（江蘇專版）2019年高考物理總復習 第36講 磁場對通電導線的作用力講義_1

1、（江蘇專版）2019年高考物理總復習 第36講 磁場對通電導線的作用力講義第36講磁場對通電導線的作用力考情剖析考查內容考綱要求考查年份考查詳情能力要求通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向、安培力、14年T13計算，考查導體棒在安培力作用下的共點力平衡分析綜合、數(shù)學運算15年T4選擇，考查導體棒在安培力作用下的共點力平衡理解、推理知識整合1安培力的大小若IB時，F(xiàn)_；若IB時，F(xiàn)_.2安培力的方向(1)左手定則來判定安培力的方向：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指_，并且都跟手掌在_，把手放入磁場中，讓磁感線_，使伸開的四指指向_的方向，那么，_所指的方向就是通電導線在磁場中的受力方向(2)安培力

2、的方向總垂直于_所決定的平面，即一定垂直于B和I(FB，F(xiàn)I)，但B與I不一定垂直3兩平行通電導線間的作用：同向電流相互_，反向電流相互_方法技巧考點1安培力1安培力大小(1)當IB時，F(xiàn)BIL.(2)當IB時，F(xiàn)0.2對安培力公式FBIL的理解(1)公式的適用范圍：B與L垂直；(2)L是有效長度，即垂直磁感應強度方向的長度；如彎曲導線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度(如圖所示)，相應的電流方向沿L由始端流向末端因此任意形狀的閉合線圈，其有效長度為零，受到安培力的矢量和為零【典型例題1】如圖所示，一根導線位于磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場中，其中ABBCCDDEl，且C12

3、0、BD150.現(xiàn)給這根導線通入由A至E的恒定電流I，則導線受到磁場作用的合力大小為()A2BIlB(2)BIlC(2)BIlD4BIl【典型例題2】如圖所示的天平可用來測量磁場的磁感應強度天平的右臂下面掛一個矩形線圈，寬為L，共N匝，線圈的下部懸在勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面當線圈中通有電流I(方向如圖所示)時，在天平兩邊加上質量分別為m1、m2的砝碼時，天平平衡；當電流反向(大小不變)時，右邊再加上質量為m的砝碼后，天平又重新平衡由此可知()A磁感應強度方向垂直紙面向里，大小為gB磁感應強度方向垂直紙面向里，大小為C磁感應強度方向垂直紙面向外，大小為gD磁感應強度方向垂直紙面向外，大小為

4、考點2通電導線在安培力作用下的平衡和加速運動的分析方法1.解決有關通電導體在磁場中的平衡問題，關鍵是受力分析，只不過比純力學中的平衡問題要多考慮一個安培力2畫好輔助圖(如斜面)，標明輔助方向(如B的方向、I的方向等)是畫好受力分析圖的關鍵3由于安培力F、電流I、磁感應強度B的方向之間涉及三維空間，所以在受力分析時要善于把立體圖轉化成平面圖4處理通電導線在安培力作用下的平衡和加速運動的問題的一般步驟(1)確定研究對象，對研究對象進行受力分析(2)畫出受力平面圖對于空間的立體問題，應利用視圖將立體問題轉化為平面問題進行分析通常是將導線看成點，線圈看成一條邊(3)依據平衡條件或牛頓第二定律列方程【典

5、型例題3】如圖所示，兩平行金屬導軌間的距離l0.40m，金屬導軌所在的平面與水平面夾角37，在導軌所在平面內，分布著磁感應強度B0.50T、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場金屬導軌的一端接有電動勢E4.5V、內阻r0.50的直流電源現(xiàn)把一個質量m0.040kg的導體棒MN放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止導體棒與金屬導軌垂直、且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R02.5，金屬導軌電阻不計，g取10m/s2.已知sin370.60，cos370.80，求：(1)通過導體棒的電流大?。?2)導體棒受到的安培力大?。?3)導體棒受到的摩擦力1.如圖所示，用兩根細線將一長l、質量為m的通電直導

6、線懸掛，直導線垂直紙面且電流向里，大小為I，加一垂直電流的勻強磁場恰能使細線偏離豎直方向處于靜止，重力加速度為g.(1)在圖上標出所加磁場方向的范圍(2)確定所加磁場磁感應強度最小值及其方向考點3安培力作用下導體運動方向判定的常用方法電流元法分割為電流元左手定則安培力方向整段導體所受合力方向運動方向特殊位置法在特殊位置安培力方向運動方向等效法環(huán)形電流等效為磁針或條形磁鐵通電螺線管等效于多個環(huán)形電流結論法同向電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時，有轉到平行且電流方向相同的趨勢轉換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的

7、安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運動方向【典型例題4】如圖所示，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導線可以自由轉動，當導線通入圖示方向電流I時，導線的運動情況是(從上往下看)()A順時針方向轉動，同時下降B順時針方向轉動，同時上升C逆時針方向轉動，同時下降D逆時針方向轉動，同時上升2.如圖所示，把輕質導線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面當線圈內通以圖中方向的電流后，線圈的運動情況是()A線圈向左運動B線圈向右運動C從上往下看順時針轉動D從上往下看逆時針轉動當堂檢測1.如圖所示，直角形導線a

8、bc通以恒定電流I，兩段導線的長度分別為3L和4L，導線處于垂直于導線平面的磁感應強度為B的勻強磁場中，則導線受到安培力的合力為()第1題圖A3BIL，方向bcB4BIL，方向baC7BIL，方向垂直于ac連線斜向上D5BIL，方向垂直于ac連線斜向上2如圖所示，兩根絕緣細線吊著一根銅棒，空間存在垂直紙面向里的勻強磁場，棒中通有向右的電流時兩線上拉力大小均為F1，若棒中電流大小不變方向相反，兩線上的拉力大小均為F2，且F2F1，則銅棒所受安培力大小為()第2題圖AF1F2BF2F1C2F12F2D2F1F23(多選)如圖甲所示，兩根光滑平行導軌水平放置，間距為L，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感

9、應強度為B.垂直于導軌水平對稱放置一根均勻金屬棒從t0時刻起，棒上有如圖乙的持續(xù)交變電流I、周期為T，最大值為Im，圖甲中I所示方向為電流正方向則金屬棒()甲乙第3題圖A一直向右移動B速度隨時間周期性變化C受到的安培力隨時間周期性變化D受到的安培力在一個周期內做正功4如圖所示，質量為m、長為l的銅棒ab，用長度也為l的兩根輕導線水平懸吊在豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度為B.未通電時，輕導線靜止在豎直方向，通入恒定電流后，棒向外偏轉的最大角度為，則()第4題圖A棒中電流的方向為baB棒中電流的大小為C棒中電流的大小為D若只增大輕導線的長度，則角變大5(15年江蘇高考)如圖所示，用天平測量勻強磁

10、場的磁感應強度，下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方，線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)，若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是()第5題圖ABCD第36講磁場對通電導線的作用力知識整合基礎自測10BIL2(1)垂直同一平面內垂直穿入手心電流大拇指(2)B、I3排斥吸引方法技巧典型例題1C【解析】據題圖和幾何關系求得AE間的距離為：L等(2)l.據安培力公式得FBIL等(2)BIl，故A、B、D錯誤，C正確典型例題2B【解析】因為電流反向時，右邊再加砝碼才能重新平衡，所以此時安培力豎直向上，由左手定則判斷磁場方向垂直于紙面向里電流反向前，有m

11、1gm2gm3gNBIL，其中m3為線圈質量電流反向后，有m1gm2gm3gmgNBIL.兩式聯(lián)立可得B.故選B.典型例題3(1)1.5A(2)0.30N(3)0.06N方向沿斜面向下【解析】(1)導體棒、金屬導軌和直流電源構成閉合電路，根據閉合電路歐姆定律有：IA1.5A；(2)導體棒所受安培力FBIl0.51.50.40N0.30N；(3)因為mgsin370.24N<BIl0.3N，所以以導體棒MN為研究對象，畫出從N向M看的受力側視圖，如圖由平衡條件得：mgsin37FfBIl解得：Ff0.06N，方向沿斜面向下變式訓練1(1)磁場方向在如圖1所示COD內(圖中虛線OD方向不可取

12、)(2)Bminmgsin/Il方向平行于細線斜向上【解析】(1)通電直導線受重力，安培力以及可能受細線彈力，根據平衡條件，通電直導線受安培力在圖1所示AOB范圍內(圖中虛線OB方向不可取)，與之對應的磁場方向則在圖1所示COD范圍內(圖中虛線OD方向不可取)(2)根據FBIl可得，BF/Il題中I、l為定值，故當安培力最小時磁感應強度亦最小，此時通電直導線受力如圖2所示，安培力垂直與懸線，根據平衡條件可得：FminmgsinBminIl即可推導得出Bminmgsin/Il，與之對應的磁場方向則平行于細線斜向上如圖2中所示圖1圖2典型例題4A【解析】電流元法如圖所示，把直線電流等效為AO、OO

13、、OB三段(OO段極短)電流元，由于OO段電流方向與該處磁場方向平行，所以不受安培力作用；AO段電流元所在處的磁場方向傾斜向上，根據左手定則可知其所受安培力方向垂直于紙面向外；OB段電流元所在處的磁場方向傾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直于紙面向里綜上可知導線將以OO段為軸順時針轉動(俯視)特殊位置法：把導線轉過90的特殊位置來分析，根據左手定則判得安培力方向向下，故導線在順時針轉動的同時向下運動綜上所述，選項A正確變式訓練2A【解析】將條形磁鐵左邊的通電線圈等效為小磁針，根據安培定則可知等效小磁針右邊是N極，左邊是S極，所以與條形磁鐵相互吸引，故線圈向左運動，選項A正確當堂檢測1D【解析

14、】導線受到安培力的合力相當于直線ac受到的安培力，由左手定則可知，安培力的方向垂直于ac連線斜向上導線在磁場內有效長度為：5L，故該通電導線受到安培力大小為F5BIL，選項D正確2B【解析】設銅棒的重力為G，所受安培力的大小為F，則由平衡條件得：2F1GF當電流反向時，安培力變?yōu)樨Q直向下，此時同樣根據銅棒受力平衡有：2F2GF由和可得：FF2F1，則B正確3ABC【解析】根據左手定則知，導體棒開始所受的安培力方向水平向右，根據FBIL知，安培力在第一個內做勻加速直線運動，在第二個內，安培力方向水平向左，大小不變，做勻減速直線運動，根據運動的對稱性知，一個周期末速度為零，金屬棒的速度方向未變知金屬棒一直向右移動，先向右做勻加速直線運動，再向右做勻減速運動，速度隨時間周期性變化故A、B正確；因為電流周期性變化，則安培力也周期性變化故C正確；在一個周期內，動能的變化量為零，則安培力在一個周期內做功為零故D錯誤4C【解析】通入恒定電流后，棒向