總復習高中物理課件第九章磁場9-1-3-與安培力有關的力學問題x

與安培力有關的力學問題01020304備選訓練

課堂互動

題組剖析從教材走向高考：磁場中的平衡問題

規(guī)律總結(jié)

課堂互動1．與安培力有關的力學問題與其他力學問題一樣，受力分析是關鍵。利用左手定則正確分析安培力的方向，用安培力公式正確求解其大小，根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程求解。2.通電導線在磁場中平衡問題的分析思路(1)選定研究對象．(2)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.(3)列平衡方程.課堂互動如圖所示題組剖析典例如圖所示，U形平行金屬導軌與水平面成37°角，金屬桿ab橫跨放在導軌上，其有效長度為0.5m，質(zhì)量為0.2kg，與導軌間的動摩擦因數(shù)為0.1?？臻g存在豎直向上的磁感應強度為2T的勻強磁場。要使ab桿在導軌上保持靜止，則ab中的電流大小應在什么范圍？(設最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)轉(zhuǎn)到解析題組剖析轉(zhuǎn)到下頁甲乙題組剖析轉(zhuǎn)回原題轉(zhuǎn)到上頁甲乙1．如圖所示，兩平行的粗糙金屬導軌水平固定在勻強磁場中，磁感應強度為B，導軌寬度為L，一端與電源連接。一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于平行導軌放置并接觸良好，金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝，在安培力的作用下，金屬棒以v0的速度向右勻速運動，通過改變磁感應強度的方向，可使流過導體棒的電流最小，此時磁感應強度的方向與豎直方向的夾角為(

)A．37°B．30°C．45°D．60°題組剖析轉(zhuǎn)到解析題組剖析轉(zhuǎn)回原題題組剖析2．(多選)如圖所示為電磁軌道炮的工作原理圖。待發(fā)射彈體與軌道保持良好接觸，并可在兩平行軌道之間無摩擦滑動。電流從一條軌道流入，通過彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道平面的磁場(可視為勻強磁場)，磁感應強度的大小與電流I成正比。通電的彈體在安培力的作用下離開軌道，則下列說法正確的是(

)A．彈體向左高速射出B．I為原來的2倍，彈體射出的速度也為原來的2倍C．彈體的質(zhì)量為原來的2倍，射出的速度也為原來的2倍D．軌道長度L為原來的4倍，彈體射出的速度為原來的2倍轉(zhuǎn)到解析題組剖析轉(zhuǎn)回原題題組剖析磁場中的平衡問題題源：人教版選修3－1·P94·T3

如圖3.4－11所示為電流天平，可以用來測量勻強磁場的磁感應強度。它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈的水平邊長為l，處于勻強磁場內(nèi)，磁感應強度B的方向與線圈平面垂直。當線圈中通過電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達到平衡。然后使電流反向，大小不變。這時需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再達到新的平衡。(1)導出用n、m、l、I計算B的表達式；

(2)當n＝9，l＝10.0cm，I＝0.10A，m＝8.78g時，磁感應強度是多少？

題組剖析拓展1如圖所示，用天平測量勻強磁場的磁感應強度。下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)。若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是(

)

轉(zhuǎn)到解析題組剖析轉(zhuǎn)回原題題組剖析拓展2（2015·全國卷Ⅰ，24）如圖12，一長為10cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小為0.1T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關與一電動勢為12V的電池相連，電路總電阻為2Ω。已知開關斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5cm；閉合開關，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關斷開時相比均改變了0.3cm，重力加速度大小取10m/s2。判斷開關閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量。轉(zhuǎn)到解析題組剖析轉(zhuǎn)回原題題組剖析拓展3

(2015·浙江理綜，24)小明同學設計了一個“電磁天平”，如下圖所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡。線圈的水平邊長L＝0.1m，豎直邊長H＝0.3m，匝數(shù)為N1。線圈的下邊處于勻強磁場內(nèi)，磁感應強度B0＝1.0T，方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在0～2.0A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I。掛盤放上待測物體后，調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡，測出電流即可測得物體的質(zhì)量。(重力加速度取g＝10m/s2)轉(zhuǎn)到下頁題組剖析轉(zhuǎn)到解析轉(zhuǎn)到上頁題組剖析轉(zhuǎn)回原題轉(zhuǎn)到下頁題組剖析轉(zhuǎn)回原題轉(zhuǎn)到上頁規(guī)律總結(jié)1.基本思路2．求解關鍵(1)電磁問題力學化(2)立體圖形平面化求解安培力作用下導體棒平衡問題的思路與關鍵備選訓練【備選訓練1】如圖所示,光滑的平行導軌與電源連接后,與水平方向成θ角傾斜放置,導軌上放一個質(zhì)量為m的金屬導體棒．當S閉合后,在棒所在區(qū)域內(nèi)加一個合適的勻強磁場,可以使導體棒靜止平衡,下面四個圖中分別加了不同方向的磁場,其中一定不能平衡的是(

).解析四種情況的受力分別如圖所示，A、C有可能平衡，D中如果重力與安培力剛好大小相等，則導體棒與導軌間沒有壓力，也可以平衡，B中合外力不可能為零，一定不能平衡．答案B解析顯隱mgFFNFmgFNmgFFNmgF【備選訓練2】如圖所示，兩根光滑金屬導軌平行放置，導軌所在平面與水平面間的夾角為θ.整個裝置處于沿豎直方向的勻強磁場中.金屬桿ab垂直導軌放置，當金屬桿ab中通有從a到b的恒定電流I時，金屬桿ab剛好靜止.則(

)A.磁場方向豎直向上

B.磁場方向豎直向下

C.金屬桿ab受安培力的方向平行導軌向上

D.金屬桿ab受安培力的方向平行導軌向下備選訓練解析：金屬桿受力分析如圖所示，當磁場方向豎直向上時，由左手定則可知安培力水平向右，金屬桿ab受力可以平衡，A正確；若磁場方向豎直向下，由左手定則可知安培力水平向左，則金屬桿ab受力無法平衡，B、C、D錯誤.答案：A解析顯隱ab桿的受力情況怎樣？備選訓練【備選訓練3】如圖示，一質(zhì)量為m的導體棒MN兩端分別放在兩個固定的光滑圓形導軌上，兩導軌平