习题课1　安培力作用下的运动和平衡问题 教学课件.ppt

第一章安培力与洛伦兹力*返回导航下一页上一页物理第一章安培力与洛伦兹力习题课1安培力作用下的运动和平衡问题01典题分类讲练结合02分层演练素养达标题型一安培力作用下的运动问题?分析导体在磁场中运动的常用方法电流元法把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断每段电流元所受安培力的方向，然后判断整段导线所受安培力的方向，从而确定导线运动方向等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流(反过来等效也成立)，然后根据磁体间或电流间的作用规律判断特殊位置法通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向结论法两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；不平行的两直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的反作用力，从而确定磁体所受合力及其运动方向【例1】(多选)(2022·黑龙江鹤岗一中期末)如图所示，两个完全相同、所在平面互相垂直的导体圆环P、Q中间用绝缘细线连接，通过另一绝缘细线悬挂在天花板上，当P、Q中同时通有图示方向的恒定电流时，关于两圆环的转动(从上向下看)以及细线中张力的变化，下列说法正确的是()A．P顺时针转动，Q逆时针转动B．P逆时针转动，Q顺时针转动，转动时两细线张力均不变C．P与天花板连接的细线张力不变D．P与天花板连接的细线和与Q连接的细线张力均增大√√[解析]根据安培定则，P产生的磁场的方向垂直于纸面向外，Q产生的磁场水平向右，根据同名磁极相互排斥的特点，P将顺时针转动，Q逆时针转动；转动后P、Q两环靠近部分的电流的方向相同，所以两个圆环相互吸引，两环间细线张力减小。由整体法可知，P与天花板连接的细线张力总等于两环的重力之和，大小不变，A、C正确。【例2】(2022·江西上饶中学高二上月考)如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直。给导线通以垂直于纸面向里的电流，用FN表示磁铁对桌面的压力，用Ff表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前相比较()A．FN减小，Ff＝0B．FN减小，Ff≠0C．FN增大，Ff＝0D．FN增大，Ff≠0√[解析]条形磁铁在其正中央的上方处产生的磁场方向水平向左，则通电导线所受安培力方向竖直向上；根据牛顿第三定律知，通电导线对磁铁的作用力方向竖直向下，则导线通电后与通电前相比较，磁铁对桌面的压力增大，桌面对磁铁的摩擦力仍为零，故C正确。[针对训练1]如图所示，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。中间一段开始时电流方向与磁场方向一致，不受力；左端一段所在处的磁场方向斜向上，根据左手定则其受力方向向外；右端一段所在处的磁场方向斜向下，其受力方向向里。当转过一定角度时，中间一段电流不再与磁场方向平行，由左手定则可知其受力方向向下，所以从上往下看导线将一边逆时针方向转动，一边向下运动，C正确。题型二安培力作用下的平衡问题?安培力作用下的平衡问题的解题步骤(1)若是立体图，则必须先将立体图转换为平面图；(2)对物体受力分析，要注意安培力方向的确定；(3)根据平衡条件或物体的运动状态列出方程；(4)如果用到其他规律，如闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律、能量的转化与守恒等，也要列出相应的方程；(5)解方程求解并验证结果。【例3】如图所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电源内阻不计，问：若导线光滑，电源电动势E多大才能使导体杆静止在导轨上？[针对训练2](多选)(2022·唐山市高二期末)如图所示，金属杆ab的质量为m，长为l，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成θ角斜向上，结果ab静止于水平导轨上。则()?A．金属杆ab受到的安培力大小为BIlsinθB．金属杆ab受到的安培力大小为BIlC．金属杆ab受到的摩擦力大小为BIlsinθD．金属杆ab对导轨的压力大小为BIlcosθ√√解析：对金属杆受力分析如图，金属杆跟磁场垂