河北師大附中精品課件高二物理磁場(chǎng)全章課件安培力專題分析.ppt

專題一安培力作用下物體的運(yùn)動(dòng)方向的判斷 1 電流元法 即把整段電流等效為多段直線電流元 先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向 從而判斷整段電流所受合力方向 最后確定運(yùn)動(dòng)方向 2 特殊位置法 把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷安培力方向 從而確定運(yùn)動(dòng)方向 3 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 5 轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法 因?yàn)殡娏髦g 電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律 定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)的問題 可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力 再由牛頓第三定律 確定磁體所受電流作用力 從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向 4 利用結(jié)論法 兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì) 同向電流相互吸引 反向電流相互排斥 兩電流不平行時(shí) 有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì) 例1 兩條導(dǎo)線ab和cd互相垂直 如圖所示 其中的ab固定 cd可自由活動(dòng) 兩者相隔一小段距離 當(dāng)兩條導(dǎo)線分別通以圖示方向的電流時(shí) 垂直紙面向里看導(dǎo)線cd將a 順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 同時(shí)靠近abb 逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 同時(shí)靠近abc 順時(shí)外方向轉(zhuǎn)動(dòng) 同時(shí)遠(yuǎn)離abd 逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 同時(shí)遠(yuǎn)離ab b 解析 根據(jù)安培定則和左手定則可判斷cd導(dǎo)線的左半部分受到豎直向下的安培力作用 右半部分受到豎直向上的安培力作用 故cd導(dǎo)線將沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 假設(shè)導(dǎo)線自圖示位置轉(zhuǎn)過90 時(shí) 導(dǎo)線cd和導(dǎo)線ab平行 電流方向相同 相互吸引 導(dǎo)線cd將靠近導(dǎo)線ab 實(shí)際上 導(dǎo)線cd在整個(gè)過程中 同時(shí)靠近導(dǎo)線ab 所以本題答案應(yīng)選c 例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磁極的正上方 導(dǎo)線可以自由移動(dòng) 當(dāng)導(dǎo)線通過圖示方向電流時(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 解析 根據(jù)蹄形磁鐵磁感線分布和左手定則可判斷a端受垂直紙面向里的安培力 b端受垂直紙面向外的安培力 故導(dǎo)線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 假設(shè)導(dǎo)線自圖示位置轉(zhuǎn)過90 時(shí) 由左手定則可知 導(dǎo)線ab受豎直向下安培力作用 導(dǎo)線下降 實(shí)際上 導(dǎo)線ab在整個(gè)過程中 同時(shí)下降 故導(dǎo)線在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng) 所以本題答案應(yīng)選c c 例3 如圖所示 一個(gè)帶負(fù)電的橡膠圓盤處在豎直面內(nèi) 可以繞過其圓心的水平軸高速旋轉(zhuǎn) 當(dāng)它不動(dòng)時(shí) 放在它左側(cè)軸線上的小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài) 當(dāng)橡膠盤從左向右看逆時(shí)針高速旋轉(zhuǎn)時(shí) 小磁針n極的指向a 不偏轉(zhuǎn)b 向左偏c 向右偏d 向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) c 等效思想 環(huán)形電流 條形磁鐵 例4 根據(jù)安培的假設(shè)的思想 認(rèn)為磁場(chǎng)是由于運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的 這種思想如果對(duì)地磁場(chǎng)也適用 而目前在地球上并沒有發(fā)現(xiàn)相對(duì)于地球定向移動(dòng)的電荷 那么由此推斷 地球應(yīng)該 a 帶負(fù)電b 不帶電c 帶正電d 無法確定 a 例5 如圖所示 把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用細(xì)線懸掛在磁鐵s極附近 磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈的平面 當(dāng)線圈內(nèi)通過圖示方向的電流時(shí) 線圈將怎樣運(yùn)動(dòng) 線圈向右擺起 例6 一個(gè)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈l1和一個(gè)固定的線圈l2互相絕緣垂直放置 且兩個(gè)圓線圈的圓心重合 當(dāng)兩線圈通以如圖所示的方向時(shí) 則從左向右看 線圈l1將 a 不動(dòng)b 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)c 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)d 向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng) c 利用結(jié)論法 兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì) 同向電流相互吸引 反向電流相互排斥 兩電流不平行時(shí) 有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì) 等效法 把環(huán)形電流l1看成小磁針 例7 一個(gè)松弛的螺線管中通以電流 線圈將 a 縱向伸長(zhǎng) 徑向膨脹b 縱向壓縮 徑向膨脹c 縱向伸長(zhǎng) 徑向收縮d 縱向壓縮 徑向收縮 b 例8 如圖所示 條形磁鐵放在水平桌面上 在其正中央的上方固定一根長(zhǎng)直導(dǎo)線 導(dǎo)線與磁鐵垂直 給導(dǎo)線通以垂直紙面向外的電流 則 a 磁鐵對(duì)桌面壓力減小 不受桌面的摩擦力作用 b 磁鐵對(duì)桌面壓力減小 受到桌面的摩擦力作用c 磁鐵對(duì)桌面壓力增大 不受桌面的摩擦力作用d 磁鐵對(duì)桌面壓力增大 受到桌面的摩擦力作用 a 專題二安培力作用下物體的平衡 有安培力參與的物體的平衡 此平衡與前面所講的物體的平衡一樣 也是利用物體的平衡條件解題 期中安培力是眾多受力中的一個(gè) 與閉合電路歐姆定律相結(jié)合的題目 主要應(yīng)用 閉合電路歐姆定律 安培力公式 物體的平衡條件 在安培力作用下物體的平衡的解決步驟和前面我們學(xué)習(xí)的共點(diǎn)力的平衡相似 一般也是先進(jìn)行受力分析 再根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件列出平衡方程 其中重要的是在受力分析過程中不要樓掉了安培力 分析通電導(dǎo)線的受力問題 關(guān)鍵是搞清楚各物理量空間方位上的關(guān)系 通常是把三維圖改畫成側(cè)視圖 使問題簡(jiǎn)明 尤其是出現(xiàn)斜面時(shí) 例6 如圖所示 用彎曲的導(dǎo)線環(huán)把一銅片和鋅片相連裝在一絕緣的浮標(biāo)上 然后把浮標(biāo)浸在盛有稀硫酸的容器中 若開始設(shè)置時(shí) 環(huán)平面處于南北方向上 放手后 環(huán)平面將怎樣轉(zhuǎn)動(dòng) 解析 在地表附近地磁場(chǎng)的方向是大致由南向北的 此題中由化學(xué)原理可推知在環(huán)中有環(huán)形電流由等效法可假定其為一個(gè)垂直于紙面的條形磁體 而條形磁體所受地磁場(chǎng)的力的方向是南北方向的 2 一根通有電流的直銅棒用軟導(dǎo)線掛在如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 此時(shí)懸線中的張力大小小于銅棒的重力 欲使懸線中張力變?yōu)? 可采用的方法是 a 保持原磁場(chǎng)不變 適當(dāng)增大電流且方向不變b 使電流反向 并適當(dāng)減弱磁場(chǎng)c 電流大小 方向不變 適當(dāng)增強(qiáng)磁場(chǎng)d 使磁場(chǎng)反向 適當(dāng)增大電流并反向 acd 8 如圖所示 光滑平行導(dǎo)軌寬為l 軌道與水平面成 角 放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感強(qiáng)度為b 質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放在軌道上 若保持金屬棒ab靜止不動(dòng) 棒中應(yīng)通有多大的電流 10 如圖所示 兩平行光滑導(dǎo)軌相距為20cm 與水平方向夾角為45 金屬棒mn的質(zhì)量為10g 電阻r 8 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b的方向豎直向下大小為0 8t 電源電動(dòng)勢(shì)為10v 內(nèi)阻為1 當(dāng)開關(guān)s閉合時(shí) mn處于平衡狀態(tài) 求變阻器r1的取值為多少 答案 7 11 在磁感強(qiáng)度b 2t 方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 有一與水平面 37 的導(dǎo)電軌道 滑軌上放一可自由移動(dòng)的金屬桿ab 已知接在滑軌中的電源電動(dòng)勢(shì)e 10v 內(nèi)阻r 1 ab桿長(zhǎng)l 0 5m 質(zhì)量m 0 2kg 桿與平行滑軌間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 1 求接在滑軌中的變阻器r的阻值在什么范圍內(nèi)變化時(shí) 可使ab桿在滑軌上保持靜止 滑軌與ab桿的電阻不計(jì) g取10m s2 答案 4 44 r 7 25 專題三安培力與力學(xué) 電學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用 例1 如圖所示 在傾角為 的光滑斜面上 垂直于紙面放置一根長(zhǎng)為l 質(zhì)量為m的直導(dǎo)線 當(dāng)通以電流i時(shí) 欲使導(dǎo)體靜止在斜面上 外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小和方向應(yīng)是a b mgsin il 方向垂直于斜面向上b b mgsin il 方向垂直于斜面向下c b mgtan il 方向豎直向下d b mg il 方向水平向右 bc 試求 最小的磁感應(yīng)強(qiáng)度b是多少 方向如何 b 如圖所示 兩根平行光滑軌道水平放置 相互間隔d 0 1m 質(zhì)量為m 3g的金屬棒置于軌道一端 勻強(qiáng)磁場(chǎng)b 0 1t 方向豎直向下 軌道平面距地面高度h 0 8m 當(dāng)接通開關(guān)s時(shí) 金屬棒由于受磁場(chǎng)力作用而被水平拋出 落地點(diǎn)水平距離s 2m 求接通s瞬間 通過金屬棒的電量 解析 先由平拋運(yùn)動(dòng)確定其平拋初速度 h gt 2 s vt解得 v 5m s而該速度亦為水平加速的末速 此后的問題可用動(dòng)量定理來求解 即 bilt mv且q it mv bl 1 5c 例2如圖所示 傾角為 的光滑斜面上 有一長(zhǎng)為l 質(zhì)量為m的通電導(dǎo)線 導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度為i 電流方向垂直紙面向外 在圖中加一勻強(qiáng)磁場(chǎng) 可使導(dǎo)線平衡 試求 最小的磁感應(yīng)強(qiáng)度b是多少 方向如何 mg n 解析 導(dǎo)體棒受重力 支持力和安培力作用而平衡 由力學(xué)知識(shí)可知 當(dāng)?shù)谌齻€(gè)力 安培力 f與n垂直時(shí) f有最小值 如圖 即安培力方向平行于斜面向上 又因?yàn)楫?dāng)導(dǎo)體棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直時(shí) 安培力最大 故本題所求最小磁感應(yīng)強(qiáng)度 方向?yàn)榇怪毙泵嫦蛳?6 兩個(gè)相同的圓形線圈能在一個(gè)光滑的圓柱上自由移動(dòng) 設(shè)大小不同的電流按圖示的方向通人線圈 則兩線圈的運(yùn)動(dòng)情況是 a 都繞圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)b 彼此相向運(yùn)動(dòng) 具有大小相等的加速度c 彼此相向運(yùn)動(dòng) 電流大的加速度大d 彼此相背運(yùn)動(dòng) 電流大的速度大 例七 如圖所示 六根彼此絕緣的導(dǎo)線相互垂直放置 都通以方向如圖的等值電流i 則由電線圍成的a b c d四個(gè)面積相同的區(qū)域內(nèi)a a區(qū)垂直紙面向里的磁場(chǎng)最強(qiáng)b b區(qū)垂直紙面向里的磁場(chǎng)最強(qiáng)c c區(qū)垂直紙面向外的磁場(chǎng)最強(qiáng)d d區(qū)垂直紙面向外的磁場(chǎng)最強(qiáng) ac 例3 在同一平面內(nèi)有四條彼此絕緣的通電直導(dǎo)線 如圖所示 四導(dǎo)線中通過的電流強(qiáng)度i4 i3 i2 i1 要使o點(diǎn)磁場(chǎng)增強(qiáng) 則應(yīng)切斷哪一根導(dǎo)線終點(diǎn)電流 a 切斷i1b 切斷i2c 切斷i3d 切斷i4 解 在o點(diǎn) i4的磁場(chǎng)向 i3的磁場(chǎng)向 外 里 因?yàn)閕4 i3所以i3 i4產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消 i1和i2產(chǎn)生的磁場(chǎng)向 里 o點(diǎn)的合磁場(chǎng)向里 只有切斷i4可使o點(diǎn)磁場(chǎng)增強(qiáng) d 例 如圖所示 六條通電的絕緣導(dǎo)線放在同一平面內(nèi) 導(dǎo)線中通過的電流強(qiáng)度均為i 方向如圖 六條導(dǎo)線圍成的a b c d四個(gè)邊長(zhǎng)相等的正方形中 則平均磁感應(yīng)強(qiáng)度最大的區(qū)域是哪些區(qū)域 該區(qū)域的磁場(chǎng)方向如何 解 a區(qū)域 i1 i2 i4 i5產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消 i3的磁場(chǎng)向外 i6的磁場(chǎng)向外 合磁場(chǎng)向外 b區(qū)域 i2 i3 i4 i5產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消 i1的磁場(chǎng)向里 i6的磁場(chǎng)向外 合磁場(chǎng)為0 c區(qū)域 i1i2 i5i6產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消 i3的磁場(chǎng)向外 i4的磁場(chǎng)向里 合磁場(chǎng)為0 d區(qū)域 i2 i3 i5i6產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消 i1的磁場(chǎng)向里 i4的磁場(chǎng)向里 合磁場(chǎng)向里 第四節(jié)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 演 如圖下列幾根通有相同大小電流的導(dǎo)線 處于同一磁場(chǎng)中 導(dǎo)線所在的平面與磁場(chǎng)垂直 問 它們受到的力是否相同 等效長(zhǎng)度 第四節(jié)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 等效 判斷下列各導(dǎo)線的受力方向與運(yùn)動(dòng)情況 abc 第四節(jié)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 判 abc 第四節(jié)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 判斷下列各導(dǎo)線的受力方向與運(yùn)動(dòng)情況 判 判 判 判 判 abc 第四節(jié)磁場(chǎng)對(duì)電流的