高中物理幾類與安培力有關的物理問題專題輔導

1、高中物理幾類與安培力有關的物理問題王孟寧,安培力作用下的平衡問題例1.如圖1所示，在磁感應強度B=1.0T ,方向豎直向下的勻強磁場中，有一個與水a(chǎn)bo已知接在滑軌中平面成日=37角的導電滑軌，滑軌上放一個可以自由轉(zhuǎn)動的金屬桿 的電源電動勢 E =12V,內(nèi)阻不計，ab桿長L=0.5m,質(zhì)量m=0.2kg,桿與平行滑軌間的動求：接在滑摩擦因數(shù)R=01；不計滑軌與ab桿的電阻，取g=10m/s2, sin37n=0.6。軌上的變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)變化時，可以使ab桿在滑軌上保持靜止？2、圖3桿所受安培 受力分析如解析：ab桿保持靜止，可分為正好不下滑及正好不上滑兩種情況。受力圖如圖 所示。

2、ab桿正好不下滑時，設變阻器的電阻為R1 ,通過桿的電流I1 = E / R1 ,一 NF一 ln，力Fa = BI1L ,此外桿還受重力 mg軌道的支持力FN1和摩擦力 圖2所示。由平衡條件有FN1 -(mgcos F% sin 司=0FNi FA1 cos 二- mg sin r - 0由以上二式解得二5,圖2I2 = E / R2,桿所受NFn2 ,受力分析如圖當金屬棒正好不上滑時， 設變阻器的電阻為 R2,通過桿的電流為 安培力F% =BIzL,桿還受重力mg軌道支持力Fn2和摩擦力f?: 3所示。由平衡條件有FN2 = mg cos 二 FA2 sin 二mg sin1Fn2 = F

3、A2 cos1聯(lián)立以上二式解得 R2 -33.1故要使金屬桿ab靜止，應滿足3.3Q R5QA二.安培力作用下的動力學問題例2.如圖4所示，在同一水平面上的兩導軌ab和cd相互平行，并處在豎直向上的勻強磁場中。一根質(zhì)量為 m = 36 kg、有效長度L=2m的金屬棒放在導軌上。當金屬棒中電流 為I1 =5A時，金屬棒做勻速運動；當金屬棒中電流增加到I2 =8A時，金屬棒獲得2 .a=2m/s的加速度，則磁場的磁感應強度B為多少？A A N A 4圖4解析：由左手定則可知，金屬棒所受的安培力方向為水平方向。當金屬棒做勻速運動 時有BI 1L =mg當金屬棒做加速運動時有BI2 L - mg =

4、ma聯(lián)立以上兩式解得36 2(I2 -Ii)L (8-5) 2二 12T三.安培力與動量、能量知識相結(jié)合的綜合問題例3.如圖5所示，金屬棒 MN的質(zhì)量m = 0005kg ,放在寬度為L = 10m摩擦力不 計的兩根水平平行的金屬導軌上。磁感應強度B=0.5T,方向豎直向上。電容 C=200NF ,電源電動勢E=16V,導軌離地面的高度 h = 0.8m,單刀雙擲開關先擲向 1,然后擲向2,金 屬棒MN拋到地面上，落地點距拋出點的距離 S=0.064m。問電容兩端的電壓還有多大？圖5解析：金屬棒 MN被拋出時，具有水平初速度，由平拋運動知識可知，棒下落的時間2hL =、一,棒的水平初速度 gv = S/t = S/J* = 0.064-10 =016m/ s2h2 08設磁場力作用的時間為 At ,由動量定理有BIL t = mv而通過金屬棒的電荷量 Q = It所以 Q =mv/(BL) = 0.005 016 = 1.6 10-C 05 1這部分電荷量是電容器通過金屬棒放電的電荷量，電容器原來所帶電荷量為Q=CE=200 I。 16=32 100