人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 本章整合 (2).ppt

本课结束本章整合第一章内容索引知识网络·系统构建重点题型·归纳剖析知识网络·系统构建本章知识可分为两个组成部分。第一部分,磁场对通电导线的作用力及其应用;第二部分,磁场对运动电荷的作用力及其应用。一、磁场对通电导线的作用力及其应用二、磁场对运动电荷的作用及其应用洛伦兹力重点题型·归纳剖析一安培力作用下导体运动的判断1.五种常用方法电流元法把整段导线分为许多段直电流元,先用左手定则判断每段电流元受力的方向,然后判断整段导线所受合力的方向,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体或多个环形电流,反过来等效也成立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(如转过90°),然后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;两不平行的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作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向2.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,此类问题可按下列步骤进行分析:(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。【例题1】如图所示,把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁体磁极的正上方,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,同时上升答案:C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,根据左手定则知其受力方向垂直于纸面向外;右端一段所在处的磁场方向斜向下,受力方向垂直于纸面向里。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选项正确。【变式训练1】如图所示,将通电直导线AB用细线悬挂在电磁铁的正上方,直导线可自由转动,则接通开关S的瞬间()A.A端向上运动,B端向下运动,悬线拉力不变B.A端向下运动,B端向上运动,悬线拉力不变C.A端向纸外运动,B端向纸内运动,悬线拉力变小D.A端向纸内运动,B端向纸外运动,悬线拉力变大答案:D解析:当开关S接通时,根据安培定则知电磁铁附近磁感线的分布如图所示,由左手定则知通电直导线此时A端受力指向纸内,B端受力指向纸外,故导线将转动,由特殊位置法知当导线转到与磁感线垂直时,整个导线受到的安培力方向竖直向下,故悬线拉力变大,D正确。二安培力作用下导体的状态分析1.通电导体在安培力的作用下可以处于平衡状态,也可以处于运动状态。正确对导体受力分析,是解决力学问题的关键。受力分析的一般思路:(1)明确研究对象,这里的研究对象一般是通电导体。(2)受力分析的顺序:按重力、弹力、摩擦力的顺序进行,最后分析安培力。(3)分析安培力时要注意磁场方向、电流方向,正确使用左手定则。(4)正确画出导体的受力分析图,必要时画出侧视图、俯视图等。(5)用平衡条件或动力学知识列式求解。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,一般要求出导体与磁场垂直的方向的长度,即有效长度。【例题2】如图所示,质量m=0.1kg的直导体棒静止于倾角为30°的斜面上,导体棒长度l=0.5m,垂直于纸面。通入垂直于纸面向里的电流,电流大小I=2A,整个装置处于磁感应强度B=0.5T、方向竖直向上的匀强磁场中。g取10m/s2。?(1)求导体棒所受安培力的大小和方向。(2)求导体棒所受静摩擦力的大小和方向。答案:(1)0.5N水平向右(2)0.067N沿斜面向上解析:解决此题的关键是分析导体棒的受力情况,明确各力的大小和方向。(1)安培力F安=IlB=2×0.5×0.5N=0.5N由左手定则可知安培力的方向水平向右。(2)建立如图所示的坐标系,分解重力和安培力。?在x轴方向上,设导体棒所受的静摩擦力大小为Ff,方向沿斜面向下。在x轴方向上有mgsinθ+Ff=F安·cosθ解得Ff=-0.067N,负