河北师大附中精品课件高二物理磁场全章课件安培力专题分析.ppt

专题一安培力作用下物体的运动方向的判断 1 电流元法 即把整段电流等效为多段直线电流元 先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向 从而判断整段电流所受合力方向 最后确定运动方向 2 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安培力方向 从而确定运动方向 3 等效法 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 通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析 5 转换研究对象法 因为电流之间 电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题 可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力 再由牛顿第三定律 确定磁体所受电流作用力 从而确定磁体所受合力及运动方向 4 利用结论法 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 两电流不平行时 有转动到相互平行且电流方向相同的趋势 例1 两条导线ab和cd互相垂直 如图所示 其中的ab固定 cd可自由活动 两者相隔一小段距离 当两条导线分别通以图示方向的电流时 垂直纸面向里看导线cd将a 顺时针方向转动 同时靠近abb 逆时针方向转动 同时靠近abc 顺时外方向转动 同时远离abd 逆时针方向转动 同时远离ab b 解析 根据安培定则和左手定则可判断cd导线的左半部分受到竖直向下的安培力作用 右半部分受到竖直向上的安培力作用 故cd导线将沿逆时针转动 假设导线自图示位置转过90 时 导线cd和导线ab平行 电流方向相同 相互吸引 导线cd将靠近导线ab 实际上 导线cd在整个过程中 同时靠近导线ab 所以本题答案应选c 例2 如图所示 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时 导线的运动情况是 从上往下看 a 顺时针方向转动 同时下降b 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 解析 根据蹄形磁铁磁感线分布和左手定则可判断a端受垂直纸面向里的安培力 b端受垂直纸面向外的安培力 故导线逆时针转动 假设导线自图示位置转过90 时 由左手定则可知 导线ab受竖直向下安培力作用 导线下降 实际上 导线ab在整个过程中 同时下降 故导线在逆时针转动的同时向下运动 所以本题答案应选c c 例3 如图所示 一个带负电的橡胶圆盘处在竖直面内 可以绕过其圆心的水平轴高速旋转 当它不动时 放在它左侧轴线上的小磁针处于静止状态 当橡胶盘从左向右看逆时针高速旋转时 小磁针n极的指向a 不偏转b 向左偏c 向右偏d 向纸内偏转 c 等效思想 环形电流 条形磁铁 例4 根据安培的假设的思想 认为磁场是由于运动电荷产生的 这种思想如果对地磁场也适用 而目前在地球上并没有发现相对于地球定向移动的电荷 那么由此推断 地球应该 a 带负电b 不带电c 带正电d 无法确定 a 例5 如图所示 把轻质导线圈用细线悬挂在磁铁s极附近 磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面 当线圈内通过图示方向的电流时 线圈将怎样运动 线圈向右摆起 例6 一个可自由转动的线圈l1和一个固定的线圈l2互相绝缘垂直放置 且两个圆线圈的圆心重合 当两线圈通以如图所示的方向时 则从左向右看 线圈l1将 a 不动b 顺时针转动c 逆时针转动d 向纸内转动 c 利用结论法 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 两电流不平行时 有转动到相互平行且电流方向相同的趋势 等效法 把环形电流l1看成小磁针 例7 一个松弛的螺线管中通以电流 线圈将 a 纵向伸长 径向膨胀b 纵向压缩 径向膨胀c 纵向伸长 径向收缩d 纵向压缩 径向收缩 b 例8 如图所示 条形磁铁放在水平桌面上 在其正中央的上方固定一根长直导线 导线与磁铁垂直 给导线通以垂直纸面向外的电流 则 a 磁铁对桌面压力减小 不受桌面的摩擦力作用 b 磁铁对桌面压力减小 受到桌面的摩擦力作用c 磁铁对桌面压力增大 不受桌面的摩擦力作用d 磁铁对桌面压力增大 受到桌面的摩擦力作用 a 专题二安培力作用下物体的平衡 有安培力参与的物体的平衡 此平衡与前面所讲的物体的平衡一样 也是利用物体的平衡条件解题 期中安培力是众多受力中的一个 与闭合电路欧姆定律相结合的题目 主要应用 闭合电路欧姆定律 安培力公式 物体的平衡条件 在安培力作用下物体的平衡的解决步骤和前面我们学习的共点力的平衡相似 一般也是先进行受力分析 再根据共点力的平衡条件列出平衡方程 其中重要的是在受力分析过程中不要楼掉了安培力 分析通电导线的受力问题 关键是搞清楚各物理量空间方位上的关系 通常是把三维图改画成侧视图 使问题简明 尤其是出现斜面时 例6 如图所示 用弯曲的导线环把一铜片和锌片相连装在一绝缘的浮标上 然后把浮标浸在盛有稀硫酸的容器中 若开始设置时 环平面处于南北方向上 放手后 环平面将怎样转动 解析 在地表附近地磁场的方向是大致由南向北的 此题中由化学原理可推知在环中有环形电流由等效法可假定其为一个垂直于纸面的条形磁体 而条形磁体所受地磁场的力的方向是南北方向的 2 一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示的匀强磁场中 此时悬线中的张力大小小于铜棒的重力 欲使悬线中张力变为0 可采用的方法是 a 保持原磁场不变 适当增大电流且方向不变b 使电流反向 并适当减弱磁场c 电流大小 方向不变 适当增强磁场d 使磁场反向 适当增大电流并反向 acd 8 如图所示 光滑平行导轨宽为l 轨道与水平面成 角 放在竖直向上的匀强磁场中 磁感强度为b 质量为m的金属棒ab垂直于导轨放在轨道上 若保持金属棒ab静止不动 棒中应通有多大的电流 10 如图所示 两平行光滑导轨相距为20cm 与水平方向夹角为45 金属棒mn的质量为10g 电阻r 8 匀强磁场的磁感应强度b的方向竖直向下大小为0 8t 电源电动势为10v 内阻为1 当开关s闭合时 mn处于平衡状态 求变阻器r1的取值为多少 答案 7 11 在磁感强度b 2t 方向竖直向上的匀强磁场中 有一与水平面 37 的导电轨道 滑轨上放一可自由移动的金属杆ab 已知接在滑轨中的电源电动势e 10v 内阻r 1 ab杆长l 0 5m 质量m 0 2kg 杆与平行滑轨间的动摩擦因数 0 1 求接在滑轨中的变阻器r的阻值在什么范围内变化时 可使ab杆在滑轨上保持静止 滑轨与ab杆的电阻不计 g取10m s2 答案 4 44 r 7 25 专题三安培力与力学 电学知识的综合运用 例1 如图所示 在倾角为 的光滑斜面上 垂直于纸面放置一根长为l 质量为m的直导线 当通以电流i时 欲使导体静止在斜面上 外加匀强磁场的磁感应强度b的大小和方向应是a b mgsin il 方向垂直于斜面向上b b mgsin il 方向垂直于斜面向下c b mgtan il 方向竖直向下d b mg il 方向水平向右 bc 试求 最小的磁感应强度b是多少 方向如何 b 如图所示 两根平行光滑轨道水平放置 相互间隔d 0 1m 质量为m 3g的金属棒置于轨道一端 匀强磁场b 0 1t 方向竖直向下 轨道平面距地面高度h 0 8m 当接通开关s时 金属棒由于受磁场力作用而被水平抛出 落地点水平距离s 2m 求接通s瞬间 通过金属棒的电量 解析 先由平抛运动确定其平抛初速度 h gt 2 s vt解得 v 5m s而该速度亦为水平加速的末速 此后的问题可用动量定理来求解 即 bilt mv且q it mv bl 1 5c 例2如图所示 倾角为 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 mg n 解析 导体棒受重力 支持力和安培力作用而平衡 由力学知识可知 当第三个力 安培力 f与n垂直时 f有最小值 如图 即安培力方向平行于斜面向上 又因为当导体棒与磁感应强度垂直时 安培力最大 故本题所求最小磁感应强度 方向为垂直斜面向下 6 两个相同的圆形线圈能在一个光滑的圆柱上自由移动 设大小不同的电流按图示的方向通人线圈 则两线圈的运动情况是 a 都绕圆柱转动b 彼此相向运动 具有大小相等的加速度c 彼此相向运动 电流大的加速度大d 彼此相背运动 电流大的速度大 例七 如图所示 六根彼此绝缘的导线相互垂直放置 都通以方向如图的等值电流i 则由电线围成的a b c d四个面积相同的区域内a a区垂直纸面向里的磁场最强b b区垂直纸面向里的磁场最强c c区垂直纸面向外的磁场最强d d区垂直纸面向外的磁场最强 ac 例3 在同一平面内有四条彼此绝缘的通电直导线 如图所示 四导线中通过的电流强度i4 i3 i2 i1 要使o点磁场增强 则应切断哪一根导线终点电流 a 切断i1b 切断i2c 切断i3d 切断i4 解 在o点 i4的磁场向 i3的磁场向 外 里 因为i4 i3所以i3 i4产生的磁场抵消 i1和i2产生的磁场向 里 o点的合磁场向里 只有切断i4可使o点磁场增强 d 例 如图所示 六条通电的绝缘导线放在同一平面内 导线中通过的电流强度均为i 方向如图 六条导线围成的a b c d四个边长相等的正方形中 则平均磁感应强度最大的区域是哪些区域 该区域的磁场方向如何 解 a区域 i1 i2 i4 i5产生的磁场抵消 i3的磁场向外 i6的磁场向外 合磁场向外 b区域 i2 i3 i4 i5产生的磁场抵消 i1的磁场向里 i6的磁场向外 合磁场为0 c区域 i1i2 i5i6产生的磁场抵消 i3的磁场向外 i4的磁场向里 合磁场为0 d区域 i2 i3 i5i6产生的磁场抵消 i1的磁场向里 i4的磁场向里 合磁场向里 第四节磁场对电流的作用 演 如图下列几根通有相同大小电流的导线 处于同一磁场中 导线所在的平面与磁场垂直 问 它们受到的力是否相同 等效长度 第四节磁场对电流的作用 等效 判断下列各导线的受力方向与运动情况 abc 第四节磁场对电流的作用 判 abc 第四节磁场对电流的作用 判断下列各导线的受力方向与运动情况 判 判 判 判 判 abc 第四节磁场对电流的