当前位置:首页 >> 理化生 >>

安培力习题课2


安培力习题课

一、安培力的大小和方向
1.安培力的大小 (1)磁场和电流垂直时:F = BIL . 0 . (2)磁场和电流平行时:F =—— (3)若电流与磁场方向成θ则安培力
I θ B∣

复习回顾

B∥

B

F = BILsinθ (如图1所示

). 2.安培力的方向 图1 (1)用左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余 四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内.让 电流的方向 ,要点点拨:安培力 磁感线从掌心进入,并使四指指向 这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所 的方向垂直于磁感 应强度B和电流I所 受 安培力的方向 . 决定的平面,但磁 (2)安培力的方向特点:F⊥B,F⊥I,即F垂直于感应强度与电流不 一定垂直! B和I 决定的平面.

二、难点深化理解
1.应用公式F=BIL时需要注意:

(1)B与L垂直.
(2)L是有效长度L,即导线两端点所连直线的长

度,相应的电流方向沿L由始端流向末端
A L I B I A L B L B I

A

3、如图,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁

针对训练

场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、
bc和cd的长度均为L,且 ?abc ? ?bcd A. 方向沿纸面向上,大小为 (
0

? 135 。流经导线的

电流为I,方向如图。导线段abcd所受到磁场作用力的合力

2 ? 1) ILB B. 方向沿纸面向上,大小为 ( 2 ?1) ILB C. 方向沿纸面向下,大小为 ( 2 ? 1) ILB
D. 方向沿纸面向下,大小为

A

有效长度为 ad长( 2 ?1)L
方法归纳:关键找出有效长度

( 2 ?1) ILB

三、题型方法探究
题型1 通电导体在安培力作用下运动方向的判断

1、等效法
【例1】 如图4所示, 把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极 附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面.当线圈内 通以如图方向的电流后,线圈的运动情况是 ( ) A.线圈向左运动 B.线圈向右运动 C.从上往下看顺时针转动 D.从上往下看逆时针转动

A

2:如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两 极的正上方,导线可以自由转动,当导线通入图示方向电流I时, O 导线的运动情况是(从上往下看) I A B B A.顺时针转动,同时下降. B.顺时针转动,同时上升. N S C.逆时针转动,同时下降 D.逆时针转动,同时上升 B F

C

A
F N

I 0
S
B

B
I

O`

B
N

F

S

2、电流元法 把直线电流等效为AO、OB两段电流元,可 从上向下看AB将以中心O为轴顺时针转动

3、特殊位置法

4、利用相互结论法

? 同向电流 a给b的作用力 a F b给a的作用力

? 反向电流 a给b的作用力 b F

F

b给a的作用力 F

b a 结论:同向电流相互吸引,反向电流相互排斥

类型三、安培力作用下物体运动方向的判断
4、利用相互结论法 如图所示,固定的长直导线竖直,通以竖直向上的直流电 .在导线右侧放一可以自由移动的矩形通电线框,它们在 同一平面内,则线框的运动情况是 ( ) B A.线框平动,远离直导线 B.线框平动,靠近直导线 C.从上向下看线框顺时针转动, 并靠近直导线 D.从上向下看线框逆时针转动, 并远离直导线

变式题3.两条直导线互相垂直,但相隔一段小距

离,如图所示,其中一条AB是固定的,另一条CD 能自由活动.当直流电流按图示方向通入两条导 D ) 线时,导线CD将(从纸外向纸内看):( B A.不动 I ? B.顺时针方向转动, I C D ? 同时靠近导线AB ? C.逆时针方向转动, ? 同时离开导线AB A ? D.逆时针方向转动, ? 同时靠近导线AB 有转到方向相同的趋势!

题型2:安培力作用下物体的平衡问题

例2.如图,通电直导线ab质量为m,水平放置在倾角为θ的光滑导 轨上,导轨宽度为L,通以图示方向的电流,电流为I,要求导线ab 静止在斜面上.匀强磁场的方向竖直向上,则磁感应强度为多大? 解:导线受力情况如图由平衡条件得
在水平方向上: BIL -Nsinθ=0 在竖直方向上:mg-Ncosθ=0 联立可解得: B= 情景拓展:(1)欲使它静止在斜面上且对斜 面无压力, 磁感应强度B大小多大, 方向如何? mg 棒受必两个力 mg=BIL B ? 方向水平向左 IL (2)欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强 度B的最小值为多少?方向如何? B N

BIL mg

(2)欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度B的最小值为 N 多少?方向如何? N BIL B BIL mg

mg 若要求磁感应强度最小,当安培力方向与支持力垂直 时,安培力最小,对应磁感应强度最小,设其值为Bmin,
则:BminIL=mgsinθ, Bmin= 由左手定则知该磁场方向垂直于斜面向上. 方法归纳:解决安培力作用下平衡问题的关键: (1)首先正确画出通电导体受力的平面图(或侧视图), 注意电流方向和磁场方向的正确画出. (2)受力分析时安培力的方向必须用左手定则正确判定

[情景变式]:质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行 导轨上,导轨宽度为d,杆ab与导轨间的摩擦因数为 μ.有电流时aB恰好在导轨上静止,如图所示,如图所示 是沿ba方向观察时的四个平面图, 标出了四种不同的匀强磁场方向,其中 杆与导轨间摩擦力可能为零的是

AB

N

F安 F安 mg mg
mg F


f F安 mg

f

对A图:若F安cosθ=mgsinθ,则f=0. 对C图:N≠0,f≠0. 对B图:若F安=mg,则N=0,f=0. 对D图:f=F安cosθ+mgsinθ≠0

变式2、如图所示,在同一水平面上的两导轨相互平行, 并处在竖直向上的匀强磁场中,一根质量为3.6kg,有效 长度为2m的金属棒放在导轨上,当金属棒中的电流为5A 时,金属棒做匀速运动;当金属棒中的电流增加到 8A时, 金属棒的加速度为2m/s2,求磁场的磁感强度. 此两种情况受力方向是相同的.

初态时有F合=F1-?mg=0
末态时有F‘合=F2-?mg=ma 且F1=BI1L、F2=BI2L 联立方程解得B=1.2T

题型3 利用牛顿第三定律判断通电导线对磁铁的作用力

5、如图所示,条形磁铁放在水平粗糙桌面上,它的正中 间上方固定一根长直导线,导线中通过方向垂直纸面向 里(即与条形磁铁垂直)的电流,和原来没有电流通过 时相比较,磁铁受到的支持力N 和摩擦力f 将 ( ) (A)N减小,f=0; (B)N减小,f≠0; (C)N增大,f=0; (D)N增大,f≠0. F

C

由左手定则,导线受安培力F方向如图 : 由牛顿第三定律

B
I S N N

磁铁受到等大反向的力F 对磁铁进行受力分析 支持力N 增大,摩擦力f =0

G 方法小结:在磁铁与电流的作用力方向判断中,导线对磁 F` 铁的作用力的方向判断要借助牛顿第三定律才能完成

[情景变式]如图所示, 台秤上放一光滑平板,其左边固定一挡板, 一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时台秤读数为F1, 现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线,电流方向如图, B 当加上电流后,台秤读数为F2,则以下说法正确的是 ( ) A.F1>F2,弹簧长度将变长 F B.F1>F2,弹簧长度将变短 C.F1<F2,弹簧长度将变长 F‵ D.F1<F2,弹簧长度将变短

B

mg 解析 根据左手定则判断导线所受安培力斜向右下方,由牛顿 第三定律可知磁铁受导线的作用力为斜向左上方.磁铁在竖直 方向与水平方向受力平衡,可得支持力变小,磁铁压缩弹簧.

变式2:如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在其左
上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线通以如图所 示方向电流时:( ) A、磁铁对桌面的压力减小,且受到向左的摩擦力作用 B、磁铁对桌面的压力减小,且受到向右的摩擦力作用 C、磁铁对桌面的压力增大,且受到向左的摩擦力作用 D、磁铁对桌面的压力增大,且受到向右的摩擦力作用

C

N F安
f静

B S N

F2
F1
G
F安 '

四、知识方法小结

与安培力相关的三种题型的解法

五、布置巩固作业
课时作业 11、12题

类型三、安培力作用下物体运动方向的判断
1、等效法
5、如图所示,把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附 近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平 面,当线圈内通以如图所示的方向的电流时,线圈 将怎样运动?

练习3:如图所示,在条形磁铁的N极附近悬挂一个 不可伸缩线圈。磁铁水平放置。其轴线与线圈 平面 垂直并通过线圈的圆心。当线圈中电流沿图示方向流 动时,(至右向左看逆时针电流),线圈将 ( C ) (A)不动 (B)转动 (C)向左摆动 (D)向右摆动 解:画出电流所在处的磁感应线如图,并正交分解
B1对电流的作用力F1沿半径向外,互相抵消。 B2对电流的作用力F2沿轴向向左。
F2
S 合力向左。 所以线圈向左摆动。 N I B1 F2 选C B2 F1 B2 F1

B1

类型三、安培力作用下物体运动方向的判断 3、特殊位置法 2、电流元法
1.如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放 A 在蹄形磁铁两极的正上方,导线可以自由转动,当导线 通入图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下 看) ( A) O A.顺时针转动,同时下降. B B.顺时针转动,同时上升.
I

A
S N

C.逆时针转动,同时下降
D.逆时针转动,同时上升

O`

F I F N S N F S

两条平行直导线的相互作用分析
? 同向电流
a给b的作用力 a b给a的作用力

F

F

同向电流互 相吸引,

? 反向电流
a给b的作用力 b F F

a b给a的作用力

反向电流 互相排斥
b

类型三、安培力作用下物体运动方向的判断
4、利用相互结论法
如图所示,固定的长直导线竖直,通以竖直向上的直 流电.在导线右侧放一可以自由移动的矩形通电线框,它们 在同一平面内,则线框的运动情况是 ( B ) A.线框平动,远离直导线 B.线框平动,靠近直导线 C.从上向下看线框顺时针转动,

并靠近直导线
D.从上向下看线框逆时针转动, 并远离直导线

变式题3.两条直导线互相垂直,但相隔一段

? ? ? ? ? ? ?

小距离,如图所示,其中一条AB是固定的, 另一条CD能自由活动.当直流电流按图示 方向通入两条导线时,导线CD将(从纸外 向纸内看):( )D A.不动 B B.顺时针方向转动, I I D C 同时靠近导线AB C.逆时针方向转动, 同时离开导线AB A 有转到方向相 D.逆时针方向转动, 同的趋势! 同时靠近导线AB

练习2:赤道上有一竖直的避雷针,当带有正 电的乌云经过避雷针上空放电时,则地磁场对 避雷针的作用力的方向为: A.正南. B.正东. C.正西. D.正北.

根据题给条件可作出避雷针放电的示意图, 根据其放电的示意图结合左手定则可画出 其安培力方向如图所示,为向东.
北B

答案:B
西 南 东 F安

类型一:安培力的平衡问题

1、如图所示,在同一水平面上的两导轨相互平行, 并处在竖直向上的匀强磁场中,一根质量为3.6kg,有效 长度为2m的金属棒放在导轨上,当金属棒中的电流为5A 时,金属棒做匀速运动;当金属棒中的电流增加到 8A时, 金属棒的加速度为2m/s2,求磁场的磁感强度. 此两种情况受力方向是相同的.

初态时有F合=F1-?mg=0
末态时有F‘合=F2-?mg=ma 且F1=BI1L、F2=BI2L 联立方程解得B=1.2T

类型一:安培力的平衡问题

如图所示,金属杆ab质量为m,长为L,通过的电流

为I,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,结果ab静
止且紧压于水平导轨上。若磁场方向与导轨平面成

θ角,求:(1)棒ab受到的摩擦力;(2)棒对导
轨的压力。

θ

θ
解:画其截面图,如图所示, N 由受力平衡可得: 沿水平方向: F1= f 沿竖直方向: F2+N= Mg ① ③ ④ Mg F安 F2 ② F1

θ

B
θ
f

即:BILsin θ =f
BILcosθ+ N =mg 解得摩擦力f = BILsin θ

导轨对棒的支持力N =mg- BILcosθ
由牛顿第三定律棒对导轨的压力也为mg- BILcosθ

如图所示,,MN和PQ为两根平行的光滑轨道,轨道平面与水 平面的夹角为30? ,M和P间接有电池和电阻器R。已知电池电动 势为2V,内电阻为0.1?,R=0.4 ?,轨道区域加有竖直向下的匀 强磁场。当将金属杆ab水平放到轨道上后,它刚好能保持静止 状态。已知金属杆ab的质量为3×10-2kg,其电阻忽略不计。轨 道间距为0.3m,轨道电阻也不计。取g=10m/s2,求: (1)金属杆ab所受的安培力的大小; B F ? b G

(2)匀强磁场的磁感应强度的大小。 B N 解:做受力图(侧面) a
M ? R Er

(1)F Q
P

? mgtg30? ? 0.1 3 ? 0.173N

?

b

E (2) F ? IBl ? Bl R?r

B ? 1.44T

引申1:欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强 度B的最小值为________,方向________.
N

mgsinθ=BIL B=mgsinθ/IL

B

F

X
θ θ F

G

B θ

X

引申2:欲使它静止在斜面上,且对斜 面无压 力, 外加磁场的磁感应强度B 的最小值为 _________, 方向 ________. mg=BIL B=mg/IL

G

[情景变式]:质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行 导轨上,导轨宽度为d,杆ab与导轨间的摩擦因数为 μ.有电流时aB恰好在导轨上静止,如图所示,如图所示 是沿ba方向观察时的四个平面图, 标出了四种不同的匀强磁场方向,其中 杆与导轨间摩擦力可能为零的是

AB

N

F安 F安 mg mg
mg F


f F安 mg

f

对A图:若F安cosθ=mgsinθ,则f=0. 对C图:N≠0,f≠0. 对B图:若F安=mg,则N=0,f=0. 对D图:f=F安cosθ+mgsinθ≠0

四、知识方法小结

与安培力相关的三种题型的解法

五、布置巩固作业
课时作业 11、12题


相关文章:
安培力综合练习题 经典 (含答案详解)
安培力综合练习题 经典 (含答案详解)_理化生_高中教育_教育专区。安培力综合...然后使电流 I 反向,这时要 在天平的左盘上加质量为 2×10 -2 kg 的砝码,...
安培力习题课2
4安培力习题课 11页 5财富值如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要提出功能问题或意见建议,请点击此处进行反馈。 安培力习题课2 隐藏>> 二、洛仑兹力练习...
磁感应强度 安培力 习题课2
选修3-1 第三章 磁场 姜堰市罗塘高级中学高二物理备课组 磁感应强度、安培力——习题课(2)例 1:如图在同一水平面的两导轨相互平行,相距 L,并处于竖直向上的...
安培力综合练习题___经典_(含答案)
安培力综合练习题___经典_(含答案)_高二理化生_理化生_高中教育_教育专区。...g 取 10 m/s2.已知 sin 37° =0.60,cos 37° =0.80,求:(1)通过...
安培力习题课
安培力习题课_理化生_高中教育_教育专区。“安培力”习题课 教学目标: 1.进一步加深对安培力的理解,熟练掌握左手定则. 2.能够用力学知识解决和安培力有关的实际...
安培力习题课
安培力习题课 例 1:如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极...2 3 -2 2 2.如图 2 所示,ab 是一弯管,其中心线是半径为 R 的一段圆弧...
安培力习题(含答案)
求需要接入的滑动变阻器 R 的阻值范围. B N a R b M α α 2 高二级物理科(理科)安培力习题训练 参考答案 1、解:导体棒 AC 受力如图所示,其中安培力...
安培力练习题及答案
安培力练习题 1、如图 1 所示,放在蹄形磁铁两极间的导体棒 ab,当通有由 b...安培力方向为 .(选填“向左”、 “向右”) 图1 图2 图3 2、 如图 2 ...
安培力练习题
安培力练习题_其它课程_高中教育_教育专区。一、 单选题 1. 在图中,标出...I 的方向,以 及通电直导线所受磁场力 F 的方向,其中正确的是 [ ] 2. 通...
安培力习题课
2页 2财富值 安培力习题 6页 免费 安培力练习题 4页 免费如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要提出功能问题或意见建议,请点击此处进行反馈。 ...
更多相关标签: