(浙江專用)學(xué)年高中物理第三章磁場習(xí)題課安培力的綜合應(yīng)用課件新人教版選修3_1

1、課堂互動學(xué)習(xí)I基礎(chǔ)Sils堂互動營習(xí)題課 安培力的綜合應(yīng)用研究學(xué)考明確要求知識內(nèi)容安培力的綜合應(yīng)用考試要求學(xué)考C選考d基本要求發(fā)展要求會利用安培力公式并能綜合力學(xué)其它規(guī)律，解決 簡單力學(xué)問題。利用安培力公式，綜合力學(xué)和電學(xué)規(guī)律求解力學(xué)與電學(xué)綜合 問題。說明解決力學(xué)綜合問題只限于所受各力在一條直線上或相互垂直 的情形。知識點一安培力作用下物體運動方向的判斷 方法基礎(chǔ)梳理通電導(dǎo)體在磁場中的運動實質(zhì)是通電導(dǎo)線在磁場中受到安培力作用的運動。(1)電流元法 即把整段通電導(dǎo)體等效為多段直線電流元，運用左手定則判 斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段通電 導(dǎo)體所受合力的方向。(2)特殊位置法 把

2、通電導(dǎo)體或磁鐵放置到一個便于分析的特殊位置后再判斷 所受安培力方向，從而確定運動方向。(3)等效法 環(huán)形導(dǎo)線和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵。條形磁鐵也 可等效成環(huán)形導(dǎo)線或通電螺線管。通電螺線管也可以等效成 很多匝的環(huán)形導(dǎo)線來分析。(4)利用結(jié)論法 兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流相互吸引，反向 電流相互排斥; 兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同的趨 勢。 轉(zhuǎn)換研究對象法 因為電流之間，電流與磁體之間的相互作用滿足牛頓第三定 律。定性分析磁體在電流磁場作用下受力和運動時，可先分 析電流在磁體的磁場中受到的安培力，然后由牛頓第三定律, 再確定磁體所受電流的作用力。典例精析【例1】

3、如圖1所示，兩條導(dǎo)線相互垂直，但相隔一段距離,其中固定，CD能自由活動，當(dāng)電流按圖示方向通入兩條導(dǎo)線時，導(dǎo)線CD將（從紙外向紙里看） 順時針方向轉(zhuǎn)動同時靠近導(dǎo)線AB 逆時針方向轉(zhuǎn)動同時離開導(dǎo)線AB 順時針方向轉(zhuǎn)動同時離開導(dǎo)線AB 逆時針方向轉(zhuǎn)動同時靠近導(dǎo)線ABA.B.C.D.一1=A1CDB( )圖1解析 根據(jù)電流元分析法,把導(dǎo)線仞等效成CO、OD兩段導(dǎo)線。由安培定則畫出CO、OD所在位置由AB導(dǎo)線中電流所產(chǎn)生的磁場方向,由左手定則可判斷CO、OD受力如圖甲所示,可見導(dǎo)線仞逆時針轉(zhuǎn)動。 4 x xX f 1C.OxDxJBX x 甲DLtC乙由特殊位置分析法,讓CD逆時針轉(zhuǎn)動90。f如圖乙所示

4、,并 畫出仞此時位置AB導(dǎo)線中電流所產(chǎn)生的磁感線分布f據(jù)左 手定則可判斷仞受力垂直于紙面向里,可見導(dǎo)線CD靠近導(dǎo) 如”故選項D正確。答案D規(guī)律總結(jié)通電導(dǎo)體在非勻強磁場中受力運動的判斷：不管是通電導(dǎo)體 還是磁體,對另一通電導(dǎo)體的作用都是通過磁場來實現(xiàn)的， 因此必須要清楚導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況,然后結(jié)合左 手定則準(zhǔn)確判斷導(dǎo)體的受力情況或?qū)⒁l(fā)生的運動。即學(xué)即練1.如圖2所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面。當(dāng)線 圈內(nèi)通以圖示方向的電流（從右向左看沿逆時針方向）后,線圈的運動情況是/ / / /A.線圈向左運動B.線圈向右運動C.從上往下看順時針

5、轉(zhuǎn)動D.從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動電流相吸引 異向電流相排斥”SN解析 將環(huán)形電流等效成小磁針,如圖所示,根據(jù)異名磁極 相吸引知,線圈將向左運動,也可將左側(cè)條形磁鐵等效成環(huán) 形電流 根據(jù)結(jié)論“同向 也可判斷出線圈向左運動,選項A正確。答案A知識點二；安培力作用下的導(dǎo)體平衡基礎(chǔ)梳理1解決安培力作用下的平衡與解一般物體平衡方法類似, 只是多畫出一個安培力。一般解題步驟為：(1) 明確研究對象;(2) 先把立體圖改畫成平面圖，并將題中的角度、電流的 方向、磁場的方向標(biāo)注在圖上；(3) 正確受力分析，然后根據(jù)平衡條件：F合=0列方程求解。2.分析求解安培力時需要注意的問題(1)首先畫出通電導(dǎo)體所在處的磁感線

6、的方向，再根據(jù)左 手定則判斷安培力方向；(2)安培力大小與導(dǎo)體放置的角度有關(guān)，只要求導(dǎo)體與磁 場垂直的情況，其中E為導(dǎo)體垂直于磁場方向的長度，為 有效長度。典例精析【例2如圖3所示，PQ和MN為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌,相距=lm P、M間接有一個電動勢為E=6V、內(nèi)阻為尸= 1Q的電源和一只滑動變阻器，導(dǎo)體棒血跨放在導(dǎo)軌上，棒的 質(zhì)量為m=Q,2 kg,棒的中點用細繩經(jīng)定滑輪與一物體相連（繩 與棒垂直），物體的質(zhì)量為M=0.3kg。棒與導(dǎo)軌的動摩擦因數(shù) 為“=0.5（設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，導(dǎo)軌與棒的電阻 不計，g取10 m/s2）,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=2 T,方向豎 直向下，為了

7、使物體保持靜止，滑動變阻器連入電路的阻值不 可能的是（斤圖3A. 2Q B. 4Q 5 Q D 6 2解析對導(dǎo)體棒，若安培力大于拉力，由平衡條件，ILB = fling +Mg,解得/的最大值/=2A,由閉合電路歐姆定律，滑動變阻 器連入電路的阻值最小值為2 Q；若安培力小于拉力，由平衡條 件得，HB+“Mg=Mg,解得/的最小值Z=1A,由閉合電路歐 姆定律，滑動變阻器連入電路的阻值最大值為5 Q；所以滑動變 阻器連入電路的阻值不可能是6Q,選項D正確。答案D即學(xué)即練2.如圖4所示，長為乙、質(zhì)量為加的導(dǎo)體棒用細線懸掛放入某勻 強磁場中，導(dǎo)體棒與磁場方向垂直，當(dāng)導(dǎo)體棒中通過的電流為/時，細線上

8、的拉力恰好為零，問磁感應(yīng)強度B為多大?圖4解析由細線拉力恰好為0可知, =ILB,解得：B=磁場力為：亠噸又因為F/?知識點三安培力和牛頓第二定律的結(jié)合基礎(chǔ)梳理解決安培力作用下的力學(xué)綜合問題，全面受力分析是前提,注意安培力的存在，其次根據(jù)題設(shè)條件明確運動狀態(tài)，再恰 當(dāng)選取物理規(guī)律列方程求解。典例精析【例3 （2018-4月金華十校聯(lián)考）電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進的動能殺傷武器。如圖5為美國試驗所釆用的電磁軌道，該軌道長7.5 m,寬1.5 mo若發(fā)射質(zhì)量為50 g的炮彈 從軌道左端初速為零開始加速，當(dāng)回路中的電流恒為20 A時,最大速度可達3km/s。軌道間所加磁場為勻強磁場，不計

9、空氣 及摩擦阻力。下列說法正確的是（）發(fā)射方向電流流向1=0電流流向圖5A.磁場方向為豎直向下B. 磁場方向為水平向右C. 磁感應(yīng)強度的大小為10吒D. 電磁炮的加速度大小為3X105 m/s2解析 由左手定則知磁場方向應(yīng)豎直向上，A、B均不正確；由 v2=2ax 得 a=M=6Xl()5m/s2, D 不正確；又加=ILB,所以B=1.0X103T, C正確；綜上，正確選項應(yīng)為答案C/?即學(xué)即練3.如圖6所示，在同一水平面的兩導(dǎo)軌相互平行，并處在豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為0.2 T, 根質(zhì)量為0.6 kg,有 效長度為2 m的金屬棒放在導(dǎo)軌上，當(dāng)金屬棒中的電流為5 A時，金屬棒做勻速

10、直線運動；當(dāng)金屬棒中的電流突然增大為8 A時，求金屬棒能獲得的加速度的大小。iii/Ba/b/圖6解析 當(dāng)金屬棒中的電流為5 A時，金屬棒做勻速運動，有MB=f 4LB 當(dāng)金屬棒中的電流為A時，金屬棒能獲得的加速度為,則聯(lián)立解得4=型址=2血$2答案2m/s2學(xué)習(xí)效果評價賽反饋訓(xùn)練;課堂達標(biāo)字i1. （2018 寧波效實中學(xué)期中）如圖7所示，通電導(dǎo)線MN中的 電流保持不變，當(dāng)它在紙面內(nèi)從a位置繞其一端M轉(zhuǎn)至 位置時，通電導(dǎo)線所受安培力的大小變化情況是（）XXXX八bXXXyX X x* X x*XXXXXXT=1 aM I NX X X XXA.變小B.不變C.變大D.不能確定解析 導(dǎo)線轉(zhuǎn)動后

11、電流方向與磁場方向仍然垂直,故安培力 大小不變。答案BIll2. （2018-浙江省五校第一次聯(lián)考）在玻璃皿的中心放一個圓 柱形電極，緊貼邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極，并把它們與 電池的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體，例如鹽水。如果把玻璃皿放在磁場中，如圖8所示，通過所學(xué)的知識可知，當(dāng)接通電源后從上向下看（圖A. 液體將順時針旋轉(zhuǎn)B. 液體將逆時針旋轉(zhuǎn)C. 若僅調(diào)換N、S極位置，液體旋轉(zhuǎn)方向不變D. 若僅調(diào)換電源正、負極位置，液體旋轉(zhuǎn)方向不變解析 以上向下看,導(dǎo)電液體中形成了如圖所示的電流, 由于磁場方向向上,通過左手定則判定,液體將逆時針旋 轉(zhuǎn),選項A錯誤,B正確；由左手定則可判定選項C、

12、D錯誤。答案B3. （2017 4月浙江選考，9）如圖9所示，兩平行直導(dǎo)線cdef豎直放置，通以方向相反大小相等的電流，方兩點位于兩導(dǎo)線所在的平面內(nèi)，則A.方點的磁感應(yīng)強度為零B.導(dǎo)線在點產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里C. c導(dǎo)線受到的安培力方向向右D.同時改變兩導(dǎo)線的電流方向、M導(dǎo)線受到的安培力方向不變圖9解析 根據(jù)右手螺旋定則可知，兩平行直導(dǎo)線通以電流后在處 的磁場方向均為垂直紙面向外，所以選項A錯誤；導(dǎo)線皿在Q 處的磁場垂直紙面向里，導(dǎo)線在G處的磁場垂直紙面向外，且 導(dǎo)線皿在a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大，所以選項B錯誤；根據(jù)安培 定則和左手定則可判斷,方向相反的兩個電流的安培力互相排斥, 所以選項C錯誤；不管電流方向如何，只要電流方向相反，就互 相排斥，選項D正確。答案D4.如圖10所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤，帶有大量均勻分布 的負電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，電流方向如 右圖。當(dāng)圓盤高速繞中心軸OO轉(zhuǎn)動時，通電直導(dǎo)線所受磁場力的方向是A.豎直向上C.水平向里()B.豎直向下D. 水平向外解析由于帶負電的圓環(huán)順時針方向旋轉(zhuǎn),形成的等效電流 為逆時針方向，所產(chǎn)生的磁場方向豎直向上。由左手定則可 判定通電直導(dǎo)線所受安培力的方向水平向里。答案C5.如圖11所示，條形磁鐵平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場垂直，現(xiàn)