人教版高考物理一轮总复习精品课件 第十章 磁场 第1节 磁场的描述 磁场对电流的作用.ppt

答案C考点三安培力作用下通电导体的平衡问题求解安培力作用下通电导体的平衡问题的关键是将三维图转化为二维平面图,即通过画俯视图、剖面图、侧视图等,将立体图转换为平面受力图。【典例突破】典例3.(2021广东梅州高三二模)如图所示,空间中存在垂直导轨平面向下的匀强磁场,两平行光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上,导轨电阻不计,劲度系数为k的轻质弹簧上端固定,下端与质量为m的水平直导体棒ab中点相连,弹簧与导轨平面平行并始终与棒垂直,导体棒垂直跨接在两导轨上,接通电源后导体棒保持静止,弹簧处于原长状态。把电源极性调转,用外力使导体棒沿斜面往下平移x(弹性形变范围内),重新接通电源并撤掉外力,ab棒依然保持静止,则x为()思维点拨选导体棒为研究对象,画侧视图,受力分析,注意电流方向相反,安培力方向相反,根据平衡条件列方程求解。答案C解析接通电源后导体棒保持静止,弹簧处于原长状态,受力情况如图甲所示,根据平衡条件有mgsinθ=BIl;把电源极性调转,用外力使导体棒沿斜面往下平移x(弹性形变范围内),重新接通电源并撤掉外力,ab棒依然保持静止,受力情况如图乙所示,根据平衡条件有mgsinθ+BIl=kx。联立解得考题点睛考点考向点睛安培力作用下导体棒平衡问题方法:易错:注意分析由电流或磁场方向改变,会引起安培力方向改变【对点演练】8.(2021重庆适应性测试)如图所示,两根相同的竖直悬挂的弹簧,上端固定,下端连接一质量为40g的金属导体棒。部分导体棒处于边界宽度为d=10cm的有界匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里。导体棒通入4A的电流后静止时,弹簧伸长量是未通电时的1.5倍。若弹簧始终处于弹性限度内,导体棒一直保持水平,则磁感应强度B的大小为(重力加速度g取10m/s2)()A.0.25T B.0.5T C.0.75T D.0.83T答案B解析未通电时,导体棒的重力与两弹簧的弹力相等,根据平衡条件可知mg=2kx,通电后,通过导体棒的电流方向为从右向左,根据左手定则可知安培力竖直向下,根据平衡条件可知mg+BId=2k×1.5x,两式相比得9.(2021湖南衡阳高三二模)如图所示,在匀强磁场区域内有一倾角为θ的光滑斜面,在斜面上水平放置一根长为L、质量为m的导线,通以如图所示方向的电流I时,通电导线能静止在斜面上,重力加速度为g,下列说法正确的是()答案D解析导线所受的安培力若垂直于斜面向下,则导线合力不能为0,导线不能静止,故A错误;若磁场方向竖直向上,则安培力方向水平向左,导体棒不能静止,故B错误;若磁场方向水平向左,则安培力方向竖直向下,导体棒不能静止,故C错误;根据重力、支持力、安培力三力平衡可知,当安培力方向沿斜面向上时,即磁场方向垂直于斜面向下时,安培力最小,此时磁感应强度最小,故有mgsinθ=BIL,解得,故D正确。10.(2021河北保定高三一模)如图所示,光滑平行的金属导轨放置在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,导轨平面与水平面夹角为α,质量为m的金属杆垂直导轨放置,通以电流I时恰能保持静止状态。已知重力加速度为g,下列说法正确的是()答案D解析对金属杆受力分析,金属杆受到向下的重力mg,垂直于导轨向上的支持力FN,安培力BIL的方向应该水平向左,这样金属杆才可以受力平衡,保持静止状态。安培力BIL的方向水平向左,磁场的方向竖直向上,根据左手定则可得,电流的方向从A流向B,根据受力平衡可得,FNsinα=BIL,FNcosα=mg,解得金属杆长度为,故D正确。考点四安培力作用下导体的运动问题[师生共研]1.判定导体运动情况的基本思路判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势,首先必须弄清楚导体所在位置的磁感线分布情况,然后利用左手定则准确判定导体的受力情况,进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。2.安培力下导体运动情况判断的常用方法【典例突破】典例4.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,如图所示。当两线圈中通以图示方向的电流时,从左向右看,线圈L1将()A.不动 B.顺时针转动C.逆时针转动 D.在纸面内平动思维点拨应用电流元法、等效法等进行分析。答案B解析方法一(电流元法):把线圈L1沿水平转动轴分成上、下两部分,每一部分又可以看成无数段直线电流元,电流元处在L2产生的磁场中,根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上,由左手定则可得,上半部分电流元所受安培力方向均指向纸外,下半部分电流元所受安培力方向均指向纸内,