第2课时磁场对电流的作用精选文档.ppt

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1、第第2课时磁场对电流课时磁场对电流的作用的作用本讲稿第一页，共四十七页本讲稿第二页，共四十七页1熟练应用左手定则判定安培力的方向，会用公式计算安培力的大小2会分析通电导线在安培力作用下的运动3掌握含有安培力作用的力学问题的解题方法本讲稿第三页，共四十七页本讲稿第四页，共四十七页一、安培力的大小和方向1安培力的大小(如图所示)(1)FBILsin_.(2)磁场和电流垂直时：FBIL.(3)磁场和电流平行时：F0.2安培力的方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受

2、安培力的方向(2)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于B、I决定的平面本讲稿第五页，共四十七页本讲稿第六页，共四十七页解析：由左手定则知D项正确本讲稿第七页，共四十七页2如图，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成30角，导线中通过的电流为I，为了增大导线所受的安培力，下列采用的方法中错误的是(C)A增大电流IB增加导线的长度C使导线在纸平面内顺时针转过30D使导线在纸平面内逆时针转过30解析：根据安培力的定义FBILsin，是指磁场方向与电流方向之间的夹角，可知选项C错误本讲稿第八页，共四十七页3(2010年黄冈模拟)如图所示，两根无限长的平行导线a和b水平放置，两导线中通以方向相反、

3、大小不等的恒定电流，且IaIb.当加一个垂直于a、b所在平面的匀强磁场B时，导线a恰好不再受安培力的作用则与加磁场B以前相比较(D)Ab也恰好不再受安培力的作用Bb受的安培力小于原来安培力的2倍，方向竖直向上Cb受的安培力等于原来安培力的2倍，方向竖直向下Db受的安培力小于原来安培力的大小，方向竖直向下解析：当a不受安培力时，Ib产生的磁场与所加磁场在a处叠加后的磁感应强度为零，此时判断所加磁场垂直纸面向外，因IaIb，所以在b处叠加后的磁场垂直纸面向里，b受安培力向下，且比原来小故选项D正确本讲稿第九页，共四十七页本讲稿第十页，共四十七页判断安培力作用下物体受力方向的几种常用方法1安培定则的

4、应用：不论导线与磁感线的夹角如何，安培力的方向都可以用左手定则判定只不过当导线与磁感线不垂直时，磁感线应斜穿过手心，但四指一定指向电流方向，拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面本讲稿第十一页，共四十七页2几种常用的方法列表比较如下：本讲稿第十二页，共四十七页本讲稿第十三页，共四十七页(1)安培力的方向与磁感应强度的方向垂直，而不是相同或相反，这跟电场力与电场强度方向之间的关系是不同的(2)某些导体在安培力作用下可能会出现平动与转动同时发生的情况本讲稿第十四页，共四十七页【例1】条形磁铁放在粗糙水平面上，正中的正上方有一导线，通有如图所示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将会_(选填“增大

5、”、“减小”或“不变”)水平面对磁铁的摩擦力大小为_思路点拨：思路一：直接分析电流的磁场对磁铁两极的磁场力思路二：先分析磁铁的磁场对导线中电流的作用力方向，然后根据牛顿第三定律推出电流对磁铁的作用力思路三：把条形磁铁等效为通电螺线管，转化为电流之间的作用力问题解析：法一：把条形磁铁等效为通电螺线管，上方的电流是向里的，与通电导线中的电流是同向电流，所以互相吸引因此导线通电后，磁铁对于水平面的压力变小，而磁铁整体上没有运动趋势，所以不受摩擦力本讲稿第十五页，共四十七页法二：画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条(如图中细虚线所示)，由左手定则，导线受到的安培力竖直向下，因此条形磁铁受的反作用

6、力竖直向上，即磁铁对水平面的压力减小，磁铁因为在水平方向上没有运动趋势，所以不受摩擦力法三：画出通电导线中电流的磁场中通过两极的那条磁感线(如图中粗虚线所示)，两极受的磁场力的合力竖直向上磁铁对水平面的压力减小，但磁铁水平方向上没有运动趋势存在，所以不受摩擦力答案：减小0本讲稿第十六页，共四十七页对电流与电流的相互作用，一般先由安培定则判断出某一电流产生的磁场方向，再由左手定则判断出另一电流受的安培力方向本讲稿第十七页，共四十七页针对训练1-1：(2010年上海卷)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强

7、度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()A0 B0.5BIl CBIl D2BIl解析：如图，由左手定则判断出两直导线受的安培力方向由几何关系，两安培力的夹角为120，故其合力大小为BIl.答案：C.本讲稿第十八页，共四十七页与安培力有关的力学的综合问题1安培力的大小安培力常用公式FBIL，要求两两垂直，应用时要满足：(1)B与I垂直；(2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度；如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度(如图所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零(3)B并非一

8、定是匀强磁场的磁感应强度值，但一定是导线所在处的磁感应强度值本讲稿第十九页，共四十七页2通电导线在磁场中的平衡和加速(1)选定研究对象；(2)变三维为二维，画出平面受力分析图，其中安培力的方向切忌跟着感觉走，要用左手定则来判断，注意F安B、F安I.(3)列平衡方程、牛顿第二定律的方程式进行求解3安培力做功的特点和实质(1)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径无关(2)安培力做功的实质：起传递能量的作用安培力做正功：是将电源的能量传递给通电导线后或转化为导线的动能或转化为其他形式的能安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能后或储存或转化为其他形式的能本讲稿第二十页，共四十七页【例2】

9、(9分)如图所示，两平行金属导轨间的距离L0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角37，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场金属导轨的一端接有电动势E4.5 V、内阻r0.50 的直流电源现把一个质量m0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R02.5，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 370.60，cos 370.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力本讲稿第二十一页，共四十七页答案：(1)1

10、.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N本讲稿第二十二页，共四十七页解决安培力与力学综合问题的关键：(1)首先正确画出通电导体受力的平面图(或侧视图)，注意电流方向和磁场方向的正确画出(2)受力分析时安培力的方向必须用左手定则正确判定，注意安培力方向跟磁感应强度的方向垂直本讲稿第二十三页，共四十七页针对训练2-1：(2010年杭州市模拟)如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，内阻不计，导轨平面与水平面间的夹角30.金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态要使金属杆能沿导轨向上运

11、动，可以采取的措施是()A增大磁感应强度BB调节滑动变阻器使电流减小C增大导轨平面与水平面间的夹角D将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变答案：A.本讲稿第二十四页，共四十七页考点一：对安培力的理解【例1】(基础题)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导线中的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，则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所受合力方向水平向右B导线c所受合力方向水平向右C导线c所受合力方向水平向左D导线b所受合力方向水平向左解析

12、：首先用安培定则判定导线所在处的磁场方向，要注意是合磁场的方向，然后用左手定则判定导线的受力方向可以确定B项是正确的答案：B.本讲稿第二十五页，共四十七页本题还可用结论法分析同向电流互相吸引，异向电流相互排斥，距离越近力越大考点二：有安培力作用的力学综合问题【例2】(综合题)(2010年三明模拟)如图(甲)所示，用长度均为l的两根轻软导线水平悬吊起一质量为m、长也为l的铜棒，置于磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场中未通电时，两轻导线竖直；当通入恒定电流后，铜棒向外摆动，轻导线最大偏角为，求铜棒中电流的大小；以下是某同学的求解方法：本讲稿第二十六页，共四十七页本讲稿第二十七页，共四十七页本讲

13、稿第二十八页，共四十七页本讲稿第二十九页，共四十七页(1)本题考查左手定则，安培力的大小求解；(2)安培力大小公式FBIL中L是整根导线的有效长度本讲稿第三十页，共四十七页本讲稿第三十一页，共四十七页【测控导航】考点题号1.导体安培力方向的确定1、42.安培力的应用2、53.有安培力作用的力学综合问题3、6、7、8、9、10本讲稿第三十二页，共四十七页1(2010年惠州模拟)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所受磁场力的方向是(A)A向上 B向下 C向左 D向右解析：由右手螺旋定则知，软铁芯在导线处的磁场方向向左，由左手定则可判定导线D受

14、到的磁场力方向向上，A项正确本讲稿第三十三页，共四十七页2(2011年东北师大附中摸底)如图所示，把一个装有Na2SO4导电溶液的圆形玻璃器皿放入磁场中，玻璃器皿的中心放一个圆柱形电极，沿器皿边缘内壁放一个圆环形电极，把两电极分别与电池的正、负极相连则从上方观察对于导电溶液中正、负离子的运动，下列说法中正确的是(A)A正、负离子均做逆时针方向的螺旋形运动B正、负离子均做顺时针方向的螺旋形运动C正离子沿圆形玻璃器皿的半径向边缘内壁移动D负离子做顺时针方向的螺旋形运动解析：盛Na2SO4导电溶液的玻璃器皿中的电流方向是从中心到器皿边缘内壁，根据左手定则，磁场对由此形成的电流有逆时针方向的安培力，故

15、正、负离子均做逆时针方向的螺旋形运动，故选项A正确本讲稿第三十四页，共四十七页3(2010年深圳模拟)在光滑绝缘的斜面上放置一根质量为m的长直通电导体棒，电流方向水平向里，如图所示欲使导体棒静止，在斜面上施加匀强磁场的方向应为(B)A竖直向上 B竖直向下C垂直斜面向上 D水平向右解析：由左手定则知，匀强磁场方向竖直向上时，受安培力方向水平向右，导体棒不平衡，A项不正确；匀强磁场方向竖直向下时，受安培力方向水平向左，导体棒能平衡，B项正确；匀强磁场方向垂直斜面向上时，受安培力方向沿斜面向下，导体棒不平衡，C项不正确；匀强磁场方向水平向右时，受安培力方向竖直向下，导体棒不平衡，D项不正确本讲稿第三

16、十五页，共四十七页4北京市的一高层建筑安装了高100 m的金属杆作为避雷针，在某次雷雨天气中，某一时刻金属杆上产生方向向下的放电电流，此时金属杆所受地磁场的作用力方向为(A)A向东 B向西 C向南 D向北解析：北京市地磁场的水平分量方向向北，根据左手定则判断，安培力方向向东答案选A.本讲稿第三十六页，共四十七页解析：开关S分别置于a、b两处时，电源分别为一节干电池、两节干电池，而电路中灯泡电阻不变，则电路中电流IaIb，MM和NN处的磁感应强度BaBb，应用安培力公式FBIL可知FaFb，又MM与NN电流方向相反，则相互排斥本讲稿第三十七页，共四十七页6(2011年黑龙江省哈尔滨三中月考)如图

17、所示，有一长直导线放在A位置，在其正上方有另一长直导线放在B位置，导线都通以垂直纸面向里的恒定电流，现将导线从B位置移动到C位置，已知导线A始终静止，则导线在C点稳定后和原来在B位置相比较(C)A导线A受到的安培力方向始终向下B导线A对桌面的压力减小C导线A对桌面的摩擦力始终为零D导线A对桌面的摩擦力增加解析：由题图知，两直导线相互吸引，A受安培力向上，A错误；当导线由B移至C处时，安培力减小，由平衡条件，导线A对桌面的压力增大，摩擦力始终为零，B、D错误，C正确本讲稿第三十八页，共四十七页7光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，一根质量为m、电阻为R的导体

18、棒ab，用长为l的绝缘细线悬挂，悬线竖直时导体棒恰好与导轨良好接触且细线处于张紧状态，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场当闭合开关S时，导体棒向右摆出，摆到最大高度时，细线与竖直方向成角，则(C)A磁场方向一定竖直向上B导体棒离开导轨前受到向左的安培力C导体棒摆到最大高度时重力势能的增加量等于mgl(1cos)D导体棒离开导轨前电源提供的电能等于mgl(1cos)解析：从题中知道导体棒ab向右摆动，说明导体棒ab受到向右的安培力作用，由左手定则可知磁场方向一定竖直向下，A、B两项错误；电源提供的电能转化成了两部分，一部分是电路中所产生的热，另一部分是导体棒的机械能；最大高度时，导体棒重力势

19、能的增加量等于mgl(1cos)，C项正确，D错本讲稿第三十九页，共四十七页8(2011年杭州市高三一模)如图所示，在倾角为的光滑斜面上，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，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中，下列关于B的大小变化的说法中，正确的是(A)A逐渐增大 B逐渐减小C先减小后增大 D先增大后减小本讲稿第四十页，共四十七页本讲稿第四十一页，共四十七页9(2010年济宁模拟)粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边，ab恰好处在水平位置，如图所示

20、已知ab的质量为m10 g，长度L60 cm，沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B0.4 T.(1)要使两根弹簧能处在自然状态，既不被拉长，也不被压缩，ab中应沿什么方向、通过多大的电流？(2)当导线中有方向从a到b、大小为0.2 A的电流通过时，两根弹簧均被拉长了x1 mm，求该弹簧的劲度系数(3)当导线中由b到a方向通过0.2 A的电流时两根弹簧均被拉长多少？(取g9.6 m/s29.6 N/kg)本讲稿第四十二页，共四十七页答案：(1)由a到b0.4 A(2)24 N/m(3)0.003 m本讲稿第四十三页，共四十七页10(拓展探究题)如图所示，通电直导线ab质量为m、长为L，水平放置在倾角为的光滑斜面上，斜面宽也为L，通以图示方向的电流，电流为I，要求导线ab静止在斜面上(1)若磁场的方向竖直向上，则磁感应强度为多大？(2)若要求磁感应强度最小，则磁感应强度为多少？方向如何？本讲稿第四十四页，共四十七页本讲稿第四十五页，共四十七页本讲稿第四十六页，共四十七页本讲稿第四十七页，共四十七页