【学海导航】高三物理一轮复习 第8章 第2节 磁场对电流的的作用课件 新人教

第2节磁场对电流的作用考点1：安培力大小的计算【例1】如图8­2­3，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc=∠bcd=135°，流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()图8­2­3切入点：安培力大小的计算公式F=BIL.答案：A点评：计算匀强磁场中的直导线受到的安培力，要注意两种特例的前提条件：如果B⊥L，安培力最大，F=BIL；如果B∥L，安培力为零．会利用矢量分解的方法计算导线与磁感应强度成任意角时受到的安培力．对于非直导线，要理解用“等效长度”替代非直导线长度的等效思想．考点2：通电导体在磁场中的运动方向的判断【例2】如图8­2­4所示，用细橡皮筋悬吊一轻质线圈，置于一固定直导线上方，两者在同一竖直平面内，线圈可以自由运动．当给两者通以图示电流时，线圈将()A．靠近直导线，两者仍在同一竖直平面内B．远离直导线，两者仍在同一竖直平面内C．靠近直导线，同时旋转90°D．远离直导线，同时旋转90°图8­2­4切入点：电流元分析法．【解析】将线圈分割成许多小段，由左手定则可以确定，每一小段受到的安培力均在纸平面内，沿半径方向背离圆心．线圈上半截受到的安培力的合力竖直向上，下半截受到的安培力的合力竖直向下，但是线圈下半截靠近直导线，磁感应强度较大，安培力也较大，所以，整个线圈受到的安培力的合力竖直向下．答案：A点评：应用左手定则判断安培力的方向，一定要明确磁感线的立体分布情况，要有空间想象力．特别是对于动态过程，一定要明确导线处于不同位置时磁场的方向和电流的方向，这样才能正确判断出安培力的方向．题型一：安培力作用下物体的平衡问题【例3】质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与导轨平面成θ角斜向上，如图8­2­5所示，求MN受到的支持力和摩擦力．图8­2­5【解析】由于MN静止，根据如如图所示的导导体棒MN的受力分析图图，可得：mg=Fcosθ+NFsinθ=f又F=ILB，从而N=mg-ILBcosθ，f=ILBsinθ点评：解决安培力作作用下物体的的平衡问题，，关键是正确确分析受力，，建立平衡方方程，在画受受力分析图时时，为了更清清晰的表示各各个力之间的的关系，要善善于将立体空空间的受力情情况转化为平平面受力图．．题型二：安培培力与电路的的综合问题(1)金属棒棒所受到的安安培力；(2)通过金金属棒的电流流；(3)滑动变变阻器R接入到到电路路中的的阻值值．图8­­2­­6点评：：解答此此类问问题的的关键键是：：(1)电路路分析析；(2)受力力分析析，将将立体体空间间的受受力情情况转转化为为平面面受力力图．．1.(2011•新课标标)电磁轨轨道炮炮工作作原理理如图图8­­2­­7所所示．．待发发射弹弹体可可在两两平行行轨道道之间间自由由移动动，并并与轨轨道保保持良良好接接触．．电流流I从一条条轨道道流入入，通通过导导电弹弹体后后从另另一条条轨道道流回回．轨轨道电电流可可形成成在弹弹体处处垂直直于轨轨道面面的磁磁场(可视视为匀匀强磁磁场)，磁磁感应应强度度的大大小与与I成正比比．通通电的的弹体体在轨轨道上上受到到安培培力的的作用用而高高速射射出．．现欲欲使弹弹体的的出射射速度度增加加至原原来的的2倍倍，理理论上上可采采用的的方法法是()A．只只将轨轨道长长度L变为原原来的的2倍倍B．只只将电电流I增加至至原来来的2倍C．只只将弹弹体质质量减减至原原来的的一半半D．将将弹体体质量量减至至原来来的一一半，，轨道道长度度L变为原原来的的2倍倍，其其他量量不变变图8­­2­­7答案：：BD2.(2010•上海物物理)如图8­2­8所示示，长长为2l的直导导线折折成边边长相相等，，夹角角为60°°的V形，，并置置于与与其所所在平平面相相垂直直的匀匀强磁磁场中中，磁磁感应应强度度为B.当在在该导导线中中通以以电流流强度度为I的电流流时，，该V形通通电导导线受受到的的安培培力大大小为为()A．0B．．0.5BIlC．BIlD．2BIl图8­­2­­8C【解析析】导线在在磁场场内有有效长长度为为2lsin30°=l，故该该V形形通电电导线线受到到安培培力大大小为为F=BIl，选项项C正正确．．本题也也可以以用另另一种种解法法．先先求出出每段段长为为l的直导导线受受到的的安培培力大大小分分别为为F1=F2=BIl，而F1与F2的夹角角为120°，，所以以F1与F2的合力力大小小为F=BIl.3.在图8­2­9所示示电路路中，，电池池均相相同，，当电电键S分别别置于于a、b两处时时，导导线MM′与NN′之间间的安安培力力的大大小分分别为为fa、fb，判断断这两两段导导线()A．相相互吸吸引，，fa>fbB．相相互排排斥，，fa>fbC．相相互吸吸引，，fa<fbD．相相互排排斥，，fa<fb图8­­2­­9D【解析析】电键S分别别置于于a、b两处时时，电电源分分别为为一节节干电电池、、两节节干电电池，，而电电路中中灯泡泡电阻阻不变变，则则电路路中电电流Ia＜Ib，MM′和NN′处的的磁感感应强强度Ba＜Bb，应用用安培培力公公式F=BIL可知fa＜fb，又MM′与NN′电流流方向向相反反，则则相互互排斥斥．4.(2010•南通模模拟)如图8­2­10所所示，，均匀匀绕制制的螺螺线管管水平平放置置，在在其正正中心心的上上方附附近用用绝缘缘线水水平吊吊起通通电直直导线线A.A与螺线线管垂垂直，，“´´”表表示导导线中中电流流的方方向垂垂直于于纸面面向里里．电电键S闭合合后，，A受到通通电螺螺线管管磁场场的作作用力力的方方向是是()A．水水平向向左B．．水平平向右右C．竖竖直向向下D．．竖直直向上上图8­­2­­10C【解析析】电键闭闭合后后根据据安培培定则则可判判定导导线所所在位位置处处磁感感线的的方向向为水水平向向右，，再由由左手手定则则判定定导线线受到到安培培力的的方向向为竖竖直向向下，，C项项正确确．5.(2010•上海模拟)如图8­2­11所所示，在竖竖直向下的的匀强磁场场中，有两两根竖直放放置的平行行导轨AB、CD，导轨上放放有质量为为m的金属棒MN，棒与导轨轨间的动摩摩擦因数为为μ，现从t=0时刻起起，给棒通通以图示方方向的电流流，且电流流与时间成成正比，即即I=kt，其中k为恒量．若若金属棒与与导轨始终垂直，，则如下图图所示的表表示棒所受的摩摩擦力随时时间变化的的四幅图中，正正确的是()图8­2­­11答案：C【解析】当Ff=μBIL=μBLkt<mg时，棒沿导导轨向下加加速；当Ff=μBLkt>mg时，棒沿导导轨向下减减速；在棒棒停止运动动前，所受受摩擦力为为滑动摩擦擦力，大小小为：Ff=μBLkt；当棒停止止运动时，，摩擦力立立即变为静静摩擦力，，大小为：：Ff=mg，故选项C正确．6.磁流体推进进船的动力力来源于电电流与磁场场间的相互互作用，图图8­2­­12(a)是在平平静海面上上某实验船船的示意图图，磁流体体推进器由由磁体、电电极和矩形形通道(简简称通道)组成，如如图8­2­12(b)所示示，通道尺尺寸a=2.0m、b=0.15m、c=0.10m，工作作时，在通通道内沿z轴正方向加加B=8.0T的匀强磁磁场；沿x轴负方向加加上匀强电电场，使两两极板间的的电压U=99.6V；海水水沿y轴方向流过过通道，已已知海水的的电阻率ρ=0.20Ω•m.图8­2­­12(1)船静静止时，求求电源接通通瞬间推进进器对海水水推力的大大小和方向向；(2)船以以vs=5.0m/s的速速度匀速前前进．以船船为参照物物，海水以以5.0m/s的速速率