物理新学案同步实用课件选修31人教全国通用：第三章 磁场微型专题5.pptVIP

;[学习目标] 1.会用左手定则判断安培力的方向和导体的运动方向. 2.会分析导体在安培力作用下的平衡问题. 3.会结合牛顿第二定律求导体棒的瞬时加速度.;内容索引;重点探究;一、安培力作用下导体运动方向的判断方法;4.利用结论法 (1)两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥； (2)两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势. 5.转换研究对象法 因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律，定性分析磁体在电流产生的磁场中的受力和运动时，可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力.;例1　如图1所示，把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以在空间自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看) A.顺时针方向转动，同时下降 B.顺时针方向转动，同时上升 C.逆时针方向转动，同时下降 D.逆时针方向转动，同时上升;解析　如图所示，将导线AB分成左、中、右三部分.;判断导体在磁场中运动情况的常规思路 不管是电流还是磁体，对通电导体的作用都是通过磁场来实现的，因此，此类问题可按下面步骤进行分析： (1)确定导体所在位置的磁场分布情况. (2)结合左手定则判断导体所受安培力的方向. (3)由导体的受力情况判定导体的运动方向.;解析　由安培定则判断出AB导线右侧的磁场向里，因此环形电流内侧受力向下、外侧受力向上，从左向右看应逆时针方向转动，当转到与AB共面时，AB与环左侧吸引，与环右侧排斥，由于左侧离AB较近，则引力大于斥力，所以环靠近导线AB，故选项C正确.;1.解题步骤 (1)明确研究对象； (2)先把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上； (3)正确受力分析(包括安培力)，然后根据平衡条件：F合＝0列方程求解. 2.分析求解安培力时需要注意的问题 (1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力方向； (2)安培力大小与导体放置的角度有关，但一般情况下只要求导体与磁场垂直的情况，其中L为导体垂直于磁场方向的长度??为有效长度.;例2　如图3所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m的平行导轨上垂直导轨放一质量为0.3 kg的金属棒ab，ab中有由b→a、I＝3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止.求：(g＝10 m/s2);解析　ab棒静止，受力情况如图所示，沿导轨方向受力平衡，;(2)ab棒对导轨的压力.;针对训练2　如图4所示，金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，金属棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是 A.金属棒中的电流变大，θ角变大 B.两悬线等长变短，θ角变小 C.金属棒质量变大，θ角变大 D.磁感应强度变大，θ角变小;解析　选金属棒MN为研究对象，其受力情况如图所示. 根据平衡条件及三角形知识可得tan θ＝ ，所以当金属棒中的电流I、磁感应强度B变大时，θ角变大，选项A正确，选项D错误； 当金属棒质量m变大时，θ角变小，选项C错误； θ角的大小与悬线长短无关，选项B错误.;例3　如图5所示，条形磁铁放在桌面上，一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图所示.则这个过程中磁铁受到的摩擦力(磁铁保持静止) A.为零 B.方向由向左变为向右 C.方向保持不变 D.方向由向右变为向左;解析　首先磁铁上方的磁感线从N极出发回到S极，是曲线，直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，电流的受力由左上方变为正上方再变为右上方，根据牛顿第三定律磁铁受到的力由右下方变为正下方再变为左下方，磁铁静止不动，所以所受摩擦力方向由向左变为向右，B正确.;例4　如图6所示，光滑的平行金属导轨倾角为θ，间距为L，处在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源.电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m、长度为L的导体棒由静止释放，导体棒的两端与导轨接触良好，求导体棒在释放瞬间的加速度的大小.(重力加速度为g);解析　对导体棒受力分析如图所示，导体棒受重力mg、支持力FN和安培力F，由牛顿第二定律得：mgsin θ－Fcos θ＝ma ① F＝BIL ② I＝ ③ 由①②③式可得 a＝gsin θ－ .;达标检测;解析　同向环形电流间相互吸引，虽然两电流大小不等，但根据牛顿第三定律知两铝环间的相互作用力必大小相等