(江苏专版)2019年高考物理总复习 第36讲 磁场对通电导线的作用力讲义.pdf
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1、第第 3636 讲讲磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力考情剖析考查内容通电直导线和通电线圈周围磁场的方向、安培力14 年数学运算15 年考纲要求、考查年份考查详情能力要求T13计算,考查导体棒在安培力作用下的共点力平衡分析综合、T4-选择,考查导体棒在安培力作用下的共点力平衡理解、推理知识整合1安培力的大小若 IB 时,F_;若 IB 时,F_.2安培力的方向(1)左手定则来判定安培力的方向:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指 _,并且都跟手掌在_,把手放入磁场中,让磁感线 _,使伸开的四指指向 _的方向,那么,_所指的方向就是通电导线在磁场中的受力方向(2)安培力的方向总垂直于_所决
2、定的平面,即一定垂直于B 和 I(FB,FI),但 B 与 I 不一定垂直3两平行通电导线间的作用:同向电流相互_,反向电流相互_方法技巧考点 1安培力1安培力大小(1)当 IB 时,FBIL。(2)当 IB 时,F0。2对安培力公式 FBIL 的理解(1)公式的适用范围:B 与 L 垂直;(2)L 是有效长度,即垂直磁感应强度方向的长度;如弯曲导线的有效长度 L 等于两端点所连直线的长度(如图所示),相应的电流方向沿 L 由始端流向末端因此任意形状的闭合线圈,其有效长度为零,受到安培力的矢量和为零【典型例题 1】如图所示,一根导线位于磁感应强度大小为 B,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,其中
3、ABBCCDDEl,且C120、BD150.现给这根导线通入由 A至 E 的恒定电流 I,则导线受到磁场作用的合力大小为()A2 3BIlB(2错误错误! !)BIlC(2错误错误! !)BIlD4BIl【典型例题 2】如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度天平的右臂下面挂一个矩形线圈,宽为 L,共 N 匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面当线圈中通有电流 I(方向如图所示)时,在天平两边加上质量分别为 m1、m2的砝码时,天平平衡;当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为 m 的砝码后,天平又重新平衡由此可知()A磁感应强度方向垂直纸面向里,大小为错误错误! !gB磁感应强度
4、方向垂直纸面向里,大小为mg2NILC磁感应强度方向垂直纸面向外,大小为错误错误! !gD磁感应强度方向垂直纸面向外,大小为错误错误! !考点 2通电导线在安培力作用下的平衡和加速运动的分析方法1.解决有关通电导体在磁场中的平衡问题,关键是受力分析,只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个安培力2画好辅助图(如斜面),标明辅助方向(如 B 的方向、I 的方向等)是画好受力分析图的关键3由于安培力 F、电流 I、磁感应强度 B 的方向之间涉及三维空间,所以在受力分析时要善于把立体图转化成平面图4处理通电导线在安培力作用下的平衡和加速运动的问题的一般步骤(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析(2
5、)画出受力平面图对于空间的立体问题 ,应利用视图将立体问题转化为平面问题进行分析通常是将导线看成点,线圈看成一条边(3)依据平衡条件或牛顿第二定律列方程【典型例题 3】如图所示,两平行金属导轨间的距离 l0。40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角 37,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度 B0。50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场金属导轨的一端接有电动势 E4。5V、内阻 r0。50的直流电源现把一个质量 m0.040kg的导体棒 MN 放在金属导轨上,导体棒恰好静止导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R02.5,金属导轨电阻不计,g 取 10m/s。已知s
6、in370.60,cos370。80,求:(1)通过导体棒的电流大小;(2)导体棒受到的安培力大小;(3)导体棒受到的摩擦力21.如图所示,用两根细线将一长 l、质量为 m 的通电直导线悬挂,直导线垂直纸面且电流向里,大小为 I,加一垂直电流的匀强磁场恰能使细线偏离竖直方向 处于静止,重力加速度为 g.(1)在图上标出所加磁场方向的范围(2)确定所加磁场磁感应强度最小值及其方向考点 3安培力作用下导体运动方向判定的常用方法电流元法特殊位置法等效法通电螺线管等效于多个环形电流结论法转换研究对象法分割为电流元左手定则安培力方向整段导体所受合力方向运动方向在特殊位置安培力方向运动方向环形电流等效为磁
7、针或条形磁铁同向电流互相吸引,异向电流互相排斥;两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所受电流磁场的作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向【典型例题 4】如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方,导线可以自由转动,当导线通入图示方向电流I 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2。如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附
8、近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面当线圈内通以图中方向的电流后,线圈的运动情况是()A线圈向左运动B线圈向右运动C从上往下看顺时针转动D从上往下看逆时针转动当堂检测1。如图所示,直角形导线 abc 通以恒定电流 I,两段导线的长度分别为 3L和 4L,导线处于垂直于导线平面的磁感应强度为 B 的匀强磁场中,则导线受到安培力的合力为()第 1 题图A3BIL,方向 bcB4BIL,方向 baC7BIL,方向垂直于 ac 连线斜向上D5BIL,方向垂直于 ac 连线斜向上2如图所示,两根绝缘细线吊着一根铜棒,空间存在垂直纸面向里的匀强磁场 ,棒中通有向右的电流时两线上拉力大小均为 F1,若
9、棒中电流大小不变方向相反,两线上的拉力大小均为 F2,且 F2F1,则铜棒所受安培力大小为()第 2 题图AF1F2BF2F1C2F12F2D2F1F23(多选)如图甲所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为 L,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为 B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒从 t0 时刻起,棒上有如图乙的持续交变电流 I、周期为 T,最大值为 Im,图甲中 I 所示方向为电流正方向则金属棒()甲乙第 3 题图A一直向右移动B速度随时间周期性变化C受到的安培力随时间周期性变化D受到的安培力在一个周期内做正功4如图所示,质量为 m、长为 l 的铜棒 ab,用长度也为 l 的两根轻
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