第1單元：磁場對電流的作用doc高中物理

第1單元：磁場對電流的作用doc高中物理一、內(nèi)容黃金組：1、安培力的大?。?、安培力的方向；3、通電導(dǎo)線在安培力作用下運動情形的判定方法及其推論；4、安培力作用下導(dǎo)線受力運動咨詢題的處理步驟；5、判定物體在安培力作用下的運動方向；二、要點大揭密：〔一〕安培力的大?。?、定義：通電導(dǎo)線在磁場中受到的作用力叫做安培力。2、安培力的大?。篎=BIL/sinθ，式中的θ為B與I的夾角。3、注意：當(dāng)θ=0時，即B與I平行，F(xiàn)=0；當(dāng)B與I垂直時，F(xiàn)最大，F(xiàn)=BIL?！捕嘲才嗔Φ姆较颍?、判定方法：用左手定那么判定；2、安培力方向的特點：即F垂直于B和I所在的平面?！踩惩妼?dǎo)線在安培力作用下運動情形的判定的方法：1、畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線的方向；2、用左手定那么判定各段通電導(dǎo)線所受的安培力方向；3、確定導(dǎo)線的運動情形。由此可得出兩個重要的推論：1、兩平行導(dǎo)線的電流同向時吸引，反向時排斥，且無轉(zhuǎn)動；2、兩電流不平行時有轉(zhuǎn)動到電流同向的趨勢?！菜摹嘲才嗔ψ饔孟聦?dǎo)線受力運動咨詢題的處理步驟：1、正確畫出導(dǎo)線受力的投影平面圖〔或側(cè)視圖〕；2、結(jié)合物體平穩(wěn)條件、牛頓定律、閉合電路歐姆定律等進(jìn)行分析解答?！参濉撑卸ㄎ矬w在安培力作用下的運動，常用方法有以下四種：1、電流元受力分析法：即把整段電流等效為專門多段直流電流元，先用左手定那么判定出每小段電流元受安培力方向，從而判定出整段電流所受合力方向，最后確定運動方向。2、專門值分析法：把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個便于分析的專門位置〔如轉(zhuǎn)90度〕后再判定所受安培力方向，從而確定運動方向。3、等效分析法：環(huán)形電流能夠等效成條形磁鐵，條形磁鐵也能夠等效成環(huán)形電流、通電螺線管可等效成專門多的環(huán)形電流來分析。4、推論分析法：〔1〕兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，方向相同相互吸引，方向相反相互排斥；〔2〕兩電流不平行時有轉(zhuǎn)動的趨勢且方向相同的趨勢。IB300IB300：B=0.4T，l=0.2mI=10A，θ=300求：F=？和方向【解】依照公式〔10-4〕F=IlBsinθ=10×0.2×0.5=0.4〔N〕方向垂直紙面指向里。例題2、如下圖，一根長度為L，質(zhì)量為m的導(dǎo)線AB，用軟導(dǎo)線懸掛在方向水平的磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，現(xiàn)要使懸線張力為零，那么AB導(dǎo)線通電方向如何樣？電流強(qiáng)度是多大？ABAB必須是向上，由左手定那么可判定出電流方向是由A到B，設(shè)懸線張力剛好為零，由兩力平穩(wěn)得：ILB=mg，因此I=mg/LB例題3、如下圖，兩根靠近的平行直導(dǎo)線通以方向相同的電流時，它們之間的作用力的方向如何？假設(shè)兩根細(xì)導(dǎo)線相互垂直且緊貼在一起，但彼此絕緣放在同一平面內(nèi)，把AB固定，那么通電后CD將如何樣運動？分析和解答：兩根電流之間的相互作用力是通過電流產(chǎn)生的磁場而作用的，要分析AB受力，必須先畫出cd產(chǎn)生的磁場方向,由左手定那么可判知AB受到的磁場力指向CD，用同樣的方法先畫出AB產(chǎn)生的磁場，再判定CD受到的磁場力方向指向AB，因而兩同向電流是相互吸引的。CACABDABCDABCDABCD三、好題解給你：〔一〕、本課預(yù)習(xí)題：1、一通電直導(dǎo)線放在勻強(qiáng)磁場中，讓導(dǎo)線在它和磁場B確定的平面內(nèi)不斷的繞同一方向轉(zhuǎn)動，它所受安培力的方向A、保持不變；B、轉(zhuǎn)動一周，改變兩次；C、轉(zhuǎn)動一周，改變四次；D、不確定。2、正方形的導(dǎo)線圈放在通電導(dǎo)線鄰近，兩者在同一平面內(nèi)，其中直導(dǎo)線固定，線圈能夠自由活動，如下圖，當(dāng)正方形導(dǎo)線圈通以如下圖的電流時，線圈將：A、不動；B、發(fā)生轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線AB；C、發(fā)生轉(zhuǎn)動，同時離開導(dǎo)線AB；D、靠近導(dǎo)線AB；E、離開導(dǎo)線AB。3、一條勁度系數(shù)較小的金屬彈簧處于自由狀態(tài)，當(dāng)彈簧通以電流時，彈簧將：A、保持原長；B、收縮；C、伸長；D、不能確定。4、如下圖，在條形磁鐵S極鄰近懸掛一個鋁圓線圈，線圈與水平磁鐵位于同一水平面內(nèi)，當(dāng)電流方向如圖時，線圈將：A、靠近磁鐵平移；B、遠(yuǎn)離磁鐵平移；C、從上向下看順時針轉(zhuǎn)動，同時靠近磁鐵；D、從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動，同時靠近磁鐵。5、一個可自由運動的線圈L1，和一個固定的線圈L2相互絕緣垂直放置，且兩個線圈的圓心重合，當(dāng)兩線圈通以如下圖的電流時，那么從左向右看，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。參考答案：1、B；2、E；3、B；4、C；5、C?！捕场⒒A(chǔ)題：1、同一段通電導(dǎo)線，放在同一勻強(qiáng)磁場中的四個不同方位，如下圖，那么：A、〔c〕中導(dǎo)線受的磁場力大于〔a〕中受的磁場力；B、只有〔b〕中通電導(dǎo)線不受磁場力的作用；C、〔b〕〔c〕中兩種情形導(dǎo)線都不受磁場力的作用；D、〔a〕〔d〕中導(dǎo)線所受的磁場力大小相等。2、質(zhì)量為m的通電細(xì)桿ab置于傾角為θ的導(dǎo)軌上導(dǎo)軌的寬度為d，桿ab與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為μ，有電流時ab恰好靜止在導(dǎo)軌上，如下圖，那么在以下各圖中，桿ab與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零的有：3、如下圖，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，有一段彎成直角的金屬導(dǎo)線abc，且ab=bc=L0，通有電流I，磁場的磁感強(qiáng)度為BX，假設(shè)要使該導(dǎo)線靜止不動，在B點應(yīng)施加一個力F0，那么F0的方向為___________________，BX的大小為______________。參考答案：1、B；2、A、B；3、F0沿角abc平分線的方向；BX的大小為?！踩场?yīng)用題：1、兩根直導(dǎo)線相互垂直且靠近，但不接觸，通以如圖〔a〕中所示的電流，現(xiàn)固定導(dǎo)線AB，試討論CD導(dǎo)線受力運動的情形。2、如下圖，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用細(xì)線掛在磁鐵N極鄰近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈的平面，當(dāng)線圈內(nèi)通以如下圖的方向的電流時，線圈將如何樣運動？3、如下圖，光滑平行導(dǎo)軌寬為L，軌道平面與水平面夾角為θ，放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感強(qiáng)度為B，質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放在軌道平面上，假設(shè)保持棒ab靜止不動，棒中應(yīng)通何方向多大電流？參考答案：1、依照安培定那么可知，AB中電流產(chǎn)生磁場的磁感線分布如下圖〔投影圖從A往B看〕，在CD導(dǎo)線上選兩個和AB導(dǎo)線對稱點P、Q，磁場分不為B1、B2，把B1、B2分解后對電流有作用的是與電流垂直重量B11、B21，由左手定那么知B11對P點處的電流的作用力方向是垂直紙面向里，B21對Q處的電流的作用力方向是垂直于紙面向外。因此圖a中的導(dǎo)線CD將順時針轉(zhuǎn)動。至于CD導(dǎo)線在轉(zhuǎn)動同時是否靠近AB，可用CD轉(zhuǎn)過90度角的專門位置判定，如圖〔c〕為CD轉(zhuǎn)過90度角時AB產(chǎn)生的磁感線以及CD受力圖〔投影圖，從上往下看〕。故CD導(dǎo)線運動的情形是：順時針轉(zhuǎn)動的同時靠近AB導(dǎo)線。此題用〝推論分析法〞來進(jìn)行分析更為簡捷：因為電流AB、CD不平行，有轉(zhuǎn)動到電流同向的特點，因此圖中的CD導(dǎo)線將順時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)CD轉(zhuǎn)過90度角時，兩電流平行且方向相同，故相互吸引而靠近。2、此題采納等效分析法較為簡單：方法一、把環(huán)形電流等效成專門多直線電流，條形磁鐵磁感線分布以及上下兩小段電流受安培力方向如圖〔b〕所示，可見線圈豎直方向上合力為零，水平方向合力指向磁鐵。選取任意對稱的兩小段分析，亦得此結(jié)論，因此線圈將向磁鐵平移。方法二、把條形磁鐵等效成如圖〔c〕所示的環(huán)形電流，由圖可見兩電流相互平行，方向相同，因此環(huán)形電流沒有轉(zhuǎn)動，只是同向電流相互吸引，故線圈將向磁鐵靠近。方法三、把環(huán)形電流等效成如圖〔d〕所示的條形磁鐵?？梢妰蓷l形磁鐵只是相互吸引沒有轉(zhuǎn)動。3、從a到b，mgtgθ/BL。[提示]一樣關(guān)于此類咨詢題：通常從某一個角度看過去，然后進(jìn)行受力分析?！菜摹场⑻岣哳}：1、如下圖，一段銅導(dǎo)線折成〝〞形，它的質(zhì)量為m，水平段長為L，處在勻強(qiáng)磁場B中，導(dǎo)線下端分不插入兩個水銀槽中，與一帶開關(guān)的、內(nèi)電阻專門小的電源連接，當(dāng)K接通的一瞬時，導(dǎo)線便從水銀槽中跳起，其上升的高度為h，求通過導(dǎo)線的橫截面的電量？2、銅棒質(zhì)量為0.1Kg，靜臥于相距為8cm的水導(dǎo)軌上，二者間的動摩擦因數(shù)為0.5，現(xiàn)從一軌道載送5A的電流至另一軌道，欲使銅棒滑動，兩軌道間所加的勻強(qiáng)電場的磁感強(qiáng)度的最小值為多少？3、傾角為θ的光滑斜面上，水平放一導(dǎo)體棒a，整個裝置處于勻強(qiáng)磁場B中，如下圖，今在導(dǎo)體棒a中通以垂直紙面向里的電流I，〔1〕導(dǎo)體受的力沿斜面向上，那么磁場方向應(yīng)如何樣？〔2〕假設(shè)要求導(dǎo)體能靜止在斜面上，那么所加磁場的最小值為多大？〔3〕假設(shè)要求導(dǎo)體靜止且對斜面的壓力為零，那么所加的磁場的磁感強(qiáng)度B為多大？方向如何？參考答案：1、BIL=mv〔1〕V=〔2〕Q=It〔3〕依照〔1〕〔2〕〔3〕得Q=2、設(shè)B與銅棒垂直，且與導(dǎo)軌平面夾θ角，BILcosθ=μ〔mg-BILsinθ〕，當(dāng)sinθ=時，Bmin==〔使銅棒將開始滑動時，安培力的水平方向重量等于銅棒所受的最大靜摩擦力。3、〔1〕由左手定那么知磁場方向應(yīng)是垂直斜面向上；〔2〕當(dāng)磁場方向垂直斜面向上，安培力沿斜面向上時，所加的磁場最小，導(dǎo)體棒受力如下圖，那么：F=BIL=mgsinθ因此B=mgsinθ/IL。〔3〕由于導(dǎo)體對斜面的壓力為零，故安培力只有與重力等大反向時，導(dǎo)體才能靜止，即：BIL=mg因此B=mg/IL，由左手定那么知B的方向應(yīng)是水平向左。四、課后演武場：1、在赤道平面上空沿東西方向放置一根直導(dǎo)線，通以由西向東的電流，那么此導(dǎo)線所受地磁場作用力的方向為：A、向上；B、向下；C、向南；D、向北。2、如下圖，一根通有電流I1的長直導(dǎo)線在通有電流I2的矩形線圈abcd平面內(nèi)直導(dǎo)線固定，且與ab邊平行，那么矩形線圈會顯現(xiàn)以下哪種運動？A、繞OO’軸轉(zhuǎn)動；B、繞NN’軸轉(zhuǎn)動；C、遠(yuǎn)離直導(dǎo)線平動；D、向著直導(dǎo)線平動。3、如下圖，原先靜止的圓環(huán)形線圈中通有逆時針方向的電流I1，在其直徑AB上靠近B點處放置一根垂直于線圈平面的固定長直導(dǎo)線，直導(dǎo)線中通有電流I2，方向垂直于紙面向外，現(xiàn)在圓環(huán)形線圈的運動情形是：A、向左平動；B、仍舊靜止；C、向右平動；D、以直徑AB為軸轉(zhuǎn)動。4、如下圖，在條形磁鐵S極鄰近懸掛一個圓形線圈，線圈平面與水平磁鐵位于同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈中通以沿圖示方向的電流時，從上往下看，線圈將會：A、順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近磁鐵；B、順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開磁鐵；C、逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近磁鐵；D、逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開磁鐵。5、條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠S極一側(cè)吊掛一根與它垂直的導(dǎo)電棒，圖中只畫出此棒的截面圖，并標(biāo)出此棒中的電流是流向紙內(nèi)的，在通電一瞬時，可能產(chǎn)生的情形是：A、磁鐵對桌面壓力減小；B、磁鐵對桌面壓力增大；C、磁鐵受向左的摩擦力；D、磁鐵受向右的摩擦力。6、以下關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中受安培力的講法中正確的選項是：A、安培力大小只跟磁場的強(qiáng)弱和電流的強(qiáng)度有關(guān)；B、安培力的方向與磁場方向垂直，同時又與電流方向垂直；C、假設(shè)導(dǎo)線受到的磁場力為零，導(dǎo)線所在處的磁感強(qiáng)度必定為零；D、假設(shè)某段導(dǎo)線在磁場中取某一方向時受到的磁場力最大，現(xiàn)在導(dǎo)線必與磁場方向垂直。7、如下圖，a、b為兩條固定的平行直導(dǎo)線，導(dǎo)線通以方向相同、大小相等的電流，導(dǎo)線c與a、b平行，且可在a、b所決定的平面內(nèi)移動，OO’是在a、b平面內(nèi)，與a、b平行且等距的中心線，當(dāng)c中通以與a、b反向的電流之后，以下判定中正確的選項是：A、b所受磁場力一定為零；B、c將一直受到磁場力作用；C、c將向右運動，停在OO’的位置；D、c將在OO’左右來回振動。8、如下圖，在無限長的通電直導(dǎo)線AB一側(cè)，有一條長度一定，能夠自由移動的直導(dǎo)線CD中通有電流I2，AB和CD間位于同一平面內(nèi)且相互垂直，那么：A、CD將向上運動；B、CD將向下運動；C、C端向上，D端向下運動；D、CD轉(zhuǎn)到與AB平行，且與AB中的電流方向相反。9、如下圖，一根質(zhì)量為m，長為L的金屬導(dǎo)線AB通入由A到B的強(qiáng)度為I的電流后，導(dǎo)線正好保持水平方位，且緊貼豎直墻面勻速下滑，那么一定存在著方向豎直向___的勻強(qiáng)磁場；假設(shè)導(dǎo)線與墻之間的動摩擦因數(shù)為μ，此磁場的磁感強(qiáng)度為____________。10、如下圖，電源電動勢E=2V，r=0.5Ω，豎直導(dǎo)軌電阻可忽略不計，金屬棒的質(zhì)量為m=0.1Kg，R=0.5Ω，它與導(dǎo)軌間的摩擦因數(shù)μ=0.4，有效長度為0.2m，靠在導(dǎo)軌的不處，為使金屬棒不下滑，我們可加一個與紙面成30度角、與棒垂直且向里的磁場，g取10m/s求：〔1〕此磁場是斜向上依舊斜向下？〔2〕B的范疇是多少？參考答案：1、A2、D3、D4、A5、AC6、BD7、D8、AD9、下，mg/μIL10、分析：〔1〕要使金屬棒不下滑，金屬棒受到的安培力方向必須偏向紙內(nèi)，依照左手定那么，可得知該磁場方向必須是斜向下。〔2〕對金屬棒進(jìn)行受力分析：從右