搜档网
当前位置:搜档网 › 3.4.2专题 安培力的应用

3.4.2专题 安培力的应用

3.4.2专题  安培力的应用
3.4.2专题  安培力的应用

2、通电平行直导线间的作用力方向

实验现象:

探究点二、安培力的大小

同一通电导线,按不同方式放在同一磁场中

(1)导线与磁场方向垂直时,F=

)分析以上各种情况B和

第2题

它可

能是条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管、直线电

14安培力及其应用

14安培力及其应用 一、安培力 1.定义:磁场对电流的作用 注意:磁场可以由磁铁产生,也可以由电流产生,因此电流对电流的作用力也属于安培力 2.大小:F=BILsin θ a .B 指导线所在位置的磁感应强度,当导线所在位置磁场不一样时,应注意分段处理 b .L 指导线的有效长度――通电导体初末连线的长度 c .θ指导线中电流I 与B 之间的夹角 3.方向:左手定则 a .安培力F 一定垂直于B 和I ,但B 与I 本身不一定相互垂直 b .安培力F 与B 及I 可以构成三维坐标,因此受力分析时,注意把立体图画成平面图 例1.如图,长为2l 的直导线折成边长相等,夹角为60°的V 形,并置于与其所在平面相垂直的匀强 磁场中,磁感应强度为B .当在该导线中通以电流I 时,该V 形通电导线受到的安培力大小为( ) A .0 B .0.5BIl C .BIl D .2BIl 二、安培力的应用 1.与力的平衡相结合 例2.在两个倾角均为α的光滑斜面上,各放有一个相同的金属棒,分别通以电流I 1和I 2,磁场的磁感应强度大小相同,方向如图中(a )、(b )所示,两金属棒均处于平衡状态,则两种情况下的电流的比值I 1∶I 2为( ) A .sin α B .1sin α C .cos α D .1cos α 总结:(1)在三力平衡时能灵活画出平行四边形并利用三角函数进行求解 (2)在多力平衡时能建立坐标,进行正交分解 2.与牛顿运动定律结合 例3.电磁轨道炮工作原理如图所示.待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触.电流I 从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回.轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁 场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I 成正比.通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而 高速射出.现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的办法是( ) (多选) A .只将轨道长度L 变为原来的2倍 B .只将电流I 增加至原来的2倍 C .只将弹体质量减至原来的一半 D .将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L 变为原来的2倍,其他量不变 总结:在合力不为零时,应该正交分解求出物体所受的合力,进而求出加速度 3.会分析通电导体的运动情况 例4.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 .顺时针方向转动,同时下降 B .顺时针方向转动,同时上升 C .逆时针方向转动,同时下降 D .逆时针方向转动,同时上升 总结:(1)注意导体所于不同的磁场空间时,应分段进行受力分析,从而分析转动情况。 (2)在分析导体平动情况时可以采用特殊位置分析 针对练习题 1.如图,倾斜导轨宽为L ,与水平面成α角,处在方向竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中, 金属杆ab 水平放在导轨上.当回路电流强度为I 时,关于金属杆ab 所受安培力F ,下列说法正 确的是( ) A .方向垂直ab 杆沿斜面向上 B .方向垂直ab 杆水平向右 C .F =BIL cos α D .F =BIL sin α 2.如图,用一根导线做成一直角三角形框架acb ,固定于匀强磁场中,磁场方向垂直于框架平面向 里,ab 两点接在电源电路上,当闭合开关S 时,则( ) (多选) A .ab 与acb 所受的安培力的方向相同 B .ab 与acb 所受的安培力的方向相反 C .ab 与acb 所受的安培力的大小相等 D .ab 所受的安培力大于acb 所受的安培力 3.如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A , A 与螺线管垂直。A 导线中的电流方向垂直纸面向里,开关S 闭合,A 受到通电螺线管磁场的作用力 的方向是( ) A .水平向左 B .水平向右 C .竖直向下 D .竖直向上

(完整word版)安培力综合练习题 经典 (含答案详解)

安培力作用下导体的运动 图355 1.两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动,设大小不同的电流按如图355所示的方向通入两铝环,则两环的运动情况是 ( ) A .都绕圆柱体转动 B .彼此相向运动,且具有大小相等的加速度 C .彼此相向运动,电流大的加速度大 D .彼此背向运动,电流大的加速度大 答案 B 安培力作用下导体的平衡 图356 2.如图356所示,用两根轻细金属丝将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处,置于匀强磁场内.当棒中通以从a 到b 的电流I 后,两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态.为了使棒平衡在该位置上,所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( ) A.mg Il tan θ,竖直向上 B.mg Il tan θ,竖直向下 C.mg Il sin θ,平行悬线向下 D.mg Il sin θ,平行悬线向上 答案 D 解析 要求所加磁场的磁感应强度最小,应使棒平衡时所受的安培力有最小值.由于棒的重力恒定,悬线拉力的方向不变,由画出的力的三角形可知,安培力的最小值为F min =mg sin θ,即IlB min =mg sin θ,得B min = mg Il sin θ,方向应平行于悬线向上.故选D.

安培力和牛顿第二定律的结合 图357 3.澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到10 km /s 的电磁炮(常规炮弹的速度约为2 km/s).如图357所示,若轨道宽为2 m ,长为100 m ,通过的电流为10 A ,试求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度 (轨道摩擦不计) 答案 55 T 解析 由运动学公式求出加速度a ,由牛顿第二定律和安培力公式联立求出B . 根据 2ax =v 2t -v 20得炮弹的加速度大小为 a =v 2t 2x =(10×103)22×100 m /s 2=5×105 m/s 2. 根据牛顿第二定律F =ma 得炮弹所受的安培力F =ma =2.2×10-3×5×105 N =1.1×103 N , 而F =BIL ,所以B =F IL =1.1×10 3 10×2 T =55 T. (时间:60分钟) 题组一 安培力作用下导体的运动 图358 1.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触,并使它组成如图388所示的电路图.当开关S 接通后,将看到的现象是( ) A .弹簧向上收缩 B .弹簧被拉长 C .弹簧上下跳动 D .弹簧仍静止不动 答案 C 解析 因为通电后,线圈中每一圈之间的电流是同向的,互相吸引,线圈就缩短,电路就断

3.4安培力的应用

第四节安培力的应用 一、教学内容分析 (一)、内容和地位 在《普通高中物理课程标准》选修3-1的内容标准中涉及本节的内容有“了解磁电式电表的结构和工作原理”。本节内容为物理选修3-1中第三章磁场中第四节的教学内容,它处在探究安培力之后,起到对安培力的巩固作用,同时又拓展了学生的知识面。这一节的内容要求学生在实验与探究的基础上展开讨论加深对安培力的理解内容。 (二)、教学目标 1、知识与技能 ·通过实验与探究,了解直流电动机的原理。 ·通过观察与思考,了解磁电式电表的原理。 2、过程与方法 ·经历探究直流电动机工作原理的过程,认识物理实验在提高直流电动机性能中的作用。 3、情感态度与价值观 ·了解电动机的研制简史,体会科学理论催化技术发明的巨大作用,体验科学家探索自然规律的艰辛。 (三)教学重点与难点 ·通电线圈在匀强磁场中所受安培力矩及磁电式电流表的工作原理。 二、教学方法 (一)教法 采用“实验探究、分析归纳、讨论分析”等方法,让学生经历知识的由来过程,激发学生的兴趣,从而形成自己的知识技能。在教学过程中采用多媒体手段,增进教学的直观性,加大课堂密度,提高教学效率。 (二)学法 在教学过程中让学生经历探究、讨论、分析、推理、运用等过程,充分提高学生的探究、分析、推理能力,发展学生的合理推理意识,培养学生主动探究的良好学习习惯。 三、教具 多媒体平台

四、教学过程

电流表 的组成:永 久磁铁、铁 芯、线圈、 螺旋弹簧、 指针、刻度 盘.(最基本 的是磁铁和 线圈) 注意:a、铁芯、线圈和指针是一个整体;b、蹄形磁铁内置软铁是为了(和铁芯一起)造就辐向磁场;c、铁芯转动时螺旋弹簧会形变。[投影课本图3-4-4] [思考1]电流表中磁场分布有何特点呢?[讲解]电流 表中的磁场在 磁铁与铁芯之 间是均匀辐向 分布的. [思考2]什么 是均匀辐向分 布呢? [讲解]所谓均匀辐向分布,就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心,不管线圈处于什么位置,线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.该磁场并非匀强磁场,但在以铁芯为中心的圆圈上,各点的磁感应强度B的大小是相等的. (2)电流表的工作原理 引导学生弄清楚以下几点: ①线圈的转动是怎样产生的? ②线圈为什么不一直转下去? ③为什么指针偏转角度的大小可以说明 被测电流的强弱? ④使用时要特别注意什么? 课件演示的工作原理。 小结引导学生小结参与本节课知 识的小结 1、在直流电动机模型中,下列说法正确的是() A、当线圈平面静止在与磁感线方向垂直的位置时,若通以直流电,线圈将转动起来 B、随着线圈的转动,线圈上各边所受的安培完成相关练习。通过练习使 学生熟悉和 巩固本节课 的内容

高中物理微型专题4 安培力的应用

微型专题4 安培力的应用 [学科素养与目标要求] 物理观念:1.会用左手定则判断安培力的方向和导体的运动方向.2.知道电流元法、等效法、结论法、转换研究对象法. 科学思维:1.会利用电流元法、等效法、结论法分析导体在安培力作用下的运动和平衡问题.2.会结合牛顿第二定律求导体棒的瞬时加速度. 一、安培力作用下导体运动的判断 1.电流元法 即把整段电流等效为多段直线电流元,运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向,从而判断出整段电流所受合力的方向. 2.特殊位置法 把通电导体或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力的方向. 3.等效法 环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁.条形磁铁也可以等效成环形电流或通电螺线管.通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析. 4.利用结论法 (1)两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥; (2)两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势. 5.转换研究对象法 因为通电导体之间、通电导体与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律,定性分析磁体在通电导体产生的磁场中的受力和运动时,可先分析通电导体在磁体的磁场中受到的安培力,然后由牛顿第三定律,再确定磁体所受通电导体的作用力. 例1 如图1所示,把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以在空间自由运动,当导线通以图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看)( ) 图1 A.顺时针方向转动,同时下降

B.顺时针方向转动,同时上升 C.逆时针方向转动,同时下降 D.逆时针方向转动,同时上升 答案 C 解析如图所示,将导线AB分成左、中、右三部分.中间一段开始时电流方向与磁场方向一致,不受力;左端一段所在处的磁场方向斜向上,根据左手定则知其受力方向向外;右端一段所在处的磁场方向斜向下,受力方向向里.当转过一定角度时,中间一段电流不再与磁场方向平行,由左手定则可知其受力方向向下,所以从上往下看导线将一边逆时针方向转动,一边向下运动,C选项正确. 判断导体在磁场中运动情况的常规思路 不管是电流还是磁体,对通电导体的作用都是通过磁场来实现的,因此,此类问题可按下列步骤进行分析: (1)确定导体所在位置的磁场分布情况. (2)结合左手定则判断导体所受安培力的方向. (3)由导体的受力情况判定导体的运动方向. 学科素养例1根据安培力的方向来判断导体的运动方向.这是基于事实证据进行科学推理,锻炼了推理能力. 针对训练1 (2018·扬州中学高二期中)如图2所示,通电直导线ab位于两平行导线横截面M、N的连线的中垂线上.当平行导线M、N通以同向等值电流时,下列说法中正确的是( ) 图2 A.ab顺时针旋转 B.ab逆时针旋转 C.a端向外,b端向里旋转 D.a端向里,b端向外旋转 答案 C 解析首先分析出两个平行电流在直导线ab处产生的磁场情况,如图所示,两电流产生的、在直导线ab上部分的磁感线方向都是从左向右,则ab上部分电流受到的安培力方向垂直纸面向外;ab下部分处的磁感线方向都是从右向左,故ab下部分电流受到的安培力方向垂直纸面向里.所以,导线的a端向外旋转,导线的b

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)

安培力作用下导体的运动 图355 1.两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动,设大小不同的电流按如图355所示的方向通入两铝环,则两环的运动情况是()

A.都绕圆柱体转动 B.彼此相向运动,且具有大小相等的加速度C.彼此相向运动,电流大的加速度大 D.彼此背向运动,电流大的加速度大 答案 B 安培力作用下导体的平衡 图356 2.如图356所示,用两根轻细金属丝将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处,置于匀强磁场内.当棒中通以从a到b的电流I后,两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态.为了使棒平衡在该位置上,所需的磁场的最小磁感应

强度的大小、方向为( ) A.mg Il tan θ,竖直向上 B.mg Il tan θ,竖直向下 C.mg Il sin θ,平行悬线向下 D.mg Il sin θ,平行悬线向上 答案 D 解析 要求所加磁场的磁感应强度最小,应使棒平衡时所受的安培力有最小值.由于棒的重力恒定,悬线拉力的方向不变,由画出的力的三角形

可知,安培力的最小值为F min=mg sin θ,即IlB min =mg sin θ,得B min=mg Il sin θ,方向应平行于悬线向上.故选D. 安培力和牛顿第二定律的结合 图357 3.澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10 km/s的电磁炮(常规炮弹的速度约为2 km/s).如图357所示,若轨道宽为2 m,长为100 m,通过的电流为10 A,试求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度(轨道摩擦不计)

高中物理安培力在实际中的应用学法指导

高中物理安培力在实际中的应用 一、安培力在电磁炮中的应用 电磁炮就是利用通电导体在磁场中受到安培力作用,安培力推动导体加速运动,最终把导体以一定的速度发射出去的装置,关于电磁炮的考题,分析思路除了电磁规律外还要综合应用动力学解题思路,如牛顿运动定律和运动学公式及功能观点等。 例1. 图1所示是导轨式电磁炮实验装置示意图,两根平行长直金属导轨沿水平方向固定。其间安放金属滑块(即实验用弹丸),滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一根导轨流回电源,滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射,在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直纸面,其强度与电流的关系为B=kI ,比例常数k=2.5×10-6T /A 。已知两导轨内侧间距L=1.5cm ,滑块的质量m=30g ,滑块沿导轨滑行5m 后获得的发射速度v=3.0km /s (此过程视为匀加速运动)。 (1)求发射过程中电源提供的电流; (2)若电源输出的能量有4%转化为滑块的动能,则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大? 解析:(1)由匀加速运动公式ax 2v v 202t =-得==x 2v a 2 9×105m /s 2。由安培力公式和牛顿第二定律得F=IBL=kI 2L ,又m a F =,因此A 105.8kL ma I 5?==。 (2)滑块获得的动能是电源输出能量的4%,即2mv 2 1%4t P =?△,发射过程中电源供电时间为△s 103 1a v t 2-?==,所需电源输出功率为=P W 100.1%4t mv 2192 ?=?△,由功率IU P =解得输出电压V 102.1I P U 3?==。 二、安培力在电磁泵中的应用 磁流体动力泵简称电磁泵是利用安培力做动力,来传输导电液体(如液态金属、血液等)的装置,此装置不需要动力组件,关于此装置的考题,分析思路是:先分析导电液体所受安培力,再分析此安培力产生的附加压强,正是此附加压强推动导电液体流动或象水泵一样把导电液体抽到高处。 例2. 图2所示是磁流体动力泵的示意图,已知磁流体动力泵是高为h 的矩形槽,左右相对的两壁是导电的,它们之间的距离为l ,两导电壁加上电势差为U 的电场,垂直于纸面的前后两非导电壁间加上磁感应强度为B 的匀强磁场,如图所示槽的下端与水银面接触,上部与竖直的非导电管相连,已知水银的电阻率为r ,水银的密度为ρ,重力加速度为g ,求:

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) 安培力作用下导体的运动 例1.两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动,设大小不同的电流按如图355所示的方向通入两铝环,则两环的运动情况是 ( ) A .都绕圆柱体转动 B .彼此相向运动,且具有大小相等的加速度 C .彼此相向运动,电流大的加速度大 D .彼此背向运动,电流大的加速度大 答案 B 安培力作用下导体的平衡 例2.如图所示,用两根轻细金属丝将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处,置于匀强 磁场内.当棒中通以从a 到b 的电流I 后,两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态.为了使棒平 衡在该位置上,所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( ) A.mg Il tan θ,竖直向上 B.mg Il tan θ,竖直向下 C.mg Il sin θ,平行悬线向下 D.mg Il sin θ,平行悬线向上 答案 D 安培力和牛顿第二定律的结合 例3.澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到10 km /s 的电磁炮(常 规炮弹的速度约为2 km/s).如图357所示,若轨道宽为2 m ,长为100 m ,通过的电流为10 A ,试 求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度 (轨道摩擦不计) 答案 55 T 练习 题组一 安培力作用下导体的运动 1.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触,并使它组成如 图所示的电路图.当开关S 接通后,将看到的现象是( ) A .弹簧向上收缩 B .弹簧被拉长 C .弹簧上下跳动 D .弹簧仍静止不动 答案 C 2.通有电流的导线L 1、L 2处在同一平面(纸面)内,L 1是固定的,L 2可绕垂直纸面的固定转轴O 转动(O 为L 2的中心),各自的电流方向如图359所示.下列哪种情况将会发生( ) A .因L 2不受磁场力的作用,故L 2不动 B .因L 2上、下两部分所受的磁场力平衡,故L 2不动 C .L 2绕轴O 按顺时针方向转动 D .L 2绕轴O 按逆时针方向转动 答案 D 3.一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方,如图3510所示,如果直导线可以自 由地运动且通以方向为由a 到b 的电流,则导线ab 受磁场力方向后的运动情况为( ) A .从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 B .从上向下看顺时针转动并远离螺线管 C .从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D .从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 答案 D 4.一个可以自由运动的线圈L 1和一个固定的线圈L 2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重 合,当两线圈通以如图所示的电流时,从左向右看,则线圈L 1将( ) A .不动 B .顺时针转动 C .逆时针转动 D .向纸面内平动 答案 B 题组二 通电导线在磁场中的平衡 5.如图3512所示条形磁铁放在水平面上,在它的上方偏右处有一根固定的垂直纸面的直导线, 当直导线中通以图示方向的电流时,磁铁仍保持静止.下列结论正确的是( ) A .磁铁对水平面的压力减小 B .磁铁对水平面的压力增大 C .磁铁对水平面施加向左的静摩擦力 D .磁铁所受的合外力增加 答案 BC 6.质量为m 的通电细杆ab 置于倾角为θ的导轨上,导轨的宽度为d ,杆ab 与导轨间的动摩擦因数为μ.有电流时,ab 恰好在导轨上静止,如图3513所示.图中的四个侧视图中,标出了四种可能的匀强磁场方向,其中杆ab 与导轨之间的摩擦力可能为零的图是( ) 答案 AB 7.如图3514所示,金属棒MN 两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中 通以由M 向N 的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ,如果仅改变下列某一个条件,θ角的相 应变化情况是( )

安培力及其应用

《安培力》学案 班别____________姓名____________学号_______________ 一、判断安培力方向的方法 左手定则 例: 练习: 书84页 1、2题 ***高考考点:通电导体在安培力作用下的运动方向 例1:一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝 缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,当两线圈通以如图所示电 流时,从左向右看,则线圈L1将() A、不动 B、顺时针转动 C、逆时针转动 D、向纸面内平动 方法一:结论法——两平行导线,同向电流互相吸引,反向电流互相排斥;不平行导线有转到平行且电流同向的趋势。 方法二:等效法——环形电流等效成磁体,或磁体等效成环形电流。 方法三:电流元法——把整段导线分多段电流元,先用左手定则判断每段电流元受力方向,再判断整段导线的合力方向。 [变式1]如图,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,当线圈内通过如图所示的方向的电 流时,线圈将怎样运动?

[变式2]如图,两个完全相同的闭合导线环挂在光滑绝缘的水平横杆上,当导线环中通有同向电流时,两导线环的运动情况是() A、互相吸引,电流大的环其加速度也大 B、互相排斥,电流小的环其加速度较大 C、互相吸引,两环加速度大小相同 D、互相排斥,两环加速度大小相同 [变式3]如图所示,长直导线与矩形闭合导线框处于同一竖直平面内,长直导 线固定不动,矩形闭合导线框可以自由运动。开始时长直导线与矩形闭合导线 框的竖直边平行,线框静止不动。若直导线和导线框中同时通有图中所示方向 的电流,那么矩形闭合导线框的运动情况是() A. 靠近通电长直导线 B. 远离通电长直导线 C. 保持静止不动 D. 顺时针(俯视)方向转动 [变式4] 如图甲所示,把一通电直导线就在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通过电流I时,导线的运动情况是(从上往下看)() A、顺时针方向转动,同时下降 B、顺时针方向转动,同时上升 C、逆时针方向转动,同时下降 D、逆时针方向转动,同时上升 例题2:如图,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向里的电流,则() A、磁铁对桌面压力减小,不受桌面的摩擦力作用 B、磁铁对桌面压力减小,受到桌面的摩擦力作用 C、磁铁对桌面压力增加,不受桌面的摩擦力作用 D、磁铁对桌面压力增加,受到桌面的摩擦力作用 [变式1] 如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其右上方固定一长直导线,导线与磁铁垂直,在导线中通以垂直纸面向外的电流,则() A、磁铁对桌面压力减小,不受桌面的摩擦力作用 B、磁铁对桌面压力增大,受到向左的摩擦力作用 C、磁铁对桌面压力增大,不受桌面的摩擦力作用 D、磁铁对桌面压力增大,受到向右的摩擦力作用 阶段小测:左手定则、安培力作用下通电导体运动方向的判定 二、磁感应强度 1、回顾、类比:F/q的比值是一个定值,它表示___________,它反映的是该点电场的强弱。 2、F/IL的比值确定:它表示磁场的性质,用B表示磁感应强度。 B=是_______式,B的单位是_______________。 3、磁感应强度B与电场强度E的比较

电磁感应中地综合应用

电磁感应中的综合应用 一、电磁感应中的电路问题 1.切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路产生感应电动势,则这部分电路就是等效电源,确定感应电动势和阻 2.正确分析电路的结构,画出等效电路图 3.利用电路规律求解.主要闭合电路欧姆定律、串并联电路性质特点、电功、电热的公式.求解未知物理量. 1.把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环,水平固定 在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,如右图所示,一长度为 2a,电阻等于R,粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终 保持良好的电接触.当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时, 求: (1)棒上电流的大小和方向; (2)棒两端的电压UMN; (3)在圆环和金属棒上消耗的总热功率.

2.如图(a)所示,水平放置的两根据平行金属导轨,间距L=0.3m,导轨左端连接R=0.6Ω的电阻.区域abcd存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场,磁场区域宽D=0.2m,细金属棒A1和A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接,放置在导轨平面上,并与导轨垂直.每根金属棒在导轨间的电阻均为r =0.3Ω,导轨电阻不计.使金属棒以恒定速度v=1.0m/s沿导轨向右穿越磁场.计算从金属棒A1进入磁场(t=0)到A2离开磁场的时间,不同时间段通过电阻R的电流强度,并在图(b)中画出. 3.在图甲中,直角坐标系0xy的1、3象限有匀强磁场,第1象限的磁感应强度大小为2B,第3象限的磁感应强度大小为B,磁感应强度的方向均垂直于纸面向里.现将半径为l,圆心角为900的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面沿逆时针匀速转动,导线框回路电阻为R. (1)求导线框中感应电流最大值.

安培力的应用2

冯老师补课资料――全能专题系列 2015/11/30 安培力的应用2 1. 如图示,AC 是一个用长为L 的导线弯成的、以O 为圆心的四分之一圆弧,将其放置在与平面AOC 垂直的磁感应强度为B 的匀强磁场中.当在该导线中通以由C 到A ,大小为I 的恒定电流时,该导线受到的安培力的大小和方向是( ) A .BIL ,平行于OC 向左 B .πBIL 22,平行于OC 向右 C .πBIL 22,垂直AC 的连线指向左下方 D .BIL 22,垂直AC 的连线指向左下方 2. (2011上海物理)如图,质量为m 、长度为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于O 、O ′并处于匀强磁场中,当导线中通以沿x 正方向的电流I ,且导线保持静止时, 悬线与竖直方向夹角为θ则磁感应强度方向和大小可能为 A .z 正向,θtan IL mg B .y 正向,IL mg C .z 负向,θtan IL mg D .沿悬线向下, θsin IL mg 3. 如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L ,质量为m 的直导体棒。当导体棒中的电流I 垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,可将导体棒置于匀强磁场中,当外加匀强磁场的磁感应强度B 的方向在纸面内由竖直向上沿逆时针转至水平向左的过程中,关于B 的大小变化情况,下列说法中正确的是( ) A .逐渐增大 B .逐渐减小 C .先减小后增大 D .先增大后减小 4. 如图示,平行于纸面向右的匀强磁场的磁感应强度B 1=1T ,长为1m 的直导线中通有L =1A 的恒定电流,导线平行于纸面与B 1成θ=60°夹角时,其受到的安培力为0;而将导线垂直纸面放置时,测出其受到的安培力为2N ,则该区域同时存在的另一个匀强磁场的磁感应强度B 2可能等于T 。

安培力的应用

3.4安培力的应用 【知识梳理】 1.安培力:_______________________________________________. 2. 安培力的方向判断:左手定则 左手定则内容:______________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 说明:(1)安培力F的方向既与磁场方向垂直,又与通电导线垂直,即F跟BI所在的面垂直.但B与I的方向不一定垂直. (2)安培力F、磁感应强度B、电流I三者的关系 ①已知I,B的方向,可惟一确定F的方向; ②已知F、B的方向,且导线的位置确定时,可惟一确定I的方向; ③已知F,I的方向时,磁感应强度B的方向不能惟一确定 3. 安培力的大小计算:F=BILsinθ(θ是I与B的夹角);通电导线与磁场方向垂直时,即θ=900,此时安培力有最大值;通电导线与磁场方向平行时,即θ=00,此时安培力有最小值,F=0N;00<B<900时,安培力F介于0和最大值之间. 4.安培力公式的适用条件: ①公式F=BIL一般适用于匀强磁场中I⊥B的情况,对于非匀强磁场只是近似 适用(如对电流元),但对某些特殊情况仍适用. 如图所示,电流I1//I2,如I1在I2处磁场的磁感应强度为B,则I1对I2的安培力F=BI2L,方向向左,同理I2对I1,安培力向右,即同向电流相吸,异向电流相斥.②根据力的相互作用原理,如果是磁体对通电导体有力的作用,则通电导体对磁体有反作用力.两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律. 【重点剖析】 1。安培力的性质和规律; ①公式F=BIL中L为导线的有效长度,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.如 图所示,甲中:/l ,乙中:L/=d(直径)=2R(半 圆环且半径为R) ②安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心; ③安培力做功:做功的结果将电能转化成其它形式的能. 例1、如下图所示,匀强磁场中 放着通入相同电流的几段导线 (均在纸面内),A、B端间距离 都相等,受力的情况是: A.图(a)受力最小; B.各图受力方向相同; C.各图受力一样; D.不能确定。I1I2

高中物理第11章静磁场论 微型专题能力突破 29(安培力的应用)

高中物理第11章静磁场论微型专题能力突破29 安培力的应用 Lex Li 一、安培力作用下导体运动方向的判断方法 1.1.电流元法 即把整段电流等效为多段直线电流元,运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向,从而判断出整段电流所受合力的方向. 1.2.等效法 环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁.条形磁铁也可以等效成环形电流或通电螺线管.通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析. 1.3.利用结论法 (1)两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥; (2)两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势. 1.4.转换研究对象法 因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律,定性分析磁体在电流产生的磁场中的受力和运动时,可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力,然后由牛顿第三定律,再确定磁体所受电流的作用力. 例1如图所示,把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以在空间自由运动,当导线通以图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看) () A.顺时针方向转动,同时下降 B.顺时针方向转动,同时上升 C.逆时针方向转动,同时下降 D.逆时针方向转动,同时上升 针对训练1直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离,直导线固定,线圈可以自由运动.当通过如图所示的电流时(同时通电),从左向右看,线圈将() A.顺时针转动,同时靠近直导线AB B.顺时针转动,同时离开直导线AB C.逆时针转动,同时靠近直导线AB D.不动

二、安培力作用下导体的平衡 2.1.解题步骤 (1)明确研究对象; (2)先把立体图改画成平面图,并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上; (3)正确受力分析(包括安培力),然后根据平衡条件:F合=0列方程求解. 2.2.分析求解安培力时需要注意的问题 (1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向,再根据左手定则判断安培力方向; (2)安培力大小与导体放置的角度有关,但一般情况下只要求导体与磁场垂直的情况,其中L 为导体垂直于磁场方向的长度,为有效长度. 例2如图所示,在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源,在相距1 m的平行导轨上垂直导轨放一质量为0.3 kg的金属棒ab,ab中有由b→a、I=3 A的电流,磁场方向竖 直向上,这时金属棒恰好静止.求:(g=10 m/s2) (1)匀强磁场磁感应强度的大小; (2)ab棒对导轨的压力. 针对训练2如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,金属棒中通以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件,θ角的相应变化情况是() A.金属棒中的电流变大,θ角变大 B.两悬线等长变短,θ角变小 C.金属棒质量变大,θ角变大 D.磁感应强度变大,θ角变小 例3如图所示,条形磁铁放在桌面上,一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中,导线保持与磁铁垂直,导线的通电方向如图所示.则这个过程中磁铁受到的摩擦力(磁铁保持静止) () A.为零 B.方向由向左变为向右 C.方向保持不变 D.方向由向右变为向左

安培力的应用

安培力的应用 一、安培力的方向判断: 1.左手定则 左手定则内容:______________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 说明:(1)安培力F的方向既与磁场方向垂直,又与通电导线垂直,即F跟BI所在的面垂直.但B与I的方向不一定垂直. (2)安培力F、磁感应强度B、电流I三者的关系 ①已知I,B的方向,可惟一确定F的方向; ②已知F、B的方向,且导线的位置确定时,可惟一确定I的方向; ③已知F,I的方向时,磁感应强度B的方向不能惟一确定 2.用“同性相斥,异性相吸”(只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时). 3.用“同向电流相吸,反向电流相斥”(反映了磁现象的电本质).可以把条形磁铁等效为长直螺线管(不要把长直螺线管等效为条形磁铁). 4.安培力作用下物体的运动方向的判断 (1)电流元法:即把整段电流等效为多段直线电流元,先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向,从而判断整段电流所受合力方向,最后确定运动方向. (2)特殊位置法:把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向,从而确定运动方向. (3)等效法:环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁,条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管,通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析. (4)利用结论法:①两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥;②两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势. (5)转换研究对象法:因为电流之间,电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律,这样,定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,再确定磁体所受电流作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向.例1.(2014·惠州月考)图中的D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线,电流方向垂直于纸面向里。在开 关S接通后,导线D所受安培力的方向是() A.向上 B.向下 C.向左 D.向右 变式训练:1.(2014·南通模拟)如图所示,A为一水平旋转的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆 盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向如图。当圆盘高速绕中心轴OO′转动时,通电直导线所受磁场力的方向是()

专题06 安培力的应用(解析版)

2019-2020学年人教版高二物理(选修3-1)期末备考:重点、难点、热点突破 专题06 安培力的应用 主题一 安培定则的应用和磁场的叠加 1.安培定则的应用 在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”. 2.磁场叠加问题的解题思路 (1)确定磁场场源,如通电导线. (2)定位空间中需求解磁场的点,利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向.如图所示为M 、N 在c 点产生的磁场B M 、B N . (3)应用平行四边形定则进行合成,如图中的合磁场B . 【例1】(多选)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L 1、L 2,L 1中的电流方向向左,L 2中的电流方向向上;L 1的正上方有a 、b 两点,它们相对于L 2对称.整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度 大小为B 0,方向垂直于纸面向外.已知a 、b 两点的磁感应强度大小分别为13B 0和12 B 0,方向也垂直于纸面向外.则( )

A .流经L 1的电流在b 点产生的磁感应强度大小为712 B 0 B .流经L 1的电流在a 点产生的磁感应强度大小为112 B 0 C .流经L 2的电流在b 点产生的磁感应强度大小为112 B 0 D .流经L 2的电流在a 点产生的磁感应强度大小为712 B 0 【答案】 AC 【解析】 原磁场、电流的磁场方向如图所示,由题意知 在b 点:12B 0=B 0-B 1+B 2在a 点:13 B 0=B 0-B 1-B 2 由上述两式解得B 1=712B 0,B 2=112 B 0,A 、 C 项正确. 【例2】如图所示,垂直纸面放置的两根平行长直导线分别通有方向相反的电流I 1和I 2,且I 1>I 2,纸面内的一点H 到两根导线的距离相等,则该点的磁感应强度方向可能为图中的( ) A . B 1 B .B 2 C .B 3 D .B 4

安培力的综合应用

《磁场》单元复习 一、磁场的基本概念 一、知识点疏理 考点一磁场的概念 例1.关于磁场和磁感线的描述,下列哪些是正确的( ) A.磁感线从磁体的N极出发到磁体的S极终止 B.小磁针放在通电螺线管内部,由于异名磁极互相吸引,其S极指向螺线管的北极 C.磁感线是互不相交的闭合曲线 D.两条磁感线的空隙处不存在磁场 考点二磁感应强度概念理解 例2.下列说法正确的是( ) A.一小段通电导线放在某处不受磁场力作用,则该处磁感强度为零 F可知,磁感强度大小与放入该处的通电导线的IL的乘积成反比 B.由B= IL F,故导线中电流越大,其周围磁感强度越小 C.因为B= IL D.磁感强度大小和方向跟放在磁场中通电导线所受力的大小和方向无关 解析:磁感应强度的定义式是在电流和磁场垂直的情况下得出的。B的大小由磁场本身决定,与F、IL无关。考点三安培定则应用 例3.如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。其工作原理类似打点计时器。 当电流从电磁铁的接线柱a流入,吸引小磁铁向下运动时,以下选项中正确的是 ( ) A.电磁铁的上端为N极,小磁铁的下端为N极 B.电磁铁的上端为S极,小磁铁的下端为S极 C.电磁铁的上端为N极,小磁铁的下端为S极 D.电磁铁的上端为S极,电磁铁的下端为N极 例4.如图3—2—3所示,一束带负电粒子沿着水平方向向右飞过磁针正上方,磁针N极将( ) A.向纸内偏转B.向纸外偏转C.不动D.无法确定 练习题

1、根据下图中通电螺线管的南北极,标出小磁针的N 极和电源的“+”极。 2、小磁针放在两通电螺线管之间,静止时处于如图所示的位置,请完成螺线管B 的绕线,并标出电流的方向。 3、.如图9-11所示,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I 1和I 2,且I 1>I 2;a 、b 、c 、d 为导线某一横截面所在平面内的四点,且a 、b 、c 与两导线共面;b 点在两导线之间,b 、d 的连线与导线所在平面垂直.磁感应强度可能为零的点是( ) 图9-11 A .a 点 B .b 点 C .c 点 D .d 点 4、若一束电子沿y 轴正向移动,则在z 轴上某点A 的磁场方向应是( ) A .沿x 的正向 B .沿x 的负向 C .沿z 的正向 D .沿z 的负向 二、磁场对电流的作用 安培力的综合应用: 一、安培力作用下物体运动方向的判断方法: (1)电流元法:把整段通电导体等效为多段直线电流元,用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向,从而判断整段导体所受合力方向,最后确定其运动方向。 (2)特殊位置法:把通电导体或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力的方向,从而确定其运动方向。 (3)等效法:环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁,条形磁铁也可以等效成环形电流或通电螺线管,通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。 (4)利用结论法:①两通电导线相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥;②两者不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。 (5)转换研究对象法:因为通电导线之间、导线与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律,这样定性分析磁体在电流产生的磁场作用下如何运动的问题,可先分析电流在磁体的磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所受电流产生的磁场的作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向。 例1 如图1所示,两条导线相互垂直,但相隔一段距离.其中AB 固定,CD 能自由活动,当电流按图示方向通入两条导线时,导线CD 将(从纸外向纸里看)( ) A.顺时针方向转动同时靠近导线AB B.逆时针方向转动同时离开导线AB C.顺时针方向转动同时离开导线AB D.逆时针方向转动同时靠近导线AB 例2 如图2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.当线圈内通以图示方向的电流(从右向左看沿逆时针方向)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

【磁场】安培力的应用3-电流和电流的相互作用

【磁场】安培力的应用3-电流和电流的相互作用(百度上面的标题↑,可以搜到所有题目的视频详解;或者,扫描下面二维码↓,直接看视频课) B1、三根平行共面的通电长导线都通有稳恒电流,要使它们所受的磁场合力都为零, 如图所示,有可能实现的是() A B C D B2、通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流方向如图所 示,ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述中正确的是() A.线框有两条边所受的安培力方向相同 B.线框有两条边所受的安培力大小相同 C.线框所受安培力的合力朝左D.线框所受安培力的合力为零

B3、如图所示,一金属直杆MN 两端接有导线,悬挂于线圈上方,MN 与线圈轴线均处于竖直平面内,为使M N 垂直纸面向外运动,可以( ) A.将a 、c 端接在电源正极,b 、d 端接在电源负极 B.将b 、d 端接在电源正极,a 、c 端接在电源负极 C.将a 、d 端接在电源正极,b 、c 端接在电源负极 D.将a 、c 端接在交流电源的一端,b 、d 接在交流电源的另一端 B4、一条直导线平行于通电螺线管的轴线放在螺线管的正上方,如图所示,导线ab 通以由b 向a 的电流,则导线ab 的运动是( ) A .导线ab 不做任何运动 B .导线ab 向纸面内平移 C .导线a 端向纸外,b 端向纸内转动,同时向下移动 D .导线a 端向纸内,b 端向纸外转动,同时向上移动 B5、在图所示电路中,电池均相同,当电键S 分别置于a 、b 两处时,导线MM'与NN'之间的安培力的大小为 a f 、 b f ,判断这两段导线( ) A.相互吸引, a f > b f B.相互排斥, a f > b f C.相互吸引, a f < b f D.相互排斥, a f < b f

相关主题