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101101-05高二物理阶段学习指引
101101-05 高二物理阶段学习指引
放在磁场中不一定受到安培力的作用,与导线的放置有关。F=BIL(B⊥I);F=0B∥I);F=BILsinθB和I夹角为θ电荷放入磁场中,一定受到电场力的作用。
【解析】对A、B、C、D四种情况的金属杆进行受力分析,发现C、D情况下一定不能静止。A可以达到三个共点力的平衡。B也可以,只是要满足F=mg,即斜面的支持力FN为0θ的光滑斜面上,放置一通有电流I,长L质量为m的导体棒,如图试求:
(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向。
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向。
【解析】(1)当安培力F沿斜面向上时最小,此时F=mgsinθ=BIL,解得B=mgsinθ/IL。
B的方向垂直与斜面向上。
(2)当安培力方向向上,且F=mg=BIL时,斜面与导体棒之间无压力,则B=mg/IL。B的方向水平向左。
3、如图所示,两平行光滑导轨相距为0.2m,处于一匀强磁场中。金属棒MN的质量为m=10-2kg,电阻R=8Ω,水平放置在导轨上并与导轨接触良好。匀强磁场的磁感应强度B大小为0.8T,方向竖直向下。电源电动势E为10V,内阻r=1Ω.当开关S闭合时,MN处于静止状态.(设θ=45,g = 10m/s2) 求:
(1)金属棒MN受到的安培力多大?
(2)变阻器R1此时的电阻值为多少?
【解析】(1)从金属棒的截面如图所示,由左受定则判断安培力方向水平向左,由力的平衡知:F=mgtanθ。
代入数据解得:F=10-2×10×1=0.1N。
(2)由F=BIL 和I=E/ (R1+R+r) 联立
代入数据解得:R1=7Ω。
【点评】本题第(1)问中的安培力方向的判断是关键。要能将立体图转化为平面图进行分析,看截面图最简单。第(2)问中应用了闭合电路欧姆定律,这也是磁场中安培力与闭合电路结合的例子。
三、安培力与运动问题
1、如图所示,有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方,导线可以自由移动,当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流是时,有关直导线运动情况的说法中正确的是(从上往下看)( C )
A....B⊥对电流元有安培力的作用,如图所示。两处的电流元分别受到了向外和向里的安培力F作用。因此,俯视看的话,导线逆时针转动。当导线转动到与水平面垂直时,看到的是导向的横截面,通以向里的电流,则受到的安培力向下,即导线会向下靠近磁铁。
【点评】这里用到了电流元法和特殊位置法。
2、如图所示,将通电线圈悬挂在磁铁N极附近,磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内,且磁铁的轴线经过线圈圆心。线圈将( A )
A..C..
A..C..1、条形磁铁平放于水平桌面上,在它的正中央上方固定一根直导线,导线与磁场垂直,现给导线中通以垂直于纸面向外的电流,则下列说法正确的是A.磁铁对桌面的压力减小
B.磁铁对桌面的压力增大
C.磁铁对桌面的压力不变
D.以上说法都不可能
【】通电导线置于条形磁铁上方使通电导线置于磁场中如图1所示,由左手定则判断通电导线受到向下的安培力作用由牛顿第三定律可知,力的作用是相互的,磁铁对通电导线有向下作用的同时,通电导线对磁铁有反作用力,作用在磁铁上,方向向上,如图。对磁铁做受力分析,由于磁铁始终静止,无通电导线时,=mg,有通电导线后+F=mg,=mg-F,磁铁对桌面压力减小,选A。2、如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在它的左上方固定一直导线,导线与磁场垂直,若给导线通以垂直于纸面向里的电流,则( A )
A....1、如图通电直导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中,其中c点的磁感应强度为零则( A )
A.a点的磁感应强度为2B
B.电流方向为垂直纸面向外
C.d点的磁感应强度为2B
D.以上说法都是错误的
【解析】分析C点磁场分布情况知,C点有匀强磁场B,还有通电导线的电流I产生的磁场B/,且B=B/。
根据C点的磁感应强度B/方向可以判断出,中间通电导线电流I方向为向里。则a、b、c、d四点的磁场分布情况如图。可见在a点的磁感应强度为B+B/=2B,方向水平向右。而b和d点的磁感应强度为B。
【点评】磁场和电场具有相似的性质,电场强度E和磁感应强度B都是矢量,可以进行合成和分解。本题的磁场即匀强磁场和电流磁场的叠加。
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