第2課時 磁場對電流的作用

1、目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練第第2課時磁場對電流的作用課時磁場對電流的作用目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練 (對應(yīng)學(xué)生用書第110頁)目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練1熟練應(yīng)用左手定則判定安培力的方向，會用公式計算安培力的大小2會分析通電導(dǎo)線在安培力作用下的運動3掌握含有安培力作用的力學(xué)問題的解題方法目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練 (對應(yīng)學(xué)生用書第110頁)目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練一、安培力的大小和方向1安培力的大小(如圖所示)(1)FBILsin_.(2)磁場和電流垂直時：FBIL.(3)磁場和電流

2、平行時：F0.2安培力的方向(1)用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向(2)安培力的方向特點：FB，F(xiàn)I，即F垂直于B、I決定的平面目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練 (對應(yīng)學(xué)生用書第110頁)解析：由左手定則知D項正確目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練2如圖，直導(dǎo)線處于足夠大的勻強磁場中，與磁感線成30角，導(dǎo)線中通過的電流為I，為了增大導(dǎo)線所受的安培力，下列采用的方法中錯誤的是

3、(C)A增大電流IB增加導(dǎo)線的長度C使導(dǎo)線在紙平面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)過30D使導(dǎo)線在紙平面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)過30解析：根據(jù)安培力的定義FBILsin ，是指磁場方向與電流方向之間的夾角，可知選項C錯誤目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練3(2010年黃岡模擬)如圖所示，兩根無限長的平行導(dǎo)線a和b水平放置，兩導(dǎo)線中通以方向相反、大小不等的恒定電流，且IaIb.當(dāng)加一個垂直于a、b所在平面的勻強磁場B時，導(dǎo)線a恰好不再受安培力的作用則與加磁場B以前相比較(D)Ab也恰好不再受安培力的作用Bb受的安培力小于原來安培力的2倍，方向豎直向上Cb受的安培力等于原來安培力的2倍，方向豎直向下Db受的安培力小于

4、原來安培力的大小，方向豎直向下解析：當(dāng)a不受安培力時，Ib產(chǎn)生的磁場與所加磁場在a處疊加后的磁感應(yīng)強度為零，此時判斷所加磁場垂直紙面向外，因IaIb，所以在b處疊加后的磁場垂直紙面向里，b受安培力向下，且比原來小故選項D正確目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練 (對應(yīng)學(xué)生用書第110112頁)目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練判斷安培力作用下物體受力方向的幾種常用方法1安培定則的應(yīng)用：不論導(dǎo)線與磁感線的夾角如何，安培力的方向都可以用左手定則判定只不過當(dāng)導(dǎo)線與磁感線不垂直時，磁感線應(yīng)斜穿過手心，但四指一定指向電流方向，拇指一定要垂直于磁場方向和電流方向決定的平面目標(biāo)定位

5、自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練2幾種常用的方法列表比較如下：目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練 (1)安培力的方向與磁感應(yīng)強度的方向垂直，而不是相同或相反，這跟電場力與電場強度方向之間的關(guān)系是不同的(2)某些導(dǎo)體在安培力作用下可能會出現(xiàn)平動與轉(zhuǎn)動同時發(fā)生的情況目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練【例1】 條形磁鐵放在粗糙水平面上，正中的正上方有一導(dǎo)線，通有如圖所示方向的電流后，磁鐵對水平面的壓力將會_(選填“增大”、“減小”或“不變”)水平面對磁鐵的摩擦力大小為_思路點撥：思路一：直接分析電流的磁場對磁鐵兩極的

6、磁場力思路二：先分析磁鐵的磁場對導(dǎo)線中電流的作用力方向，然后根據(jù)牛頓第三定律推出電流對磁鐵的作用力思路三：把條形磁鐵等效為通電螺線管，轉(zhuǎn)化為電流之間的作用力問題解析：法一：把條形磁鐵等效為通電螺線管，上方的電流是向里的，與通電導(dǎo)線中的電流是同向電流，所以互相吸引因此導(dǎo)線通電后，磁鐵對于水平面的壓力變小，而磁鐵整體上沒有運動趨勢，所以不受摩擦力目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練法二：畫出條形磁鐵的磁感線中通過通電導(dǎo)線的那一條(如圖中細(xì)虛線所示)，由左手定則，導(dǎo)線受到的安培力豎直向下，因此條形磁鐵受的反作用力豎直向上，即磁鐵對水平面的壓力減小，磁鐵因為在水平方向上沒有運動趨勢，所以不

7、受摩擦力法三：畫出通電導(dǎo)線中電流的磁場中通過兩極的那條磁感線(如圖中粗虛線所示)，兩極受的磁場力的合力豎直向上磁鐵對水平面的壓力減小，但磁鐵水平方向上沒有運動趨勢存在，所以不受摩擦力答案：減小0目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練對電流與電流的相互作用，一般先由安培定則判斷出某一電流產(chǎn)生的磁場方向，再由左手定則判斷出另一電流受的安培力方向目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練針對訓(xùn)練11：(2010年上海卷)如圖，長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等，夾角為60的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強度為I的電流時，該V形通電導(dǎo)線受到的

8、安培力大小為()A0 B0.5BIl CBIl D2BIl解析：如圖，由左手定則判斷出兩直導(dǎo)線受的安培力方向由幾何關(guān)系，兩安培力的夾角為120，故其合力大小為BIl.答案：C.目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練與安培力有關(guān)的力學(xué)的綜合問題1安培力的大小安培力常用公式FBIL，要求兩兩垂直，應(yīng)用時要滿足：(1)B與I垂直；(2)L是有效長度，即垂直磁感應(yīng)強度方向的長度；如彎曲導(dǎo)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(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端因為任意形狀的閉合線圈，其有效長度為零，所以閉合線圈通電后在勻強磁場中，受到的安培力的矢量和為零(3)B并非一定是勻強磁場的

9、磁感應(yīng)強度值，但一定是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度值目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練2通電導(dǎo)線在磁場中的平衡和加速(1)選定研究對象；(2)變?nèi)S為二維，畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向切忌跟著感覺走，要用左手定則來判斷，注意F安B、F安I.(3)列平衡方程、牛頓第二定律的方程式進行求解3安培力做功的特點和實質(zhì)(1)安培力做功與路徑有關(guān)，不像重力、電場力做功與路徑無關(guān)(2)安培力做功的實質(zhì)：起傳遞能量的作用安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線后或轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動能或轉(zhuǎn)化為其他形式的能安培力做負(fù)功：是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能后或儲存或轉(zhuǎn)化為其他形式的能目標(biāo)定位自主梳理要點例析走

10、向高考返回目錄課時訓(xùn)練【例2】 (9分)如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L0.40 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B0.50 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E4.5 V、內(nèi)阻r0.50 的直流電源現(xiàn)把一個質(zhì)量m0.040 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R02.5 ，金屬導(dǎo)軌電阻不計，g取10 m/s2.已知sin 370.60，cos 370.80，求：(1)通過導(dǎo)體棒的電流；(2)導(dǎo)體棒受到的安培力大小；(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力目標(biāo)定位

11、自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練答案：(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練解決安培力與力學(xué)綜合問題的關(guān)鍵： (1)首先正確畫出通電導(dǎo)體受力的平面圖(或側(cè)視圖)，注意電流方向和磁場方向的正確畫出(2)受力分析時安培力的方向必須用左手定則正確判定，注意安培力方向跟磁感應(yīng)強度的方向垂直目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練針對訓(xùn)練21：(2010年杭州市模擬)如圖所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導(dǎo)軌間接有電源E，內(nèi)阻不計，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角30.金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌與金屬桿接觸良好整個裝置處于磁感應(yīng)強度為

12、B的勻強磁場中當(dāng)磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上時，金屬桿ab剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)要使金屬桿能沿導(dǎo)軌向上運動，可以采取的措施是()A增大磁感應(yīng)強度BB調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流減小C增大導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角D將電源正負(fù)極對調(diào)使金屬桿中的電流方向改變答案：A.目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練考點一：對安培力的理解【例1】 (基礎(chǔ)題)如圖所示，在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導(dǎo)線a、b和c，各導(dǎo)線中的電流大小相同，其中a、c導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向內(nèi)每根導(dǎo)線都受到另外兩根導(dǎo)線對它的安培力作用，則關(guān)于每根導(dǎo)線所受安培力的合力，以下說法中正確的是()

13、A導(dǎo)線a所受合力方向水平向右B導(dǎo)線c所受合力方向水平向右C導(dǎo)線c所受合力方向水平向左D導(dǎo)線b所受合力方向水平向左解析：首先用安培定則判定導(dǎo)線所在處的磁場方向，要注意是合磁場的方向，然后用左手定則判定導(dǎo)線的受力方向可以確定B項是正確的答案：B.目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練本題還可用結(jié)論法分析同向電流互相吸引，異向電流相互排斥，距離越近力越大考點二：有安培力作用的力學(xué)綜合問題【例2】 (綜合題)(2010年三明模擬)如圖(甲)所示，用長度均為l的兩根輕軟導(dǎo)線水平懸吊起一質(zhì)量為m、長也為l的銅棒，置于磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向上的勻強磁場中未通電時，兩輕導(dǎo)線豎直；當(dāng)通入恒定電流后

14、，銅棒向外擺動，輕導(dǎo)線最大偏角為，求銅棒中電流的大??；以下是某同學(xué)的求解方法：目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練 (對應(yīng)學(xué)生用書第112頁)目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練(1)本題考查左手定則，安培力的大小求解；(2)安培力大小公式FBIL中L是整根導(dǎo)線的有效長度目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練 (對應(yīng)學(xué)生用書第268頁)目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練【測控導(dǎo)航】考點題號1.導(dǎo)體安培力方向的確定1、42.安培力的應(yīng)用2、53.有安培力

15、作用的力學(xué)綜合問題3、6、7、8、9、10目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練1(2010年惠州模擬)圖中的D為置于電磁鐵兩極間的一段通電直導(dǎo)線，電流方向垂直于紙面向里，在開關(guān)S接通后，導(dǎo)線D所受磁場力的方向是(A)A向上 B向下 C向左 D向右解析：由右手螺旋定則知，軟鐵芯在導(dǎo)線處的磁場方向向左，由左手定則可判定導(dǎo)線D受到的磁場力方向向上，A項正確目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練2(2011年東北師大附中摸底)如圖所示，把一個裝有Na2SO4導(dǎo)電溶液的圓形玻璃器皿放入磁場中，玻璃器皿的中心放一個圓柱形電極，沿器皿邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極，把兩電極分別與電池的正、負(fù)

16、極相連則從上方觀察對于導(dǎo)電溶液中正、負(fù)離子的運動，下列說法中正確的是(A)A正、負(fù)離子均做逆時針方向的螺旋形運動B正、負(fù)離子均做順時針方向的螺旋形運動C正離子沿圓形玻璃器皿的半徑向邊緣內(nèi)壁移動D負(fù)離子做順時針方向的螺旋形運動解析：盛Na2SO4導(dǎo)電溶液的玻璃器皿中的電流方向是從中心到器皿邊緣內(nèi)壁，根據(jù)左手定則，磁場對由此形成的電流有逆時針方向的安培力，故正、負(fù)離子均做逆時針方向的螺旋形運動，故選項A正確目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練3(2011年黑龍江省哈爾濱三中月考)如圖所示，有一長直導(dǎo)線放在A位置，在其正上方有另一長直導(dǎo)線放在B位置，導(dǎo)線都通以垂直紙面向里的恒定電流，現(xiàn)將

17、導(dǎo)線從B位置移動到C位置，已知導(dǎo)線A始終靜止，則導(dǎo)線在C點穩(wěn)定后和原來在B位置相比較(C)A導(dǎo)線A受到的安培力方向始終向下B導(dǎo)線A對桌面的壓力減小C導(dǎo)線A對桌面的摩擦力始終為零D導(dǎo)線A對桌面的摩擦力增加解析：由題圖知，兩直導(dǎo)線相互吸引，A受安培力向上，A錯誤；當(dāng)導(dǎo)線由B移至C處時，安培力減小，由平衡條件，導(dǎo)線A對桌面的壓力增大，摩擦力始終為零，B、D錯誤，C正確目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練4如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來(彈簧處于原長狀態(tài))，此時臺秤讀數(shù)為F1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以方向如圖

18、所示的電流后，臺秤讀數(shù)為F2，則以下說法正確的是(BC)A彈簧長度將變長 B彈簧長度將變短CF1F2 DF1F2，電流對磁鐵的磁場力的水平分量使磁鐵左移，故彈簧長度將變短，B、C正確目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練解析：開關(guān)S分別置于a、b兩處時，電源分別為一節(jié)干電池、兩節(jié)干電池，而電路中燈泡電阻不變，則電路中電流IaIb，MM和NN處的磁感應(yīng)強度BaBb，應(yīng)用安培力公式FBIL可知FaFb，又MM與NN電流方向相反，則相互排斥目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練6如圖所示，abcd四邊形閉合線框，a、b、c三點坐標(biāo)分別為(0，L,0)，(L，L,0)，(L,0,0

19、)，整個空間處于沿y軸正方向的勻強磁場中，通入電流I，方向如圖所示，關(guān)于四邊形的四條邊所受到的安培力的大小，下列敘述中正確的是(B)Aab邊與bc邊受到的安培力大小相等Bcd邊受到的安培力最大Ccd邊與ad邊受到的安培力大小相等Dad邊不受安培力作用解析：根據(jù)左手定則，ab邊受到的安培力大小為FabBIab，bc邊平行于磁場方向受力為零，故A錯；ad邊受到的安培力大小為FadBIOd；cd邊受到的安培力大小為FcdBIcd，故B正確，C、D均錯目標(biāo)定位自主梳理要點例析走向高考返回目錄課時訓(xùn)練7光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計、電動勢為E的電源相連，一根質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體

20、棒ab，用長為l的絕緣細(xì)線懸掛，懸線豎直時導(dǎo)體棒恰好與導(dǎo)軌良好接觸且細(xì)線處于張緊狀態(tài)，如圖所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強磁場當(dāng)閉合開關(guān)S時，導(dǎo)體棒向右擺出，擺到最大高度時，細(xì)線與豎直方向成角，則(CD)A磁場方向一定豎直向上B導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌前受到向左的安培力C導(dǎo)體棒擺到最大高度時重力勢能的增加量等于mgl(1cos )D導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌前電源提供的電能大于mgl(1cos )解析：從題中知道導(dǎo)體棒ab向右擺動，說明導(dǎo)體棒ab受到向右的安培力作用，由左手定則可知磁場方向一定豎直向下，A、B兩項錯誤；電源提供的電能轉(zhuǎn)化成了兩部分，一部分是電路中所產(chǎn)生的熱，另一部分是導(dǎo)體棒的機械能；最大高度時，導(dǎo)體棒重力勢