河北師大附中精品課件高二物理磁場全章課件安培力專題分析.ppt

專題一安培力作用下物體的運動方向的判斷 1 電流元法 即把整段電流等效為多段直線電流元 先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向 從而判斷整段電流所受合力方向 最后確定運動方向 2 特殊位置法 把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個便于分析的特殊位置后再判斷安培力方向 從而確定運動方向 3 等效法 環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵 條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管 通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來分析 5 轉(zhuǎn)換研究對象法 因為電流之間 電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律 定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題 可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力 再由牛頓第三定律 確定磁體所受電流作用力 從而確定磁體所受合力及運動方向 4 利用結(jié)論法 兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢 同向電流相互吸引 反向電流相互排斥 兩電流不平行時 有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同的趨勢 例1 兩條導(dǎo)線ab和cd互相垂直 如圖所示 其中的ab固定 cd可自由活動 兩者相隔一小段距離 當兩條導(dǎo)線分別通以圖示方向的電流時 垂直紙面向里看導(dǎo)線cd將a 順時針方向轉(zhuǎn)動 同時靠近abb 逆時針方向轉(zhuǎn)動 同時靠近abc 順時外方向轉(zhuǎn)動 同時遠離abd 逆時針方向轉(zhuǎn)動 同時遠離ab b 解析 根據(jù)安培定則和左手定則可判斷cd導(dǎo)線的左半部分受到豎直向下的安培力作用 右半部分受到豎直向上的安培力作用 故cd導(dǎo)線將沿逆時針轉(zhuǎn)動 假設(shè)導(dǎo)線自圖示位置轉(zhuǎn)過90 時 導(dǎo)線cd和導(dǎo)線ab平行 電流方向相同 相互吸引 導(dǎo)線cd將靠近導(dǎo)線ab 實際上 導(dǎo)線cd在整個過程中 同時靠近導(dǎo)線ab 所以本題答案應(yīng)選c 例2 如圖所示 把一重力不計的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方 導(dǎo)線可以自由移動 當導(dǎo)線通過圖示方向電流時 導(dǎo)線的運動情況是 從上往下看 a 順時針方向轉(zhuǎn)動 同時下降b 順時針方向轉(zhuǎn)動 同時上升c 逆時針方向轉(zhuǎn)動 同時下降d 逆時針方向轉(zhuǎn)動 同時上升 解析 根據(jù)蹄形磁鐵磁感線分布和左手定則可判斷a端受垂直紙面向里的安培力 b端受垂直紙面向外的安培力 故導(dǎo)線逆時針轉(zhuǎn)動 假設(shè)導(dǎo)線自圖示位置轉(zhuǎn)過90 時 由左手定則可知 導(dǎo)線ab受豎直向下安培力作用 導(dǎo)線下降 實際上 導(dǎo)線ab在整個過程中 同時下降 故導(dǎo)線在逆時針轉(zhuǎn)動的同時向下運動 所以本題答案應(yīng)選c c 例3 如圖所示 一個帶負電的橡膠圓盤處在豎直面內(nèi) 可以繞過其圓心的水平軸高速旋轉(zhuǎn) 當它不動時 放在它左側(cè)軸線上的小磁針處于靜止狀態(tài) 當橡膠盤從左向右看逆時針高速旋轉(zhuǎn)時 小磁針n極的指向a 不偏轉(zhuǎn)b 向左偏c 向右偏d 向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) c 等效思想 環(huán)形電流 條形磁鐵 例4 根據(jù)安培的假設(shè)的思想 認為磁場是由于運動電荷產(chǎn)生的 這種思想如果對地磁場也適用 而目前在地球上并沒有發(fā)現(xiàn)相對于地球定向移動的電荷 那么由此推斷 地球應(yīng)該 a 帶負電b 不帶電c 帶正電d 無法確定 a 例5 如圖所示 把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用細線懸掛在磁鐵s極附近 磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈的平面 當線圈內(nèi)通過圖示方向的電流時 線圈將怎樣運動 線圈向右擺起 例6 一個可自由轉(zhuǎn)動的線圈l1和一個固定的線圈l2互相絕緣垂直放置 且兩個圓線圈的圓心重合 當兩線圈通以如圖所示的方向時 則從左向右看 線圈l1將 a 不動b 順時針轉(zhuǎn)動c 逆時針轉(zhuǎn)動d 向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動 c 利用結(jié)論法 兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢 同向電流相互吸引 反向電流相互排斥 兩電流不平行時 有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同的趨勢 等效法 把環(huán)形電流l1看成小磁針 例7 一個松弛的螺線管中通以電流 線圈將 a 縱向伸長 徑向膨脹b 縱向壓縮 徑向膨脹c 縱向伸長 徑向收縮d 縱向壓縮 徑向收縮 b 例8 如圖所示 條形磁鐵放在水平桌面上 在其正中央的上方固定一根長直導(dǎo)線 導(dǎo)線與磁鐵垂直 給導(dǎo)線通以垂直紙面向外的電流 則 a 磁鐵對桌面壓力減小 不受桌面的摩擦力作用 b 磁鐵對桌面壓力減小 受到桌面的摩擦力作用c 磁鐵對桌面壓力增大 不受桌面的摩擦力作用d 磁鐵對桌面壓力增大 受到桌面的摩擦力作用 a 專題二安培力作用下物體的平衡 有安培力參與的物體的平衡 此平衡與前面所講的物體的平衡一樣 也是利用物體的平衡條件解題 期中安培力是眾多受力中的一個 與閉合電路歐姆定律相結(jié)合的題目 主要應(yīng)用 閉合電路歐姆定律 安培力公式 物體的平衡條件 在安培力作用下物體的平衡的解決步驟和前面我們學習的共點力的平衡相似 一般也是先進行受力分析 再根據(jù)共點力的平衡條件列出平衡方程 其中重要的是在受力分析過程中不要樓掉了安培力 分析通電導(dǎo)線的受力問題 關(guān)鍵是搞清楚各物理量空間方位上的關(guān)系 通常是把三維圖改畫成側(cè)視圖 使問題簡明 尤其是出現(xiàn)斜面時 例6 如圖所示 用彎曲的導(dǎo)線環(huán)把一銅片和鋅片相連裝在一絕緣的浮標上 然后把浮標浸在盛有稀硫酸的容器中 若開始設(shè)置時 環(huán)平面處于南北方向上 放手后 環(huán)平面將怎樣轉(zhuǎn)動 解析 在地表附近地磁場的方向是大致由南向北的 此題中由化學原理可推知在環(huán)中有環(huán)形電流由等效法可假定其為一個垂直于紙面的條形磁體 而條形磁體所受地磁場的力的方向是南北方向的 2 一根通有電流的直銅棒用軟導(dǎo)線掛在如圖所示的勻強磁場中 此時懸線中的張力大小小于銅棒的重力 欲使懸線中張力變?yōu)? 可采用的方法是 a 保持原磁場不變 適當增大電流且方向不變b 使電流反向 并適當減弱磁場c 電流大小 方向不變 適當增強磁場d 使磁場反向 適當增大電流并反向 acd 8 如圖所示 光滑平行導(dǎo)軌寬為l 軌道與水平面成 角 放在豎直向上的勻強磁場中 磁感強度為b 質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放在軌道上 若保持金屬棒ab靜止不動 棒中應(yīng)通有多大的電流 10 如圖所示 兩平行光滑導(dǎo)軌相距為20cm 與水平方向夾角為45 金屬棒mn的質(zhì)量為10g 電阻r 8 勻強磁場的磁感應(yīng)強度b的方向豎直向下大小為0 8t 電源電動勢為10v 內(nèi)阻為1 當開關(guān)s閉合時 mn處于平衡狀態(tài) 求變阻器r1的取值為多少 答案 7 11 在磁感強度b 2t 方向豎直向上的勻強磁場中 有一與水平面 37 的導(dǎo)電軌道 滑軌上放一可自由移動的金屬桿ab 已知接在滑軌中的電源電動勢e 10v 內(nèi)阻r 1 ab桿長l 0 5m 質(zhì)量m 0 2kg 桿與平行滑軌間的動摩擦因數(shù) 0 1 求接在滑軌中的變阻器r的阻值在什么范圍內(nèi)變化時 可使ab桿在滑軌上保持靜止 滑軌與ab桿的電阻不計 g取10m s2 答案 4 44 r 7 25 專題三安培力與力學 電學知識的綜合運用 例1 如圖所示 在傾角為 的光滑斜面上 垂直于紙面放置一根長為l 質(zhì)量為m的直導(dǎo)線 當通以電流i時 欲使導(dǎo)體靜止在斜面上 外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度b的大小和方向應(yīng)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 方向豎直向下d b mg il 方向水平向右 bc 試求 最小的磁感應(yīng)強度b是多少 方向如何 b 如圖所示 兩根平行光滑軌道水平放置 相互間隔d 0 1m 質(zhì)量為m 3g的金屬棒置于軌道一端 勻強磁場b 0 1t 方向豎直向下 軌道平面距地面高度h 0 8m 當接通開關(guān)s時 金屬棒由于受磁場力作用而被水平拋出 落地點水平距離s 2m 求接通s瞬間 通過金屬棒的電量 解析 先由平拋運動確定其平拋初速度 h gt 2 s vt解得 v 5m s而該速度亦為水平加速的末速 此后的問題可用動量定理來求解 即 bilt mv且q it mv bl 1 5c 例2如圖所示 傾角為 的光滑斜面上 有一長為l 質(zhì)量為m的通電導(dǎo)線 導(dǎo)線中的電流強度為i 電流方向垂直紙面向外 在圖中加一勻強磁場 可使導(dǎo)線平衡 試求 最小的磁感應(yīng)強度b是多少 方向如何 mg n 解析 導(dǎo)體棒受重力 支持力和安培力作用而平衡 由力學知識可知 當?shù)谌齻€力 安培力 f與n垂直時 f有最小值 如圖 即安培力方向平行于斜面向上 又因為當導(dǎo)體棒與磁感應(yīng)強度垂直時 安培力最大 故本題所求最小磁感應(yīng)強度 方向為垂直斜面向下 6 兩個相同的圓形線圈能在一個光滑的圓柱上自由移動 設(shè)大小不同的電流按圖示的方向通人線圈 則兩線圈的運動情況是 a 都繞圓柱轉(zhuǎn)動b 彼此相向運動 具有大小相等的加速度c 彼此相向運動 電流大的加速度大d 彼此相背運動 電流大的速度大 例七 如圖所示 六根彼此絕緣的導(dǎo)線相互垂直放置 都通以方向如圖的等值電流i 則由電線圍成的a b c d四個面積相同的區(qū)域內(nèi)a a區(qū)垂直紙面向里的磁場最強b b區(qū)垂直紙面向里的磁場最強c c區(qū)垂直紙面向外的磁場最強d d區(qū)垂直紙面向外的磁場最強 ac 例3 在同一平面內(nèi)有四條彼此絕緣的通電直導(dǎo)線 如圖所示 四導(dǎo)線中通過的電流強度i4 i3 i2 i1 要使o點磁場增強 則應(yīng)切斷哪一根導(dǎo)線終點電流 a 切斷i1b 切斷i2c 切斷i3d 切斷i4 解 在o點 i4的磁場向 i3的磁場向 外 里 因為i4 i3所以i3 i4產(chǎn)生的磁場抵消 i1和i2產(chǎn)生的磁場向 里 o點的合磁場向里 只有切斷i4可使o點磁場增強 d 例 如圖所示 六條通電的絕緣導(dǎo)線放在同一平面內(nèi) 導(dǎo)線中通過的電流強度均為i 方向如圖 六條導(dǎo)線圍成的a b c d四個邊長相等的正方形中 則平均磁感應(yīng)強度最大的區(qū)域是哪些區(qū)域 該區(qū)域的磁場方向如何 解 a區(qū)域 i1 i2 i4 i5產(chǎn)生的磁場抵消 i3的磁場向外 i6的磁場向外 合磁場向外 b區(qū)域 i2 i3 i4 i5產(chǎn)生的磁場抵消 i1的磁場向里 i6的磁場向外 合磁場為0 c區(qū)域 i1i2 i5i6產(chǎn)生的磁場抵消 i3的磁場向外 i4的磁場向里 合磁場為0 d區(qū)域 i2 i3 i5i6產(chǎn)生的磁場抵消 i1的磁場向里 i4的磁場向里 合磁場向里 第四節(jié)磁場對電流的作用 演 如圖下列幾根通有相同大小電流的導(dǎo)線 處于同一磁場中 導(dǎo)線所在的平面與磁場垂直 問 它們受到的力是否相同 等效長度 第四節(jié)磁場對電流的作用 等效 判斷下列各導(dǎo)線的受力方向與運動情況 abc 第四節(jié)磁場對電流的作用 判 abc 第四節(jié)磁場對電流的作用 判斷下列各導(dǎo)線的受力方向與運動情況 判 判 判 判 判 abc 第四節(jié)磁場對電流的