【创新设计】学高中物理鲁科版选修探究磁场对电流的作用.pptVIP

解析　此类问题是关于安培力的综合问题，处理此问题仍需沿用力学思路和方法，只不过多考虑一个安培力而已．画出导体棒的受力分析图，一般先画出侧视图，再利用共点力平衡条件求解此问题． 金属棒ab中电流方向由b→a，它所受安培力水平向右，它还受竖直向下的重力，垂直于斜面向上的支持力，三力合力为零，由此可以求出安培力，从而求出磁感应强度B.再求出ab对导轨的压力． 借题发挥　有些同学在处理此类问题时常常感到比较困难，原因是空间观念不强，对磁场方向、电流方向、安培力方向的关系分辨不清，这时可由立体图画出正视图、侧视图或俯视图，则三者之间的关系就一目了然了．例如本题画出侧视图，不但磁感应强度、电流、安培力三者方向关系确定了，安培力、重力、支持力的关系也清楚了． 【变式4】 如图6－1－9所示，在倾角为α的光滑斜面上，放置一根长为L，质量为m，通过电流为I的导线，若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场B的大小和方向为(　　)． 解析　根据电流方向和所给定磁场方向的关系，可以确定通电导线所受安培力分别如图所示． 1．如图6－1－10所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力(　　)． 安培力的大小 答案　A 2．直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，线圈可以自由运动．当通有如图6－1－11所示的电流时(同时通电)，从左向右看，线圈将(　　)． A．顺时针转动，同时靠近直导线AB B．顺时针转动，同时离开直导线AB C．逆时针转动，同时靠近直导线AB D．不动 判断通电导体在磁场中的运动 解析　先用安培定则判断出导线AB右侧的磁场方向向里，因此，线圈内侧受力向下，外侧受力向上，从左向右看应逆时针方向转动；在转动过程中，AB与线圈左侧吸引，与线圈右侧排斥，由于线圈左侧离AB较近，则引力大于斥力，所以线圈靠近导线AB.故选项C正确． 答案　C 单击此处进入 活页规范训练 安培力及其应用 一、安培力的计算与方向判断 安培力可以使通电导体静止、运动或转动，安培力还可以做功，解题的基本思路和力学问题一样，先取研究对象进行受力分析，然后根据题中条件、牛顿定律等规律列式求解． 具体求解应从以下几个方面着手分析： 1．安培力大小 (1)当通电导体和磁场方向垂直时，F＝BIL. (2)当通电导体和磁场方向平行时，F＝0. (3)当通电导体和磁场方向的夹角为θ时，F＝BILsin θ. 2．安培力的方向 (1)安培力的方向由左手定则确定． (2)F安⊥B，同时F安⊥L，即F安垂直于B和L决定的平面，但L和B不一定垂直． 3．解决安培力问题的一般步骤 (1)画出通电导线所在处的磁感线的方向． (2)用左手定则确定通电导线所受安培力的方向． (3)根据初速度的方向结合牛顿定律确定导体的运动情况． 4．注意的问题 (1)通电导线在磁场中受到的安培力与导线放置的角度有关，导线垂直于磁场方向的长度为有效长度． (2)在将三维立体图转化为平面图时注意画准力的方向． 【典例1】 如图1所示，质量m＝0.1 kg的导体棒静止于倾角为30°的斜面上，导体棒长度L＝0.5 m．通入垂直纸面向里的电流，电流大小I＝2 A，整个装置处于磁感应强度B＝0.5 T，方向竖直向上的匀强磁场中．求：(取g＝10 m/s2) (1)导体棒所受安培力的大小和方向； (2)导体棒所受静摩擦力的大小和方向． 解析　解决此题的关键是分析导体棒的受力情况，明确各力的方向和大小． (1)安培力F安＝BIL＝2×0.5×0.5 N＝0.5 N， 由左手定则可知安培力的方向水平向右． (2)建立如图坐标系，分解重力和安培力．在x轴方向上，设导体棒受的静摩擦力大小为f，方向沿斜面向下． 在x轴方向上有： mgsin θ＋f＝F安·cos θ 解得f＝－0.067 N 负号说明静摩擦力的方向与假设的方向相反，即沿斜面向上． 答案　(1)0.5 N　水平向右　(2)0.067 N　沿斜面向上 借题发挥　涉及到安培力作用时往往是导体棒受的安培力与I、B不在同一平面内，为便于分析，作题时要善于选择合理的角度将立体图转化为平面图(俯视图、侧视图、剖面图)． 二、安培力作用下物体运动方向的判断方法 判定安培力作用下通电导体或通电线圈的运动方向，首先应该画出通电导体所在处的磁感线方向，然后根据左手定则确定导体所受安培力的方向，再由导体的受力情况判定导体的运动方向 1．电流元分析法 把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段就是一个电流元．先用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受