蹄形磁铁和铁芯3 / 8 间的磁场是均匀辐向分布的磁场。放在其中的通电线圈不论转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，线框两边所受的磁场力始终与线框平面垂直。线圈转动时，通过转轴收紧两根螺旋弹簧。这样，线圈在通电时除了受到磁力外，还受到弹簧的反抗力，当两种力的作用效果达到平衡时，线圈停在一定的位置上。线圈的偏转角度 与电流 I 成正比，这样，在线圈上装上指针，由于指针偏转角度跟电流大小成正比，就能根据指针偏转角 度的大小得出电流的数值。它的优点是电流表刻度是均匀的灵敏度高。 【应用 2】矩形线圈 abcd 放在匀强磁场中，磁场方向沿 z轴，磁感应强度 B=10 2T如图所示线圈边长 ad=6cm，ab=8cm，线圈是均匀的，总质量为 10 3kg，此线圈可绕ad边自由转动，当线圈静止在与 xoz平面成 30 角的位置，则通过线圈的电流的大小为，方向为 (g取 10m s2) 导示 :设矩形线圈 abcd的总质量为 m0 方向沿 abcda(用左手定则判断 bc 边。 电磁力矩就是安培力的力矩，可用 m 电 =BIScos 计算，其中 S 为线圈的面积， 为匀强磁场 B 与线圈平面的夹角，该公式不仅仅适用于矩形线圈，对其他形状的线圈，包括形状不规则的线圈都适用 4 / 8 类型一有关安培力的计算 【例 1】水平面上有电阻不计的 U 形导轨 NmPQ，它们之间的宽度为 L， m 和 P 之间接入电动势为 E 的电源 (不计内阻 )。现垂直于导轨搁一根质量为 m，电阻为 R 的金属棒 ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向与水平面夹角为 且指向右斜上方，如图所示，问： (1)当 ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少 ? (2)若 B 的大小和方向均能改变，则要使 ab棒所受支持力为零， B 的大小至少为多少 ?此时 B 的方向如何 ? 导示 :从 b 向 a 看视图如图所示。 根据左手定则判定磁场方向水平向右。 该题为安培力与力学，电路相联系的综合问题，求解时要注意： 要正确地对通电导体进行受力分析，特别是安培力的方向，牢记安培力的方向既和 B 垂直又和 L 垂直。 由于 B、I、 L 的方向关系涉及三维的立体空间，为便于分析，要善于选择合理的角度，将立体图转化为平面图 (俯视图、剖视图、侧视图等 )。 类型二导线之间的安培力 【例 2】如图所示，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 受到的磁场力大小为 F1当加5 / 8 入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后， a 受到的磁场力大小变为 F2，则此时 b 受到的磁场力大小变为 () A F1B F1¬¬-F2c F1+F2D 2F1-F2 导示 :根据安培定则和左手定则，可以判定 a 导线受 b 中电流形成的磁场的作用力 F1，方向向左同理 b 受 a 磁场的作用力大小也是 F1，方向向右新加入的磁场无论什么方向，a、 b 受到的这个磁场的作用力 F 总是大小相等方向相反如果 F 与 F1方向相同，则两导线受到的力大小都是 F1+F2，若F 与 F1 方向相反， a、 b 受到的力的大小都是 F -F1 因此当再加上磁场时若 a 受的磁场力大小是 F2， b 受的磁场力大小也是 F2，所以 A 对。故选 A。 此题没有指明外加磁场确切方向，应该立即意识到可能有两种情况，然后分别进行分析，但这样终究稍微麻烦些左手定则中涉及电流、磁场、磁场力三个量的方向此题中外加磁场一旦确定以后其方向是不变的但 a、 b 两电流方向相反，故 a、 b 所受外加磁场的力必定反向，然后再与 F1合成就行了 类型二磁感应强度的测量 要测量一个物理量，首先要确定测量的原理，这里提供的方法是利用安培力的 方法来测量的。 【例 2】如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置一长方体绝缘容器内部高为 L，厚为 d，左右两管等高处装有6 / 8 两根完全相同的开口向上的管子 a、 b，上、下两侧装有电极c(正极 )和 D(负极 )，并经开关 S 与电源连接容器中注满能导电的液体，液体的密度为 将容器置于一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当开关断开时，竖直管子 a、 b 中的液面高度相同；开关 S 闭合后， a、 b 管中液面将出现高度差若闭合开关 S 后， a、 b 管中液面将出现高度差为 h，电路中电流表的读数为 I，求磁感应强度 B 的大小 导示 :开关 S 闭合 后，导电液体中有电流由 c 流向 D，根据左手定则可知导电液体要受到向右的安培力 F 的作用，在液体中产生附加压强 p，这样 a、 b 管中液面将出现高度差设液体中产生附加压强为 p，则：所以磁感应强度月的大小为： 此类问题的特点是题干长，解答简单解答时需要认真审题，弄清题目所叙述的物理实质，转化成熟悉的物理模型来求解 1如图所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线 a、 b 和 c，各导线中的电流大小相同，其中a、 c 导线中的电流方向垂直纸面向外， b 导线电流垂直纸面向内。每根导线都受到另外两根导线对它 的安培力作用，则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法正确的是（） A导线 a 所受合力方向水平向右 B导线 c 所受合力方向水平向右 7 / 8 c导线 c 所受合力方向水平向左 D导线 b 所受合力方向水平向左 2（ 07 广东茂名模考）如图所示，用两条一样的弹簧秤吊着一根铜棒，铜棒所在的虚线框范围内有垂直纸面的匀强磁场，棒中通入自左向右的电流。当棒静止时，弹簧秤示数为F1；若将棒中电流反向，当棒静止时，弹簧秤的示数为 F2，且 F2 F1，根据上面所给的信息，可以确定（） A磁场的方向 B磁感应强度的大小 c安培力的大小 D铜棒的重力 3（ 07 南京二模）如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有 n 匝，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁的中轴线 oo 垂直于线圈平面且通过其圆心 o，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为，方向与竖直线成 30 角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为（） A B 4（ 07 海南卷）据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示。炮弹（可 视为长方形导体）8 / 8 置于两固定的平行导轨之间，并与