物理總第九章 磁場(chǎng) 9-1-2 安培力及安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷

《物理總第九章 磁場(chǎng) 9-1-2 安培力及安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理總第九章 磁場(chǎng) 9-1-2 安培力及安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷（23頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、安培力及安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷0101020203030404備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練 課堂互動(dòng)課堂互動(dòng) 題組剖析題組剖析 規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié) 課堂互動(dòng)課堂互動(dòng)1安培力的方向根據(jù)左手定則判斷。2安培力公式FBIL的應(yīng)用條件(1)B與L垂直。(2)L是有效長(zhǎng)度。如彎曲通電導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于連接兩端點(diǎn)的直線的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿兩端點(diǎn)連線 由始端流向末端，如圖所示課堂互動(dòng)課堂互動(dòng)電流元法特殊位置法等效法結(jié)論法轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法每段電流元所受安培力方向整段導(dǎo)體所受合力方向運(yùn)動(dòng)方向在特殊位置安培力方向運(yùn)動(dòng)方向環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管 多個(gè)環(huán)形電流同向電流互相吸引,異向電流互相排斥；兩不平行的直線

2、電流相互作用時(shí),有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì)分析磁體與電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),可根據(jù)牛頓第三定律,通過分析一個(gè)物體的受力情況，確定另一個(gè)物體所受磁場(chǎng)的作用力.3.判定安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的常用方法: 課堂互動(dòng)課堂互動(dòng)4.安培力做功的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)(1)安培力做功與路徑有關(guān)，不像重力、電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)(2)安培力做功的實(shí)質(zhì)：起能量轉(zhuǎn)化的作用安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線后轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動(dòng)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)化為電能后儲(chǔ)存起來或轉(zhuǎn)化為其他形式的能典例 (2017全國卷，19)(多選)如圖，三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線 L1、L2和 L3兩兩

3、等距，均通有電流 I，L1中電流方向與 L2中的相同，與 L3中的相反。下列說法正確的是( ) AL1所受磁場(chǎng)作用力的方向與 L2、L3所在平面垂直 BL3所受磁場(chǎng)作用力的方向與 L1、L2所在平面垂直 CL1、L2和 L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為 11 3 DL1、L2和 L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為 3 31 題組剖析題組剖析轉(zhuǎn)到解析解析 同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。對(duì) L1受力分析，如圖甲所示，可知 L1所受磁場(chǎng)力的方向與 L2、L3所在的平面平行，故選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；對(duì) L3受力分析，如圖乙所示，可知 L3所受磁場(chǎng)力的方向與 L1、L2所在的平面垂直，故選項(xiàng)

4、B 正確；設(shè)三根導(dǎo)線間兩兩之間的相互作用力的大小為 F，則 L1、L2受到的磁場(chǎng)力的合力大小均等于 F，L3受到的磁場(chǎng)力的合力大小為 3F，即 L1、L2、L3單位長(zhǎng)度受到的磁場(chǎng)力之比為 11 3，故選項(xiàng) C正確，D 錯(cuò)誤。 答案 BC 題組剖析題組剖析轉(zhuǎn)回原題題組剖析題組剖析1(2017上海單科，11)如圖，一導(dǎo)體棒ab靜止在U形鐵芯的兩臂之間。電鍵閉合后導(dǎo)體棒受到的安培力方向() A向上 B向下 C向左 D向右轉(zhuǎn)到解析題組剖析題組剖析解析 本題考查電流的磁效應(yīng)、安培力及左手定則。根據(jù)圖中的電流方向，由安培定則知U形鐵芯下端為N極，上端為S極，ab中的電流方向由ab，由左手定則可知導(dǎo)體棒受到

5、的安培力方向向右，選項(xiàng)D正確。答案D轉(zhuǎn)回原題2一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如圖所示，如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動(dòng)且通以由a到b的電流，則關(guān)于導(dǎo)線ab受磁場(chǎng)力后的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是()A從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管B從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管C從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管D從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管解析方法一(電流元法)由安培定則可判定通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，導(dǎo)線等效為Oa、Ob兩電流元，由左手定則可判定兩電流元所受安培力的方向，如圖所示，所以從上向下看導(dǎo)線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)過90時(shí)再用左手定則可判定導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力向下，即導(dǎo)線在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還要靠

6、近螺線管，選項(xiàng)D正確。題組剖析題組剖析轉(zhuǎn)到下頁題組剖析題組剖析方法二(結(jié)論法)結(jié)論1：兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，電流方向相同時(shí)相互吸引，電流方向相反時(shí)相互排斥。結(jié)論2：兩電流不平行時(shí)，將發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，有轉(zhuǎn)到兩電流相互平行且方向相同的趨勢(shì)。通電螺線管上部離導(dǎo)線近，所以只考慮這部分電流與導(dǎo)線的作用，此時(shí)螺線管相當(dāng)于垂直紙面向里的直導(dǎo)線，由上述結(jié)論可知導(dǎo)線ab受磁場(chǎng)力后(從上向下看)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管，選項(xiàng)D正確。答案D轉(zhuǎn)到上頁題組剖析題組剖析3如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無電流時(shí)磁鐵對(duì)斜面的壓力為FN1；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向

7、外的電流時(shí)，磁鐵對(duì)斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于磁鐵對(duì)斜面的壓力和彈簧的伸長(zhǎng)量的說法正確的是()AFN1FN2，彈簧的伸長(zhǎng)量增大DFN1FN2，彈簧的伸長(zhǎng)量減小轉(zhuǎn)到解析題組剖析題組剖析解析在題圖中，由于條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)到S極，所以可畫出磁鐵在導(dǎo)線A處的一條磁感線，其方向是斜向左下方的，如圖所示，導(dǎo)線A中的電流垂直紙面向外時(shí)，由左手定則可判斷導(dǎo)線A必受斜向右下方的安培力F，由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力F的方向是斜向左上方，所以磁鐵對(duì)斜面的壓力減小，即FN1FN2。同時(shí)，F(xiàn)有沿斜面向下的分力，使得彈簧彈力增大，可知彈簧的伸長(zhǎng)量增大，所以選項(xiàng)C正確。答案C轉(zhuǎn)回原題4(2017全國卷，

8、21)(多選)某同學(xué)自制的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對(duì)邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個(gè)金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，該同學(xué)應(yīng)將()A左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉B左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉D左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉題組剖析題組剖析轉(zhuǎn)到解析題組剖析題組剖析轉(zhuǎn)回原題解析若將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉，這樣當(dāng)線圈在圖示位置時(shí)，線圈的上下邊受到水平方向的安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過

9、一周后再次受到同樣的安培力而使其連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；若將左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，則當(dāng)線圈在圖示位置時(shí)，線圈的上下邊受到安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過半周后再次受到相反方向的安培力而使其停止轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，電路不能接通，故不能轉(zhuǎn)起來，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若將左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，這樣當(dāng)線圈在圖示位置時(shí)，線圈的上下邊受到安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過半周后電路不導(dǎo)通，轉(zhuǎn)過一周后再次受到同樣的安培力而使其連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確。答案AD規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)研究對(duì)象：通電導(dǎo)線或?qū)w明確導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)分布情況利用左手定則導(dǎo)體的受力情況確定導(dǎo)體的

10、運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安B、F安I.判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的思路規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)(1)同一問題可以用多種判斷方法分析，可以根據(jù)不同的題目選擇恰當(dāng)?shù)呐袛喾椒?(2)同一導(dǎo)體在安培力作用下，運(yùn)動(dòng)形式可能會(huì)發(fā)生變化，要根據(jù)受力情況進(jìn)行判斷 判斷通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)問題時(shí)應(yīng)注意的兩點(diǎn)備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練1】 直導(dǎo)線ab與線圈所在的平面垂直且隔有一小段距離，其中直導(dǎo)線固定，線圈可自由運(yùn)動(dòng)，當(dāng)通過如圖所示的電流方向時(shí)(同時(shí)通電)，從左向右看，線圈將() A不動(dòng) B順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向右平移 C順時(shí)針轉(zhuǎn)

11、動(dòng)，同時(shí)向左平移 D逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向右平衡解析用安培定則判斷線圈所處的B的方向，由左手定則及特殊位置法判定運(yùn)動(dòng)情況 答案B 先判斷直導(dǎo)線ab產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向及分布，再由左手定則判定線圈所受安培力及運(yùn)動(dòng)情況.外里里備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練2】：如圖所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向的電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)() A. 順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降 B. 順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升 C. 逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降 D. 逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升總結(jié)提升：分析通電導(dǎo)線在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，首先要明確通電導(dǎo)線所在處的磁場(chǎng)方

12、向；然后用左手定則確定通電導(dǎo)線所受安培力的方向，切記安培力垂直于通電導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向決定的平面，注重各種判斷方法的靈活運(yùn)用轉(zhuǎn)到解析備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練解析： (1)電流元法： 如圖示,把直線電流等效為AO、OO、OB三段(OO段極短)電流元,由于OO段電流方向與該處磁場(chǎng)方向平行,所以不受安培力作用；AO段電流元所在處的磁場(chǎng)方向傾斜向上,根據(jù)左手定則可知其所受安培力方向垂直于紙面向外；OB段電流元所在處的磁場(chǎng)方向傾斜向下,同理可知其所受安培力方向垂直于紙面向里綜上可知導(dǎo)線將以O(shè)O段為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視)(2)特殊位置法：把導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90時(shí)的特殊位置來分析，根據(jù)左手定則判得安培力方向向下，故導(dǎo)線在順時(shí)針轉(zhuǎn)

13、動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)綜上所述，選項(xiàng)A正確 答案： A轉(zhuǎn)回原題備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練3】電磁炮的基本原理如圖示,把待發(fā)射的炮彈(導(dǎo)體)放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩條平行導(dǎo)軌(導(dǎo)軌與水平方向成角)上，磁場(chǎng)方向和導(dǎo)軌平面垂直，若給導(dǎo)軌以很大的電流I，使炮彈作為一個(gè)載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)的作用下沿導(dǎo)軌做加速運(yùn)動(dòng)，以某一速度射出去已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng),磁場(chǎng)中導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為s，炮彈的質(zhì)量為m，炮彈和導(dǎo)軌間摩擦不計(jì)試問：在導(dǎo)軌與水平方向夾角一定時(shí),要想提高炮彈發(fā)射時(shí)的速度v0，從設(shè)計(jì)角度看可以怎么辦？(通過列式分析，加以說明)轉(zhuǎn)到解析備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練轉(zhuǎn)回原題備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練4】 （201

14、6全國卷，22）某同學(xué)用圖中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。兩根金屬導(dǎo)軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵（未畫出）的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方，S極位于兩導(dǎo)軌的正下方，一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直。（1）在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)電路。要求滑動(dòng)變阻器以限流方式接入電路，且在開關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動(dòng)。（2）為使金屬棒在離開導(dǎo)軌時(shí)具有更大的速度，有人提出以下建議： A.適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離 B.換一根更長(zhǎng)的金屬棒 C.適當(dāng)增大金屬棒中的電流 其中正確的是（填 入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào)）。轉(zhuǎn)到解析AC備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練解析 （1）實(shí)物連線如圖所示。（2）根據(jù)公式FBIL可得，適當(dāng)增加導(dǎo)軌間的距離或者增大電流，可增大金屬棒受到的安培力，根據(jù)動(dòng)能定理得，F(xiàn)smgsmv2，則金屬棒離開導(dǎo)軌時(shí)的動(dòng)能變大，即離開導(dǎo)軌時(shí)的速度變大，A、C正確；若換用一根更長(zhǎng)的金屬棒，但金屬棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度即導(dǎo)軌間的寬度不變，安培力F不變，棒的質(zhì)量變大，速度v變小，B錯(cuò)誤。 答案（1）見解析圖（2）AC轉(zhuǎn)回原題