2017届二轮复习 专题8 磁场对电流和运动电荷的作用 教案.docx

考题一　磁场对通电导体的作用力1.安培力大小的计算公式：F＝BILsinθ(其中θ为B与I之间的夹角).(1)若磁场方向和电流方向垂直：F＝BIL.(2)若磁场方向和电流方向平行：F＝0.2.安培力方向的判断：左手定则.方向特点：垂直于磁感线和通电导线确定的平面.3.两个常用的等效模型(1)变曲为直：图1甲所示通电导线，在计算安培力的大小和判断方向时均可等效为ac直线电流.图1(2)化电为磁：环形电流可等效为小磁针，通电螺线管可等效为条形磁铁，如图乙.4.求解磁场中导体棒运动问题的方法(1)分析：正确地对导体棒进行受力分析，应特别注意通电导体棒受到的安培力的方向，安培力与导体棒和磁感应强度组成的平面垂直.(2)作图：必要时将立体图的受力分析图转化为平面受力分析图，即画出与导体棒垂直的平面内的受力分析图.(3)求解：根据平衡条件或牛顿第二定律或动能定理列式分析求解.例1　如图2所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为B＝0.1T，玻璃皿的横截面的半径为a＝0.05m，电源的电动势为E＝3V，内阻r＝0.1Ω，限流电阻R0＝4.9Ω，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R＝0.9Ω，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为1.5V，则(　　)图2A.由上往下看，液体做顺时针旋转B.液体所受的安培力大小为1.5×10－4NC.闭合开关10s，液体具有的动能是4.5JD.闭合开关后，液体电热功率为0.081W解析　由于中心圆柱形电极接电源的负极，边缘电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；玻璃皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转；故A错误；此电路为非纯电阻电路，电压表的示数为1.5V，则根据闭合电路欧姆定律：E＝U＋IR0＋Ir，所以电路中的电流值：I＝＝A＝0.3A，液体所受的安培力大小为：F＝BIL＝BIa＝0.1×0.3×0.05N＝1.5×10－3N.故B错误；玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R＝0.9Ω，则液体热功率为P热＝I2R＝0.32×0.9W＝0.081W.故D正确；10s末液体的动能等于安培力对液体做的功，通过玻璃皿的电流的功率：P＝UI＝1.5×0.3W＝0.45W，所以闭合开关10s，液体具有的动能是：Ek＝W电流－W热＝(P－P热)·t＝(0.45－0.081)×10J＝3.69J，故C错误.答案　D变式训练1.(2016·海南单科·8)如图3(a)所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音.俯视图(b)表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)磁场方向如图中箭头所示，在图(b)中(　　)　图3A.当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B.当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C.当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D.当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外答案　BC解析　将环形导线分割成无限个小段，每一小段看成直导线，则根据左手定则，当电流顺时针时，导线的安培力垂直纸面向外，故选项A错误，选项B正确；当电流逆时针时，根据左手定则可以知道安培力垂直纸面向里，故选项C正确，选项D错误.2.如图4所示，某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.一正方形刚性线圈，边长为L，匝数为n，线圈平面与磁场方向垂直，线圈一半在磁场内.某时刻，线圈中通过大小为I的电流，则此线圈所受安培力的大小为(　　)图4A.BILB.nBILC.nBILD.nBIL答案　D解析　线框的有效长度为L′＝L，故线圈受到的安培力为F＝nBIL′＝nBIL，D正确.3.如图5甲所示，两平行光滑导轨倾角为30°，相距10cm，质量为10g的直导线PQ水平放置在导轨上，从Q向P看到的侧视图如图乙所示.导轨上端与电路相连，电路中电源电动势为12.5V，内阻为0.5Ω，限流电阻R＝5Ω，R′为滑动变阻器，其余电阻均不计.在整个直导线的空间中充满磁感应强度大小为1T的匀强磁场(图中未画出)，磁场方向可以改变，但始终保持垂直于直导线.若要保持直导线静止在导轨上，则电路中滑动变阻器连入电路电阻的极值取值情况及与之相对应的磁场方向是(　　)图5A.电阻的最小值为12Ω，磁场方向水平向右B.电阻的最大值为25Ω，磁场方向垂直斜面向左上方C.电阻的最小值为7Ω，磁场方向水平向左D.电阻的最大值为19.5Ω，磁场方向垂直斜面向右下方答案　D解析　磁场方向水平向右时，直导线所受的安培力方向竖直向上，由平衡条件有mg＝BIL，得I