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安培力及其应用

安培力及其应用
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

磁感应强度B 电场强度E

物理意义

定义式

方向

场的叠加

单位

***高考考点一:B的性质

例1:下列说法中正确的是()

A、磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定,把一小段通电导线放在该处,通电导线

受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值即B=F/IL为该处磁感应

强度

B、通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零

C、磁感应强度B=F/IL只是定义式,它的大小取决于磁场本身,与F、I、L以及通电导

线在磁场中的方向无关

D、通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向

例2:下列说法中正确的是()

A、磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量

B、若有一小段通电超导体在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零

C、若有一小段长为L,通以电流为I的导体,在磁场中某处受到的磁场力为F,则该处

磁感应强度的大小一定是F/IL

D、由定义式B=F/IL可知,电流I越大,导线L越长,某点的磁感应强度就越小

***高考考点二:B的叠加

例3:如图,两根平行的通电直导线通过等腰直角三角形的两个顶点,两根导线中通过大小相等、方向垂直纸面向里的电流,每根导线在直角顶点产生的磁场的磁感应强度大小均为B,则直角顶点处实际的磁感应强度的大小和方向为()

A、2B,沿y轴正方向

B、2B,沿y轴负方向

C、2B,与x轴正方向同向

D、2B,与x轴正方向反向

变式:(2008年宁夏卷)14. 在等边三角形的三个顶点a、b、c 处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图。过c点的导线所受安培力的方向

()

x y

A. 与ab边平行,竖直向上

B. 与ab边平行,竖直向下

C. 与ab边垂直,指向左边

D. 与ab边垂直,指向右边

三、安培力计算F=BIL

I_____B时,F最大;I_____B,F=0(填垂直或平行)

***高考考点一:简单计算

练习1:在磁场当中某一点放入一根通电导线,导线与磁场垂直,导线长1cm,电流为5A,所受安培力为5×10-2N,(1)该点的磁感应强度为多大?若电流增大10A,所受的安培力为多大?(2)若让导线与磁场平行,这点的磁感应强度为多大?导线所受的安培力为多大?

***高考考点二:(应用)直流电动机、磁电式电表

练习1:磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的,目的是()

A、使磁场成圆柱形,以便线圈转动

B、使线圈平面在水平位置与磁感线平行

C、使线圈平面始终与磁感线平等

D、为了使磁场分布规则

练习2:下列对磁电式电流表的有关说法,正确的是()

A、电流表的工作原理是安培力对通电导线的加速作用

B、电流表的工作原理是安培力对通电导线的转动作用

C、电流表指针的偏转角与通过线框的电流成正比

D、电流表指针的偏转角与通过线框的电流成反比

练习3:要想提高磁电式电流表的灵敏度,可采用的办法有()

A、增加线圈匝数

B、增加永久磁铁的磁感应强度

C、换用弹性较强的扭转弹簧,增大反抗力矩

D、增大线圈面积

练习4:磁电式仪表主要是利用了()

A、磁铁对电流的作用

B、磁铁对磁铁的作用

C、电流对电流的作用

D、以上三种情况都存在

练习5:磁电式电流表中蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀的辐射分布,如图所示,当线圈中通入恒定电流时,线圈将发生转动,电流表的指针也随着偏

转,最后停在某一偏角位置上,则在偏转过程中随着偏转角

度的增大()

A、线圈受到的安培力矩将逐渐增大

B、线圈受到的安培力医将逐渐减小

C 、 线圈受到的安培力将不变

D 、 电流表中的螺旋弹簧产生的阻碍力矩不断增大

练习6:实验室经常使用的电流表是磁电式仪表,这种电流表的构造中,蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的,当线圈通以如图电流,下列说法错误的是( )

A 、 线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行

B 、 线圈转动时,螺旋弹簧被扭动,阻碍线圈转

C 、 当线圈转到如图所示的位置,b 端受到的安培

力方向向上

D 、 当线圈转到如图所示的位置,安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动

***高考考点三:有效长度 (1)在磁场内的L 才有效 (2)L ⊥B 的有效长度

例:如图所示,在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线,电流为I ,磁感应强度为B ,求各导线所受到的安培力。

变式:通电的三角形闭合线框处在与其表面垂直的匀强磁场中,如图所示,则线框所受安培力为

A.、零

B 、方向垂直ab 边向外

C 、方向垂直bc 边向外

D 、 条件不充分,无法求解

阶段小测:有效长度

***高考考点四:受力分析

物理模型(1)导线在水平面时的受力

例1:如图所示,MN 、PQ 为水平放置的金属导轨,直导体棒上有电阻R x 且与导轨垂直放置,导轨间距,导轨所在区域处在匀强磁场

中,磁场方向竖直向下,磁感应强度

。电池电动势

内电阻r=0.2Ω,电阻R x =1.3Ω,开关S 接通后直导体棒仍静止不动。求直导体棒所受的摩擦力的大小和方向。

a b

N

Q

安培力洛伦兹力重点分析

知识点: 1. 安培力:磁场对电流的作用力。 2. 安培力的方向判断:左手定则,安培力与电流方向、磁场有效方向相互垂直。 3. 安培力的大小:BLI F 。 4. 磁感应强度:通电导线与磁场方向垂直时,通电导线所受的安培力F 与跟电流I 和导线长度L 的乘积IL 的比值。B=F/IL 单位:特(特斯拉)T 。是描述磁场强弱的物理量 5. 匀强磁场:磁场强弱、方向处处相等的磁场。 磁通量:在磁感应强度为B 的匀强磁场中,有一个与磁场方向垂直面积为S 的平面,则磁感应强度B 与面积S 的乘积叫做磁通量,简称磁通。Φ=BS 单位:韦(伯) Wb 。 标量,但有正负 一、应用安培力应注意的问题 1、分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形 2、注意磁场和电流的方向是否垂直 二、判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题 1.画出导线所在处的磁场方向 2.确定电流方向 3.根据左手定则确定受安培力的方向 4.根据受力情况判断运动情况 三、处理导线受到安培力的一般思路 先对导线进行受力分析,画出导线的受力平面图,然后依照F 合=0,F 合=ma , 列出相应的方程 17.(13分)如图所示,两平行光滑的导轨相距l =0.5m ,两导轨的上端通过一阻值为R =0.4Ω的定值电阻连接,导轨平面与水平面夹角为θ=30o,导轨处于磁感应强度为B =1T 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,一长度恰等于导轨间距、质量为m =0.5kg 的金属棒, 由图示位置静止释放,已知金属棒的电阻为r =0.1Ω,导轨电阻不计,g =10m/s 2 。求: (1)求金属棒释放后,所能达到的最大速度v m ; (2)当金属棒速度达v =2m/s 时,其加速度的大小; (3)若已知金属棒达最大速度时,下滑的距离为s =10m ,求金属棒下滑过程中,棒中产生的焦耳热。 1. 磁场对电流有力的作用,而通电导体中的电流是由电荷的定向移动形成的。洛伦兹力是

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

安培力和洛伦兹力测试题

安培力和洛伦兹力 一、选择题 1.如图所示,长为2L 的直导线拆成边长相等、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,磁场的磁感应强度为B ,当在该导线中通以大小为I 的电流时, 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 2.某同学画的表示磁场B 、电流I 和安培力F 的相互关系如图所示,其中正确的是( ) 3.对磁感应强度的定义式IL F B 的理解,下列说法正确的是 ( ) A .磁感应强度B 跟磁场力F 成正比,跟电流强度I 和导线长度L 的乘积成反比 B .公式表明,磁感应强度B 的方向与通电导体的受力F 的方向相同 C .磁感应强度B 是由磁场本身决定的,不随F 、I 及L 的变化而变化 D .如果通电导体在磁场中某处受到的磁场力F 等于0,则该处的磁感应强度也等于0 4.如图所示,矩形导线框abcd 与无限长通电直导线MN 在同一平面内,直导线中的电流方由M 到N ,导线框的ab 边与直导线平行。若直导线中的电流增大,导线框中将产生感应电流,导 线框会受到安培力的作用,则以下关于导线框受到的安培力的判断正确的是( ) A .导线框有两条边所受安培力的方向相同 B .导线框有两条边所受安培力的大小相同 C .导线框所受的安培力的合力向左 D .导线框所受的安培力的合力向右 5.如图所示,在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a 、b 和c ,各导线中的电流大小相同,其中a 、c 导线中的电流方向垂直纸面向外,b 导线电流方向垂直纸面向内。每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用。关于每根导线所受安培力的合力,以下说法中正确的是( ) A .导线a 所受安培力的合力方向向右 B .导线c 所受安培力的合力方向向右 C .导线c 所受安培力的合力方向向左 D .导线b 所受安培力的合力方向向左 6.如图所示,有一固定在水平地面上的倾角为θ的光滑斜面,有一根水平放在斜面上的导体棒,长为L ,质量为m ,通有垂直纸面向外的电流I 。空间中存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B 。现在释放导体棒,设导体棒受到斜面的支持力为N ,则关于导体棒的受力分析一定正 确的是(重力加速度为g ) ( ) A .mgsinθ=BIL B .mgtanθ=BIL C .mgcosθ=N -BILsinθ D .Nsinθ=BIL 7、 如图所示,两根长通电导线M 、N 中通有同方向等大小的电流,一闭合线框abcd 位于两平行通电导线所在平面上,并可自由运动,线框两侧与导线平行且等距,当 线框中通有图示方向电流时,该线框将( ) A .ab 边向里,cd 边向外转动 B .ab 边向外,cd 边向里转动 C .线框向左平动,靠近导线M D .线框向右平动,靠近导线N

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

安培力和洛伦兹力的关系

24.(20分)对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。 (1)一段横截面积为S 、长为l 的直导线,单位体积内有n 个自由电子,电子电量为e 。该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为v 。 (a )求导线中的电流I ; (b )将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度B ,导线所受安培力大小为F 安,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F ,推导F 安=F 。 (2)正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m ,单位体积内粒子数量n 为恒量。为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v ,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f 与m 、n 和v 的关系。 (注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明) 24.(1)(a )设Δt 时间内通过导体横截面的电量为Δq ,由电流定义,有:neSv t t neSv t q I =??=??= (b )每个自由电子所受的洛仑兹力:F 洛=evB 设导体中共有N 个自由电子:N =n ·Sl 导体内自由电子所受洛仑兹力大小的总和:F =NF 洛=nSl ·evB 由安培力公式,有:F 安=BlI =Bl ·neSv 得:F 安= F (2)一个粒子每与器壁碰撞一次,给器壁的冲量为:ΔI =2mv 如答图3,以器壁上的面积S 为底,以v Δt 为高构成柱体,由题设可知,其内的粒子在Δt 时间内有1/6与器壁S 发生碰撞,碰壁粒子总数为:t nSv N ?=6 1 Δt 时间内粒子给器壁的冲量为:t nSmv l N I ?=?=23 1 面积为S 的器壁受到粒子压力为:t I F ?= 器壁单位面积所受粒子压力为:231nmv S F f == 安培力与洛仑兹力的关系 杨兴国 运动电荷在磁场中受到洛仑兹力,通电导线在磁场中受到安培力,导线中的电流是由大量自由电子的定向移动形成的,安培力与洛仑兹力之间必定存在密切的关系,可以认为安培力是洛仑兹力的宏观表现,洛仑兹力是安培力的微观实质,但不能认为安培力是导线上自由电子所受洛仑兹力的合力,也不能认为安培力是通过自由电子与导线的晶格骨架碰撞产生的. 图中,通电导线置于静止的磁场之中,导线通有电流I ,长为d l 的导线元,所受的安培力为I d l ×B . 从微观的角度看,导线中的自由电子以速度v 向右运动,在洛仑兹力f =-ev ×B 的作用下,以圆周运动的方式向导线下方侧向偏移,使导线下侧出现负电荷的积累;在导线中产生侧向的霍耳电场,霍耳电场对自由电子有作用力,阻碍自由电子作侧向运动.经过一段时间后,自由电子受到的洛仑兹力与霍耳电场力N 平衡,自由电子只沿导线方向作定向运动,此时,-eE +(-ev ×B )=0,霍耳电场的场强 t

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——安培力与洛伦兹力及物理规律

安培力与洛伦兹力在作用效果上有什么不同为什么有时候安培力做功而洛伦兹力不做功 安培力时洛仑兹力的宏观表现。洛仑兹力f=qvB,电流的微观表达式I=nqSv(n 为单位体积自由电子个数,q 为每个电子的电荷量,S 为导线横截面积,v 为自由电子定向移动速率)。一长为L 横截面积为S 的导线,所含自由电子个数为N=SLn ,安培力F=BIL=BnqSvL=(SLn)qvB=(SL,n)即f 安培力为导线中每个电子所受力的洛仑兹力的总和。 洛仑兹力对电荷不做功,但是安培力对导线可以做功,而且安培力又是洛仑兹力的宏观表现,那么为什么呢(这个问题本来就很绞的,很多人读完高中都没搞清楚,所以好好领悟)洛仑兹力对电荷不做功,但是并不代表洛仑兹力的分力对运动电荷不做功。一段导线,假设在磁场中受安培力而水平移动。注意,电子也在沿导线运动。所以根据运动的合成与分解,电子的运动轨迹是斜着的。洛仑兹力是垂直于电子运动轨迹的,所以洛仑兹力一定是斜着的。那么我们就可以将洛仑兹力分解为垂直于导线方向和沿导线方向(既然都预习到这里了,应该知道力的分解吧)。垂直于导线方向的洛仑兹力分力做正功,沿导线方向的分力做负功,这样实现了电能与界械能的转化。正功使导线机械能增加(就是我们看到的安培力做的功),负功阻碍电子运动(即阻碍电流,消耗电能,这部分功体现在电能

的减小上)。并且正功大小一定等于负功大小,这样洛仑兹力的总功才为0。所以我们平时就看到到安培力对导线做功,而洛仑兹力不做功。 还有一点,安培力做正功时,我们可以看到是电能与机械能的转化而不是磁场的能与机械能转化。同时,电流在洛仑兹力的分力作用下受到阻碍,这就是电动机为什么不能使用U=IR 公式的原因,除了电阻对电流的阻碍,这里又多了一个力,因此U=IR不再成立。 一、静电学 二、 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=×10-19C);带电体电 荷量等于元电荷的整数倍 三、 2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力 (N),k:静电力常量k=× 109N?m/C22,Q1、Q2:两点电荷的电 量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用 力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引} 四、 3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式){ E:电场强度(N/C),是 矢量(电场的叠加原理) ,q:检验电荷的电量(C)} 五、 4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r :源电荷到该位置的 距离( m),Q:源电荷的电量} 六、 5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V),d:AB 两点在场强方向的距离(m)}

从动生电动势的产生看磁场中能量转换及安培力与洛伦兹力的关系

从动生电动势的产生看磁场中能量转换及安培力与洛伦兹力的关系 摘要:本文从引起动生电动势的非静电力开始,通过做功分析磁场中能量转换和安培力与洛伦兹力的关系。 关键词:动生电动势;能量;洛伦兹力;做功;霍尔电场在高中物理《磁场》和《电磁感应》两章的学习中,我们常常会遇到这样的问题:磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用,但洛伦兹力不做功,那么动生电动势中能量是如何转换的呢?安培力是洛伦兹力的宏观表现形式,为什么安培力在磁场中可以做功而洛伦兹力不做功呢?洛伦兹力和安培力会引起能量的转换吗?如果能,是如何进行能量的转换呢?笔者针对上述问题进行问答分析。 1 引起动生电动势的非静电力是什么? 电动势是把单位正电荷从电源负极经内部移到正极非静电力所做的功,即:ε=W非q,通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能。导体棒在磁场中做切割磁感线运动产生的感应电动势即动生电动势,《教材》中由法拉第电磁感应定律得出其大小为:ε=BLV。但动生电动势是如何产生的呢?下面我们来分析一下。 如图1,导体棒在磁场中以速度V做切割磁感线运动,带动导体棒中正负电荷以相同速度向右运动,由左手定则知:正电荷受到向上的洛伦兹力,负电荷受到向下的洛伦兹力,从而正负电荷发生重新分布,使导体棒上端由于堆积了正电荷电势升高,下端由于堆积了负电荷电势降低,导体棒上下两端产生了电势差,储存了电能,相当于电源,如图2所示。 洛伦兹力是引起电动势的非静电力,那么,它做功了吗?如图3所示,导体棒MN以速度V匀速向右运动,电子将在洛伦兹力作用下沿导体棒加速运动向外部电路供电,电路中形成电流,设某时刻电子相对于导体棒的运动速度为u,则电子运动的合速度为V合=V 2 u 2,与导体棒成θ角;由左手定则知:电子所受洛伦兹力F=eBV合与速度V合垂直,F可以分解为水平向左的力F1和沿导体棒向下的力F2。而F2=Fsinθ=eBV合sinθ=eBV为恒力,故其把单位电荷从M端移动到N端做功为:W=F2Le=eBVLe=BLV,与由法拉第电磁感应定律推导出的表达式一致,所以引起动生电动势的非静电力是洛伦兹力沿导体棒的分力,并且该力移动电荷做功把其它形式的能转化为电能向电路供电。 2 产生动生电动势的过程中,能量是如何转换的呢?洛仑兹力做功了吗? 在产生电动势ε=BLV的过程中,移动电荷靠的是洛伦兹力的分力(非静电力F2),而洛伦兹力不做功,其能量是如何转换的呢? 如图3所示,洛伦兹力F始终与V合垂直,沿左下方,对电荷不做功。但在电荷移动的过程中, F 水平向左的分力F1与导体棒垂直,对电荷做负功,消耗其它能量(动能);F沿导体棒向下的分力F2充当非静电力对电荷做正功,将其它形式的能(导体棒的动能)转化为电能。可作如下定量计算: 对任意时刻,外力克服F1做功的功率:

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( )

高中物理选修磁场安培力洛伦兹力

高中物理选修磁场安培 力洛伦兹力 This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012.

选修3-1 磁场练习 姓名:___________分数:___________ 一、选择题(题型注释) 1.空间有一圆柱形匀强磁场区域,该区域的横截面的半径为R,磁场方向垂直横截 面.一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速率v 沿横截面的某直径射入磁场,离开磁场时速度方向偏离入射方向60°.不计重力,该磁场的磁感应强度大小为()A. B. C. D. 2.如图,长为2l的直导线拆成边长相等,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强度为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为() 3.在以下几幅图中,洛伦兹力的方向判断正确的是: 4.对确定磁场某一点的磁感应强度,根据关系式B=F/IL得出的下列结论中,说法正确的是() A.B随I的减小而增大; B.B随L的减小而增大; C.B随F的增大而增大; D.B与I、L、F的变化无关 5.如图所示,两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I 1与I 2 .与 两导线垂直的一平面内有a、b、c、d四点,a、b、c在两导线的水平连线上且间距相等,b是两导线连线中点,b、d连线与两导线连线垂直.则

(A )I 2受到的磁场力水平向左 (B )I 1与I 2产生的磁场有可能相同 (C )b 、d 两点磁感应强度的方向必定竖直向下 (D )a 点和 c 点位置的磁感应强度不可能都为零 6.带电为+q 的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是 A .只要速度大小相同,所受洛仑兹力就相同 B .如果把+q 改为-q ,且速度反向大小不变,则洛仑兹力的大小、方向均不变 C .洛仑兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D .粒子只受到洛仑兹力作用,其运动的动能可能增大 7.边长为a 的正方形,处于有界磁场如图所示,一束电子以水平速度射入磁场后,分别从A 处和C 处射出,则v A :v C =__________;所经历的时间之比t A :t C =___________ 8.一电子以垂直于匀强磁场的速度v A ,从A 处进入长为d 宽为h 的匀强磁场区域,如图 所示,发生偏移而从B 处离开磁场,若电量为e ,磁感应强度为B ,弧AB 的长为L ,则 A .电子在磁场中运动的平均速度是v A B .电子在磁场中运动的时间为A L t v = C .洛仑兹力对电子做功是A Bev h ?

安培力和洛伦兹力检测试题

物理测试卷(安培力和洛伦兹力) 试题容安培力和洛伦兹力 一、选择题(20*2=40分) 1、如图所示,长为2l的直导线拆成边长相等、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,磁场的 磁感应强度为B,当在该导线以大小为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为( C ) A.0 B.0.5BIl C.BIl D.2Bil 2、某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如图所示,其中正确的是( D ) 3、对磁感应强度的定义式的理解,下列说确的是( C ) A.磁感应强度B跟磁场力F成正比,跟电流强度I和导线长度L的乘积成反比 B.公式表明,磁感应强度B的方向与通电导体的受力F的方向相同2 C.磁感应强度B是由磁场本身决定的,不随F、I及L的变化而变化 D.如果通电导体在磁场中某处受到的磁场力F等于0,则该处的磁感应强度也等于0 4、如图2所示,矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面,直导线中的电流方由M到N,导线框的ab边 与直导线平行。若直导线中的电流增大,导线框中将产生感应电流,导线框会受到安培力的作用,则以下关于导线框受到的安培力的判断正确的是(BD ) A.导线框有两条边所受安培力的方向相同 B.导线框有两条边所受安培力的大小相同 C.导线框所受的安培力的合力向左

A.一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用,则该处的磁感应强度一定为零 B.一小段通电导体在磁场中某处受到的磁场力越小,说明该处的磁感应强度越小 C.磁场中某点的磁感应强度方向,就是放在该点的一小段通电导体所受磁场力方向 D.磁场中某点的磁感应强度的大小和方向与放在该点的通电导线所受磁场力无关 11、在下四图中,标出了匀强磁场B的方向、通电直导线中电流I的流向,以及通电直导线所受安培力F的方向,其中正确的是(AC ) 12、如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,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=1350。流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( A ) A.方向沿纸面向上,大小为(+1)ILB B.方向沿纸面向上,大小为(-1)ILB C.方向沿纸面向下,大小为(+1)ILB D.方向沿纸面向下,大小为(-1)ILB 13、如图2所示,一个带正电的粒子沿x轴正向射入匀强磁场中,它所受到的洛伦兹力方向沿y轴正向,则磁场方向( D ). A.一定沿z轴正向 B.一定沿z轴负向 C.一定与xOy平面平行且向下 D.一定与xOz平面平行且向下 14、如图所示,一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面为一正方形的匀强磁场区,在从ab边离开磁场的电子中,下列判断正确的是(AD ) A.从b点离开的电子速度最大

安培力合洛伦兹力练习题

× × × × × × × · · · · · F B × ×F× × × ×I · · · · ·I × × × × × × B · ·F · · B I F I × × × × × × × · · · · · B A B C D 安培力和洛伦兹力练习题 安培力练习题 1、如图所示,是一段导线在磁场中的受力分析示意图,其中正确的图示是 2、(2009·海南单科高考)一根容易形变的弹性导线,两端固定.导线中通有电流,方向如图中箭头所示.当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时,描述导线状态的四个图示中正确的是( ) . 3、通电矩形线框abcd 与长直通电导线MN 在同一平面内,如图3-4-21所示,ab 边与MN 平行.关于MN 的磁场对线框的作用力,下列说法正确的是( ) 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等 C .线框所受的安培力的合力方向向左 D .线框所受的安培力的合力方向向右 4.如图所示,条形磁铁放在水平粗糙桌面上,它的右上方附近固定有一根长直导线,导线中通与了方向垂直纸面向里(即与条形磁铁垂直)的电流,与原来没有放置通电导线时相比较,磁铁受到的支持力N 和摩擦力f 的变化情况是 A 、N 减小了 B 、N 增大了 C 、f 始终为0 D 、f 不为0,且方向向右

5.(2009年高考全国卷Ⅰ)如图3-4-22,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,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=135°.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( ) A.方向沿纸面向上,大小为(2+1)ILBB.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)ILBD.方向沿纸面向下,大小为(2-1)ILB 6.如图7所示,通电导体棒AC静止于水平导轨上,棒的质量为m长为l,通过的电流强度为I,匀强磁场的磁感强度B的方向与导轨平面成θ角,求导轨受到AC棒的压力和摩擦力各为多大? 7.(6分)如图所示,在与水平方向成60°角的光滑金属导轨间连一电源,在相距1m的平行导轨上放一重力为3N的金属棒ab,棒上通过3A的电流,磁场方向竖直向上,这时金属棒恰好静止,求: (1)匀强磁场的磁感强度为多大? (2)ab棒对导轨的压力为多大?

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

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