高中物理几类与安培力有关的物理问题专题辅导

1、高中物理几类与安培力有关的物理问题王孟宁,安培力作用下的平衡问题例1.如图1所示，在磁感应强度B=1.0T ,方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水abo已知接在滑轨中平面成日=37角的导电滑轨，滑轨上放一个可以自由转动的金属杆 的电源电动势 E =12V,内阻不计，ab杆长L=0.5m,质量m=0.2kg,杆与平行滑轨间的动求：接在滑摩擦因数R=01；不计滑轨与ab杆的电阻，取g=10m/s2, sin37n=0.6。轨上的变阻器R的阻值在什么范围内变化时，可以使ab杆在滑轨上保持静止？2、图3杆所受安培 受力分析如解析：ab杆保持静止，可分为正好不下滑及正好不上滑两种情况。受力图如图 所示。

2、ab杆正好不下滑时，设变阻器的电阻为R1 ,通过杆的电流I1 = E / R1 ,一 NF一 ln，力Fa = BI1L ,此外杆还受重力 mg轨道的支持力FN1和摩擦力 图2所示。由平衡条件有FN1 -(mgcos F% sin 司=0FNi FA1 cos 二- mg sin r - 0由以上二式解得二5,图2I2 = E / R2,杆所受NFn2 ,受力分析如图当金属棒正好不上滑时， 设变阻器的电阻为 R2,通过杆的电流为 安培力F% =BIzL,杆还受重力mg轨道支持力Fn2和摩擦力f?: 3所示。由平衡条件有FN2 = mg cos 二 FA2 sin 二mg sin1Fn2 = F

3、A2 cos1联立以上二式解得 R2 -33.1故要使金属杆ab静止，应满足3.3Q R5QA二.安培力作用下的动力学问题例2.如图4所示，在同一水平面上的两导轨ab和cd相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中。一根质量为 m = 36 kg、有效长度L=2m的金属棒放在导轨上。当金属棒中电流 为I1 =5A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中电流增加到I2 =8A时，金属棒获得2 .a=2m/s的加速度，则磁场的磁感应强度B为多少？A A N A 4图4解析：由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向为水平方向。当金属棒做匀速运动 时有BI 1L =mg当金属棒做加速运动时有BI2 L - mg =

4、ma联立以上两式解得36 2(I2 -Ii)L (8-5) 2二 12T三.安培力与动量、能量知识相结合的综合问题例3.如图5所示，金属棒 MN的质量m = 0005kg ,放在宽度为L = 10m摩擦力不 计的两根水平平行的金属导轨上。磁感应强度B=0.5T,方向竖直向上。电容 C=200NF ,电源电动势E=16V,导轨离地面的高度 h = 0.8m,单刀双掷开关先掷向 1,然后掷向2,金 属棒MN抛到地面上，落地点距抛出点的距离 S=0.064m。问电容两端的电压还有多大？图5解析：金属棒 MN被抛出时，具有水平初速度，由平抛运动知识可知，棒下落的时间2hL =、一,棒的水平初速度 gv = S/t = S/J* = 0.064-10 =016m/ s2h2 08设磁场力作用的时间为 At ,由动量定理有BIL t = mv而通过金属棒的电荷量 Q = It所以 Q =mv/(BL) = 0.005 016 = 1.6 10-C 05 1这部分电荷量是电容器通过金属棒放电的电荷量，电容器原来所带电荷量为Q=CE=200 I。 16=32 100