2019年高考物理三輪沖刺導(dǎo)學(xué)案磁場對通電導(dǎo)線的作用含解析

1、2019年高考物理三輪沖刺導(dǎo)學(xué)案-磁場對通電導(dǎo)線的作用（含解析） 考點剖析 1方向的判斷（掌握左手定則）：如圖所示，伸開左手，磁感線穿過手心（不一定是垂直穿過）四指指向電流方向，大拇指指向通電導(dǎo)線的受力方向，也就是說B和I的方向一定與F垂直，但是B與I的方向可能不是垂直的。 2安培力的大?。篎=BILsin ，其中為B與I的夾角。 3安培力作用下的物體平衡問題：在力學(xué)受力分析的基礎(chǔ)上加上安培力的受力。 典例精析 1、某同學(xué)畫的表示磁場B、電流I和安培力F的相互關(guān)系如圖所示，其中正確的是 【解析】由左手定則可知，A中所受的安培力方向向下；B中所受的安培力方向垂直磁場斜向上；C中導(dǎo)線不受安培力；D

2、中導(dǎo)線所受安培力是正確的；故選D。 2、在傾角=30°的斜面上，固定一金屬框，寬l=0.25 m，接入電動勢E=12 V 、內(nèi)阻不計的電池。垂直框面放置一根質(zhì)量m=0.2 kg的金屬棒ab，它與框架間的動摩擦因數(shù)=66，整個裝置放在磁感應(yīng)強度B=0.8 T、垂直框面向上的勻強磁場中，如圖所示。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)時，可使金屬棒靜止在框架上？（框架與金屬棒的電阻不計，g取10 m/s2） 【解析】金屬棒受到四個力作用：重力mg、垂直框面向上的支持力FN、沿框面向上的安培力F安及沿框面的靜摩擦力Ff。金屬棒靜止在框架上時，靜摩擦力Ff的方向可能沿框面向上，也可能沿框面向下

3、，需分兩種情況考慮： （i）當(dāng)滑動變阻器R取值較大時，I較小，安培力F安較小，在金屬棒重力分量mgsin 作用下金屬棒有沿框面下滑的趨勢，金屬棒所受靜摩擦力Ff沿框面向上，受力情況如圖所示。此時金屬棒剛好不下滑，滿足平衡條件：max+cos-sin=0BlmgmgER? 解得max(sin80c.RBElmg? （ii）當(dāng)滑動變阻器R取值較小時，I較大，安培力F安較大，會使金屬棒產(chǎn)生上滑的趨勢，因此金屬棒所受靜摩擦力Ff沿框面向下，如圖所示。此時金屬棒剛好不上滑，滿足平衡條件： 解得min(sinco4s)1.BElmgR? ? 指導(dǎo)：求解磁場中導(dǎo)體棒受力問題的方法 正確地對導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析

4、，應(yīng)特別注意通電導(dǎo)體棒受到的安培力的方向，安培力與導(dǎo)體棒和磁感應(yīng)強度組成的平面垂直。 畫出輔助圖（如導(dǎo)軌斜面等），并標(biāo)明輔助方向（磁感應(yīng)強度B、電流I的方向）。 將立體的受力分析圖轉(zhuǎn)化為平面受力分析圖，即畫出與導(dǎo)體棒垂直的平面內(nèi)的受力分析圖。 對點訓(xùn)練 1在赤道上空有一直導(dǎo)線水平放置，導(dǎo)線內(nèi)通以由西向東的電流，則此導(dǎo)線 A受到豎直向上的安培力 B受到豎直向下的安培力 C受到由南向北的安培力 D受到由西向東的安培力 【解析】赤道上空地磁場的方向由南向北，根據(jù)左手定則：伸開左手，拇指與手掌垂直且共面，磁感線向北穿過手心，則手心朝南，四指指向電流方向，由西向東，拇指指向安培力方向：豎直向上，故選A。

5、 2如圖所示為一種自動跳閘的閘刀開關(guān)，O是轉(zhuǎn)動軸，A是絕緣手柄，C是閘刀卡口，M、N接電源線，閘刀處于垂直紙面向里，B=1 T的勻強磁場中，CO間距離為10 cm，當(dāng)磁場力為0.2 N時，閘刀開關(guān)會自動跳開。則要使閘刀開關(guān)能跳開，CO中通過的電流的大小和方向為 A電流方向CO，電流大小為1A B電流方向OC，電流大小為2A C電流方向OC，電流大小為1A D電流方向CO，電流大小為2A 【解析】由通電導(dǎo)線所受的安培力F=BIL 知，2AFIBL?；由左手定則判斷，電流方向OC，故選項ACD錯誤，B正確；故選B。 3如圖所示，用粗細(xì)均勻的電阻絲折成平面梯形框架，ab、cd邊均與ad成60?角，a

6、bbccdL?，長度為L的電阻絲電阻為r，框架與一電動勢為E，內(nèi)阻為r的電源相連接，垂直于框架平面有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場， 則框架受到的安培力的合力大小為 A0 B 511BELr C1011BELr D BELr 【解析】根據(jù)左手定則判斷出各段受到的安培力的方向，如圖所示。電路abcd上的電阻為3r，由幾何關(guān)系得，ad段的長度為2L，所以ad 上的電阻為 2r，并聯(lián)部分的總電阻為：321.232rrRrr r ?并=，電路中的總電流：2.2IRrErE?并= ， 路端電壓：6?1.22.211EUIRrrE? ?并=，abcd上的電流：12311UEIrr=，abcd 上各段的安培力：1

7、231211 FFFBIBELrL?，ad上的安培力：426222 11UBELFBILBLrr?=，各段受到的力中，1F 和3F在左右方向的分量大小相等，方向相反，相互抵消，所以線框受到的合外力：123410cos60cos6011BELFFFFFr?=，故C正確， ABD錯誤。 4、如圖甲所示，電流恒定的通電直導(dǎo)線MN，垂直平放在兩條相互平行的水平光滑長導(dǎo)軌上，電流方向由M指向N，在兩軌間存在著豎直磁場，取垂直紙面向里的方向為磁感應(yīng)強度的正方向，當(dāng)t0時導(dǎo)線恰好靜止，若B按如圖乙所示的余弦規(guī)律變化，下列說法正確的是( ) A在最初的一個周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上往復(fù)運動 B在最初的一個周期內(nèi)，導(dǎo)

8、線一直向左運動 C在最初的半個周期內(nèi)，導(dǎo)線的加速度先增大后減小 D在最初的半個周期內(nèi)，導(dǎo)線的速度先增大后減小 8AD 當(dāng)t0時，由左手定則可知，MN受到向右的安培力，根據(jù)F安BLI，由于B最大，故此時的安培力最大，則MN的加速度最大，隨著時間的延長，磁感應(yīng)強度B減小，故加速度減小，而MN的速度在增大，當(dāng)B0時，加速度為0，速度最大，當(dāng)B反向時，安培力也會反向，則加速度也反向，MN做減速運動，到半個周期時，MN速度減小到0，此時的加速度反向最大，然后MN再反向運動，到一個周期時MN又回到原出發(fā)的位置，故在最初的一個周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上往復(fù)運動，故選項A正確，B錯誤；在最初的半個周期內(nèi)，導(dǎo)線的加速

9、度先減小后反向增大，而其速度則是先增大后減小，故選項C錯誤，D正確 5、如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40 m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角=37°，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度B=0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強磁場。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E=4.5 V、內(nèi)阻r=0.50 的直流電源?，F(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直、且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點間的電阻R =2.5 ，金屬導(dǎo)軌電阻不計，g取10 m/s 2。已知sin 37°=0.60，cos 37°=0.80，求： （1）導(dǎo)體棒受到的安培力大??； （2）導(dǎo)體棒受到的摩擦力； （3）若只把勻強磁場B的方向改為豎直向上、大小改為1.0 T，動摩擦因數(shù)為=0.2，其他條件都不變，導(dǎo)體棒將如何運動？ 【解析】（1）導(dǎo)體棒、金屬導(dǎo)軌和直流電源構(gòu)成閉合電路，根據(jù)閉合電路歐姆定律有： 導(dǎo)體棒受到的安培力 0.3NFBIL?安 （2）導(dǎo)體棒所受重力沿斜面向下的分力1sin370.24NFmg? 由于1F小于安培力，故導(dǎo)體棒受沿斜面向下的摩擦力f 根據(jù)共點力平衡條件，sin 37mgfF?安，解得0.06Nf? （3）勻強磁場B的方向改為豎直向