高中物理人教選修31課件3.5安培力的綜合應(yīng)用

1、,高中物理選修3-1人教版,第三章 磁 場,第五講 安培力的綜合應(yīng)用,目標(biāo)定位,安培力的綜合應(yīng)用,1、安培 右手螺旋 2、磁極,3、（1）BIL 0 ILBsin ,（2） 左手 B和I,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),安培力的綜合應(yīng)用,一、安培力作用下物體運(yùn)動方向的判斷方法,通電導(dǎo)體在磁場中的運(yùn)動實質(zhì)是在磁場對電流的安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動,. 電流元法 即把整段電流等效為多段直線電流元，運(yùn)用左手定則判斷出每小段電流元受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向,. 特殊位置法 把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個便于分析的特殊位置后再判斷所受安培力方向，從而確定運(yùn)動方向,. 等效法 環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵條

2、形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來分析,課堂講義,安培力的綜合應(yīng)用,. 利用結(jié)論法 (1)兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥； (2)兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平行且方向相同的趨勢.,.轉(zhuǎn)換研究對象法 因為電流之間，電流與磁體之間的相互作用滿足牛頓第三定律。定性分析磁體在電流磁場作用的受力和運(yùn)動時，可先分析電流在磁體的磁場中受到的安培力，然后有牛頓第三定律，再確定磁體所受電流的作用力,課堂講義,安培力的綜合應(yīng)用,【例1】如圖7所示，兩條導(dǎo)線相互垂直，但相隔一段距離其中AB固定，CD能自由 活動，當(dāng)直線電流按圖示方向通入兩條

3、導(dǎo)線時，導(dǎo)線CD將(從紙外向紙里看)() A順時針方向轉(zhuǎn)動同時靠近導(dǎo)線AB B逆時針方向轉(zhuǎn)動同時離開導(dǎo)線AB C順時針方向轉(zhuǎn)動同時離開導(dǎo)線AB D逆時針方向轉(zhuǎn)動同時靠近導(dǎo)線AB,圖7,D,課堂講義,安培力的綜合應(yīng)用,【例1】如圖7所示，兩條導(dǎo)線相互垂直，但相隔一段距離其中AB固定，CD能自由 活動，當(dāng)直線電流按圖示方向通入兩條導(dǎo)線時，導(dǎo)線CD將(從紙外向紙里看)() A順時針方向轉(zhuǎn)動同時靠近導(dǎo)線AB B逆時針方向轉(zhuǎn)動同時離開導(dǎo)線AB C順時針方向轉(zhuǎn)動同時離開導(dǎo)線AB D逆時針方向轉(zhuǎn)動同時靠近導(dǎo)線AB,借題發(fā)揮電流在非勻強(qiáng)磁場中受力運(yùn)動的判斷：不管是電流還是磁體，對通電導(dǎo)線的作用都是通過磁場來實

4、現(xiàn)的，因此必須要清楚導(dǎo)線所在位置的磁場分布情況，然后結(jié)合左手定則準(zhǔn)確判斷導(dǎo)線的受力情況或?qū)⒁l(fā)生的運(yùn)動,課堂講義,安培力的綜合應(yīng)用,D,【例2】如圖8所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)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(dāng)線圈內(nèi)通以圖中方向的電流后，線圈的運(yùn)動情況是() A線圈向左運(yùn)動 B線圈向右運(yùn)動 C從上往下看順時針轉(zhuǎn)動 D從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動,解析,解法一：電流元法,根據(jù)對稱性可知，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動只有選項A正確,課堂講義,安培力的綜合應(yīng)用,A,【例2】如圖8所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)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

5、當(dāng)線圈內(nèi)通以圖中方向的電流后，線圈的運(yùn)動情況是() A線圈向左運(yùn)動 B線圈向右運(yùn)動 C從上往下看順時針轉(zhuǎn)動 D從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動,解析,解法二：等效法,將環(huán)形電流等效成小磁針，如圖乙所示，根據(jù)異名磁極相吸引知,線圈將向左運(yùn)動，選A.,A,課堂講義,安培力的綜合應(yīng)用,二、安培力作用下的導(dǎo)線的平衡,1解決安培力作用下的平衡與解一般物體平衡方法類似，只是多畫出一個安培力。 一般解題步驟為：,（1）明確研究對象；,（ 2）先把立體圖改畫成平面圖，并將題中的角度、電流的方向、磁場的方向 標(biāo)注在圖上,（3）根據(jù)平衡條件：F合0列方程求解求解。,2分析求解安培力時注意的問題,（1）首先畫出通電導(dǎo)線所在處的

6、磁感線的方向，再根據(jù)左手定則判斷安培力方向；,(2)安培力大小與導(dǎo)線放置的角度有關(guān)，但一般情況下只要求導(dǎo)線與磁場垂直的情況，其中L為導(dǎo)線垂直于磁場方向的長度為有效長度,課堂講義,安培力的綜合應(yīng)用,圖1,【例3】(2012淮安高二檢測)如圖1所示，質(zhì)量m0.1 kg的導(dǎo)體棒靜止于傾角為30的斜面上，導(dǎo)體棒長度L0.5 m通入垂直紙面向里的電流，電流大小I2 A，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中求：(取g10 m/s2) (1)導(dǎo)體棒所受安培力的大小和方向； (2)導(dǎo)體棒所受靜摩擦力的大小和方向,(1)安培力F安=ILB=20.50.5 0.5 N， 由左手定則可知安培

7、力的方向水平向右,在x軸方向上有： mgsin FfF安cos ， 解得Ff0.067 N. 負(fù)號說明靜摩擦力的方向與假設(shè)的方向相反，即沿斜面向上,解析,(2)建立如圖坐標(biāo)系，分解重力和安培力在x軸方向上，設(shè)導(dǎo)體棒受的靜摩擦力大小為Ff，方向沿斜面向下,課堂講義,安培力的綜合應(yīng)用,三、安培力和牛頓第二定律的結(jié)合,解決安培力作用下的力學(xué)綜合問題，同樣遵循力學(xué)的規(guī)律。做好全面受力分析是前提，無非就是多了一個安培力，其次要根據(jù)題設(shè)條件明確運(yùn)動狀態(tài)，再恰當(dāng)選取物理規(guī)律列方程求解。,課堂講義,安培力的綜合應(yīng)用,【例4】如圖所示，光滑的平行導(dǎo)軌傾角為，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌中接入電動勢為E、

8、內(nèi)阻為r的直流電源電路中有一阻值為R的電阻，其余電阻不計，將質(zhì)量為m、長度為L的導(dǎo)體棒由靜止釋放， 求導(dǎo)體棒在釋放瞬間的加速度的大小,受力分析如圖所示,解析,課堂講義,安培力的綜合應(yīng)用,安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動,力的作用是相互的，雖然電流不同，但是兩圓環(huán)的受力大小相等,同向電流相互吸引,B,對點(diǎn)練習(xí),安培力的綜合應(yīng)用,1.兩個相同的輕質(zhì)鋁環(huán)能在一個光滑的絕緣圓柱體上自由移動，設(shè)大小不同的電流按如圖所示的方向通入兩鋁環(huán)，則兩環(huán)的運(yùn)動情況是 （ ） A.都繞圓柱體轉(zhuǎn)動 B.彼此相向運(yùn)動，且具有大小相等的加速度 C.彼此相向運(yùn)動，電流大的加速度大 D.彼此背向運(yùn)動，電流大的加速度大,安培力作用下導(dǎo)體的平衡,D,對點(diǎn)練習(xí),安培力的綜合應(yīng)用,安培力和牛頓第二定律的結(jié)合,4.澳大利亞國立大學(xué)制成了能把2.2 g的彈體(包括金屬桿EF的質(zhì)量)加速到10