習(xí)題課1　安培力作用下的運動和平衡問題 教學(xué)課件

物理第一章安培力與洛倫茲力習(xí)題課1安培力作用下的運動和平衡問題01典題分類講練結(jié)合02分層演練素養(yǎng)達標(biāo)題型一安培力作用下的運動問題

分析導(dǎo)體在磁場中運動的常用方法電流元法把整段導(dǎo)線分為多段電流元，先用左手定則判斷每段電流元所受安培力的方向，然后判斷整段導(dǎo)線所受安培力的方向，從而確定導(dǎo)線運動方向等效法環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流(反過來等效也成立)，然后根據(jù)磁體間或電流間的作用規(guī)律判斷特殊位置法通過轉(zhuǎn)動通電導(dǎo)線到某個便于分析的特殊位置，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運動方向結(jié)論法兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；不平行的兩直線電流相互作用時，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的反作用力，從而確定磁體所受合力及其運動方向【例1】(多選)(2022·黑龍江鶴崗一中期末)如圖所示，兩個完全相同、所在平面互相垂直的導(dǎo)體圓環(huán)P、Q中間用絕緣細線連接，通過另一絕緣細線懸掛在天花板上，當(dāng)P、Q中同時通有圖示方向的恒定電流時，關(guān)于兩圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(從上向下看)以及細線中張力的變化，下列說法正確的是(

)A．P順時針轉(zhuǎn)動，Q逆時針轉(zhuǎn)動B．P逆時針轉(zhuǎn)動，Q順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時兩細線張力均不變C．P與天花板連接的細線張力不變D．P與天花板連接的細線和與Q連接的細線張力均增大√√[解析]

根據(jù)安培定則，P產(chǎn)生的磁場的方向垂直于紙面向外，Q產(chǎn)生的磁場水平向右，根據(jù)同名磁極相互排斥的特點，P將順時針轉(zhuǎn)動，Q逆時針轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動后P、Q兩環(huán)靠近部分的電流的方向相同，所以兩個圓環(huán)相互吸引，兩環(huán)間細線張力減小。由整體法可知，P與天花板連接的細線張力總等于兩環(huán)的重力之和，大小不變，A、C正確?！纠?】(2022·江西上饒中學(xué)高二上月考)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直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直。給導(dǎo)線通以垂直于紙面向里的電流，用FN表示磁鐵對桌面的壓力，用Ff表示桌面對磁鐵的摩擦力，則導(dǎo)線通電后與通電前相比較(

)A．FN減小，F(xiàn)f＝0B．FN減小，F(xiàn)f≠0C．FN增大，F(xiàn)f＝0D．FN增大，F(xiàn)f≠0√[解析]

條形磁鐵在其正中央的上方處產(chǎn)生的磁場方向水平向左，則通電導(dǎo)線所受安培力方向豎直向上；根據(jù)牛頓第三定律知，通電導(dǎo)線對磁鐵的作用力方向豎直向下，則導(dǎo)線通電后與通電前相比較，磁鐵對桌面的壓力增大，桌面對磁鐵的摩擦力仍為零，故C正確。[針對訓(xùn)練1]如圖所示，把一重力不計的通電直導(dǎo)線AB水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以在空間自由運動，當(dāng)導(dǎo)線通以圖示方向電流I時，導(dǎo)線的運動情況是(從上往下看)(

)A．順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降B．順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升C．逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降D．逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升√解析：如圖所示，將導(dǎo)線AB分成左、中、右三部分。中間一段開始時電流方向與磁場方向一致，不受力；左端一段所在處的磁場方向斜向上，根據(jù)左手定則其受力方向向外；右端一段所在處的磁場方向斜向下，其受力方向向里。當(dāng)轉(zhuǎn)過一定角度時，中間一段電流不再與磁場方向平行，由左手定則可知其受力方向向下，所以從上往下看導(dǎo)線將一邊逆時針方向轉(zhuǎn)動，一邊向下運動，C正確。題型二安培力作用下的平衡問題

安培力作用下的平衡問題的解題步驟(1)若是立體圖，則必須先將立體圖轉(zhuǎn)換為平面圖；(2)對物體受力分析，要注意安培力方向的確定；(3)根據(jù)平衡條件或物體的運動狀態(tài)列出方程；(4)如果用到其他規(guī)律，如閉合電路歐姆定律、牛頓第二定律、能量的轉(zhuǎn)化與守恒等，也要列出相應(yīng)的方程；(5)解方程求解并驗證結(jié)果?！纠?】如圖所示，導(dǎo)體桿ab的質(zhì)量為m，電阻為R，放置在與水平面夾角為θ的傾斜金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌間距為d，電阻不計，系統(tǒng)處在豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，電源內(nèi)阻不計，問：若導(dǎo)線光滑，電源電動勢E多大才能使導(dǎo)體桿靜止在導(dǎo)軌上？[針對訓(xùn)練2]

(多選)(2022·唐山市高二期末)如圖所示，金屬桿ab的質(zhì)量為m，長為l，通過的電流為I，處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面成θ角斜向上，結(jié)果ab靜止于水平導(dǎo)軌上。則(

)

A．金屬桿ab受到的安培力大小為BIlsinθB．金屬桿ab受到的安培力大小為BIlC．金屬桿ab受到的摩擦力大小為BIlsinθD．金屬桿ab對導(dǎo)軌的壓力大小為BIlcosθ√√解析：對金屬桿受力分析如圖，金屬桿跟磁場垂直，所以安培力為F＝BIl，A錯誤，B正確；根據(jù)受力圖，金屬桿ab受到的摩擦力大小為f＝BIlsinθ，C正確；金屬桿ab受到的支持力為N