第8章-第1节(课时3)磁场的描述及磁场对电流的作用：安培力作用下导体的平衡问题课件.ppt

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1、热点突破：热点突破：安培力作用下导体的安培力作用下导体的平衡问题平衡问题1.热点透析热点透析2.典例剖析典例剖析3.规律方法规律方法4.跟踪训练跟踪训练第八章第八章 磁场磁场5.真题演练真题演练一、热点透析一、热点透析1.热点透析热点透析解解题题提提示示通电导线在磁场中平衡问题的分析思路通电导线在磁场中平衡问题的分析思路(1)选定研究对象选定研究对象(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意的方向要注意F安安B、F安安I.(3)列平衡方程列平衡方程.通电导体棒在磁场中的平

2、衡问题是一种常见的力学综合模型，通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力学综合模型，该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成。这类题该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成。这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定。目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定。如图所示如图所示二、典例剖析二、典例剖析2.典例剖析典例剖析【例例3】(名名师师改改编编)如如图图示示，在在倾倾角角为为37的的斜斜面面上上，固固定定一一宽宽为为L1.0 m的的平平行行金金属属导导轨轨。现现在在导导轨轨上上垂垂直直导导轨轨放放置置一一质质量量m0.4 kg、电电阻阻R02.0、长长为为1.0 m

3、的的金金属属棒棒ab，它它与与导导轨轨间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为0.5。整整个个装装置置处处于于方方向向竖竖直直向向上上、磁磁感感应应强强度度大大小小为为B2 T的的匀匀强强磁磁场场中中。导导轨轨所所接接电电源源的的电电动动势势为为E12 V，内内阻阻r1.0，若若最最大大静静摩摩擦擦力力等等于于滑滑动动摩摩擦擦力力，滑滑动动变变阻阻器器的的阻阻值值符符合合要要求求，其其他他电电阻阻不不计计，取取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。现现要要保保持持金属棒金属棒ab在导轨上静止不动，求：在导轨上静止不动，求：(1)金属棒所受安培力的取值范围；金属棒所受安培力的取值范围

4、；(2)滑动变阻器接入电路中的阻值范围。滑动变阻器接入电路中的阻值范围。转解析转解析【备选备选】水平面上有水平面上有U形导轨形导轨NMPQ，它们之间的宽度为，它们之间的宽度为L，M和和P之间接入电源，现垂直于导轨搁一根质量为之间接入电源，现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒的金属棒ab，棒与，棒与导轨间的动摩擦因数为导轨间的动摩擦因数为(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力滑动摩擦力略小于最大静摩擦力)，通过，通过棒的电流强度为棒的电流强度为I，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强为，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强为，如图示，金属棒处于静止状态，重力加速度为，如图示，金属棒处于静止状态，重力加速度

5、为g，则金属棒所度，则金属棒所度大小为大小为B，方向垂直于金属棒，方向垂直于金属棒ab，与垂直，与垂直导轨平面的方向夹角受的摩擦力大小为导轨平面的方向夹角受的摩擦力大小为()ABILsin BBILcos C(mgBILsin)D(mgBILcos)解析解析金属棒处于静止状态，其合金属棒处于静止状态，其合力为零，对其进行受力分析，如图力为零，对其进行受力分析，如图所示，在水平方向有所示，在水平方向有BILcos Ff0，FfBILcos，选项，选项B正确，正确，选项选项A、C、D错误。错误。答案答案B解析显隐解析显隐分析棒分析棒的受力的受力情况情况三、规律方法三、规律方法3.规律方法规律方法规

6、律方法规律方法 求解安培力作用下导体棒平衡问题的思路与关键求解安培力作用下导体棒平衡问题的思路与关键1.基本思路基本思路2求解关键求解关键(1)电磁问题电磁问题力学化力学化(2)立体图形立体图形平面化平面化【变式训练变式训练4】(2012天津理综天津理综,2)如图示如图示,金属棒金属棒MN两端由等长两端由等长的轻质细线水平悬挂的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由棒中通以由M向向N的电流的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为平衡时两悬线与竖直方向夹角均为.如果仅改变下如果仅改变下列某一个条件列某一个条件,角的相应变化情况是角的相应变化情况是().A棒中

7、的电流变大，棒中的电流变大，角变大角变大B两悬线等长变短，两悬线等长变短，角变小角变小C金属棒质量变大，金属棒质量变大，角变大角变大D磁感应强度变大，磁感应强度变大，角变小角变小 mgBIlFTF审题设疑审题设疑1.分析通电导体分析通电导体MN的受的受力情况力情况.2.MN与其受力情况形成与其受力情况形成立体图，画受力图时要画立体图，画受力图时要画MN的截面受力图的截面受力图.3.分析各选项时，依据分析各选项时，依据MN处于平衡状态，所受处于平衡状态，所受各力的合力为零各力的合力为零.解析显隐解析显隐四、跟踪训练四、跟踪训练4.跟踪训练跟踪训练【跟踪训练跟踪训练】如图所示如图所示,光滑的平行导

8、轨与电源连接后光滑的平行导轨与电源连接后,与水平方与水平方向成向成角倾斜放置角倾斜放置,导轨上放一个质量为导轨上放一个质量为m的金属导体棒当的金属导体棒当S闭合闭合后后,在棒所在区域内加一个合适的匀强磁场在棒所在区域内加一个合适的匀强磁场,可以使导体棒静止平衡可以使导体棒静止平衡,下面四个图中分别加了不同方向的磁场下面四个图中分别加了不同方向的磁场,其中一定不能平衡的是其中一定不能平衡的是().解析解析四种情况的受力分别如图所示，四种情况的受力分别如图所示，A、C有可能平衡，有可能平衡，D中中如果重力与安培力刚好大小相等，则导体棒与导轨间没有压力，如果重力与安培力刚好大小相等，则导体棒与导轨间

9、没有压力，也可以平衡，也可以平衡，B中合外力不可能为零，一定不能平衡中合外力不可能为零，一定不能平衡答案答案B 解析显隐解析显隐mgFFNFmgFNmgFFNmgF【跟踪跟踪训练训练】如图所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在如图所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为平面与水平面间的夹角为.整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中中.金属杆金属杆ab垂直导轨放置，当金属杆垂直导轨放置，当金属杆ab中通有从中通有从a到到b的恒定电的恒定电流流I时，金属杆时，金属杆ab刚好静止刚好静止.则则()A.磁场方向竖直向上磁场方向竖直向上B.磁场方向竖直

10、向下磁场方向竖直向下C.金属杆金属杆ab受安培力的方向平行导轨向上受安培力的方向平行导轨向上D.金属杆金属杆ab受安培力的方向平行导轨向下受安培力的方向平行导轨向下解析：解析：解析：金属杆受力分析如图所示，解析：金属杆受力分析如图所示，当磁场方向竖直向上时，由左手定则可知当磁场方向竖直向上时，由左手定则可知安培力水平向右，金属杆安培力水平向右，金属杆ab受力可以平衡，受力可以平衡，A正确；若磁场方向竖直向下，由左手定正确；若磁场方向竖直向下，由左手定则可知安培力水平向左，则金属杆则可知安培力水平向左，则金属杆ab受力受力无法平衡，无法平衡，B、C、D错误错误.答案：答案：A解析显隐解析显隐ab

11、杆的受力情杆的受力情况怎样？况怎样？【跟踪训练跟踪训练】如图示，一质量为如图示，一质量为m的导体棒的导体棒MN两端分别放在两个两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为L，导轨处在竖直，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，当导体棒中通一自右向左的电流向上的匀强磁场中，当导体棒中通一自右向左的电流I时，导体棒时，导体棒静止在与竖直方向成静止在与竖直方向成37角的导轨上取角的导轨上取sin370.6，cos370.8，求：，求：(1)磁场的磁感应强度磁场的磁感应强度B；(2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN.转解析转解析五、真题演练五、真题演练5.真题演练真题演练转解析转解析