人教版高考物理一轮总复习精品课件 第11章 磁场 安培力与洛伦兹力 第1讲 磁场 磁场对通电导线的作用力.ppt

2.几种判定方法【典例3】一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方,如图所示,如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流,则关于导线ab受磁场力后的运动情况,下列说法正确的是()A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管思维点拨直导线所在位置的磁场方向:左半部分磁场方向斜向上,右半部分磁场方向斜向下。D解析:方法一:电流元法由安培定则可判定通电螺线管产生的磁场方向,导线等效为Oa、Ob两电流元,由左手定则可判定两电流元所受安培力的方向,如图所示,所以从上向下看导线逆时针转动;当转过90°时再用左手定则可判定导线所受磁场力向下,即导线在逆时针转动的同时还要靠近螺线管,选项D正确。方法二:结论法结论1:两电流相互平行时无转动趋势,电流方向相同时相互吸引,电流方向相反时相互排斥。结论2:两电流不平行时,将发生转动,有转到两电流相互平行且方向相同的趋势。通电螺线管上部离导线近,所以只考虑这部分电流与导线的作用,此时螺线管相当于垂直纸面向里的直导线,由结论2可知导线ab受磁场力后(从上向下看)逆时针转动,又由结论1可知转动后的导线ab靠近螺线管,选项D正确。特别提醒(1)同一问题可以用多种判断方法分析,可以根据不同的题目选择恰当的判断方法。(2)同一导体在安培力作用下,运动形式可能会发生变化,要根据受力情况进行判断。训练突破3.一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B解析:方法一:(电流元分析法)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均指向纸外,下半部分电流元所受安培力均指向纸内,因此从左向右看线圈L1将顺时针转动。方法二:(等效分析法)把线圈L1等效为小磁针,该小磁针刚好处于环形电流I2的中心,小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向,由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上,而L1等效成小磁针后,转动前,N极指向纸内,因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上,所以从左向右看,线圈L1将顺时针转动。方法三:(结论法)环形电流I1、I2之间不平行,由于两不平行的电流的相互作用,则两环必有相对转动,直到两环形电流同向平行为止,据此可得,从左向右看,线圈L1将顺时针转动。能力形成点4与安培力有关的力学综合——规范训练整合构建1.与安培力有关的力学问题与其他力学问题一样,受力分析是关键。利用左手定则正确分析安培力的方向,用安培力公式正确求解其大小,根据平衡条件或牛顿第二定律列方程求解。2.将三维图转换为二维平面图,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4】(12分)如图所示,水平导轨间距l=0.5m,导轨电阻忽略不计;导体棒ab的质量m=1kg,电阻R0=0.9Ω,与导轨接触良好;电源电动势E=10V,内阻r=0.1Ω,电阻R=4Ω;外加匀强磁场的磁感应强度B=5T,方向垂直于ab,与导轨平面成夹角α=53°;ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),定滑轮摩擦不计,线对ab的拉力为水平方向,重力加速度g取10m/s2,ab处于静止状态。已知sin53°=0.8,cos53°=0.6。求:(1)通过ab的电流大小和方向;(2)ab受到的安培力大小;(3)重物重力G的取值范围。思维点拨(1)根据闭合电路欧姆定律求电流大小,再由安培力公式求安培力大小。(2)对导体棒受力分析,根据最大摩擦力向右和向左确定重力的取值范围。解析:(1)根据闭合电路欧姆定律,通过ab的电流=2A(2分)方向为a到b。(1分)(2)由安培力公式得F=BIl=5N。(2分)(3)当最大静摩擦力方向向左时,导体棒ab受力如图所示根据平衡得Ffm=μ(mg-Fcos53°)=3.5N(2分)当最大静摩擦力方向向左时FT=Fsin53°+Ffm=7.5N(2分)当最大静摩擦力方向向右时FT=Fsin53°-Ffm=0.5N(2分)所以0.5N≤G≤7.5N。(1分)答案:(1)2Aa到b(2)5N(3)0.5N≤G≤7.5N方法技巧安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路??训