第十五讲磁场对电流的作用学案

泰山文化培训学校物理（高三）学案第十五讲磁场对电流的作用★高考试题回顾：1.（2009年全国Ⅰ卷理综）17.如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且0135abcbcd。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力A.方向沿纸面向上，大小为(21)ILBB.方向沿纸面向上，大小为(21)ILBC.方向沿纸面向下，大小为(21)ILBD.方向沿纸面向下，大小为(21)ILB2.四川卷）20．如图所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面。现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向上运动。若b始终保持静止，则它所受摩擦力可能A．变为0B.先减小后不变C.等于FD．先增大再减小3.（浙江卷）23．如图所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度为L1，垂直纸面的宽度为L2。在膜的下端（图中A处）挂有一平行于转轴，质量为m，长为L3的导体棒使膜绷成平面。在膜下方水平放置一足够大的太阳能光电池板，能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能，并将光能转化成电能。光电池板可等效为一个一电池，输出电压恒定为U，输出电流正比于光电池板接收到的光能（设垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定）。导体棒处在方向竖．直向上．．．的匀强磁场B中，并与光电池构成回路，流经导体棒的电流垂直纸面向外（注：光电池与导体棒直接相连，连接导线未画出）。（1）现有一束平行光水平入射，当反射膜与竖直方向成＝60时，导体棒处于受力平衡状态，求此时电流强度的大小和光电池的输出功率。（2）当变成45时，通过调整电路使导体棒保持平衡，光电池除维持导体棒力学平衡外，还能输出多少额外电功率？★知识归纳总结：1．磁感应强度、磁感线的理解⑴比值法定义：磁感应强度的大小由定义式ILFB求得，但某点的磁感应强度是由磁场本身决定，与检验电流无关。⑵磁感应强度的矢量性：磁感应强度是矢量，磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向。⑶磁感线的特点①磁感线是不存在不相交的闭合曲线。②磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向。OθA泰山文化培训学校物理（高三）学案③磁感线的疏密表示磁场的强弱。2、安培定则，几种典型磁场的磁感线会利用安培定则判断直线电流、环形电流、通电螺线管的磁感线方向；会画上述电流的磁场的磁感线及条形磁铁、蹄形磁铁的磁感线。安培定则的几种使用如下图。3、磁通量⑴表达式BS适用于B与S垂直的情况。⑵在匀强磁场中，若B与S不垂直，B与S夹角为α，则应把S投影到与B垂直的面S上，S与S上穿过的磁感线条数相等，sinBSSB。4．小磁针的指向⑴认清小磁针所在的位置，判断小磁针所在处的磁场方向。⑵小磁针N极所受磁场力的方向与所在处的磁场方向相同。★应用规律方法：一、对磁感应强度的理解磁感应强度ILFB，注意电流垂直于磁场方向放置。某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与检验电流无关。磁感应强度的方向与电流所受力的方向垂直。例1、下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（A．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关二、关于磁通量的计算磁通量表达式BS适用于B与S垂直的情况。在匀强磁场中，若B与S不垂直，B与S夹角为α，则应把S投影到与B垂直的面S上，S与S上穿过的磁感线条数相等，sinBSSB。例2、如图所示，有一四面体OABC处在Ox方向的匀强磁场中，下列关于穿过各个面的磁通量的说法正确的是（）A．穿过AOB面的磁通量为零B．穿过ABC面和BOC面的磁通量相等C．穿过AOC面的磁通量为零D．穿过ABC面的磁通量大于穿过BOC面的磁通量三、安培力的性质和规律①公式F=BIL中L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L泰山文化培训学校物理（高三）学案由始端流向末端．如图所示，甲中：/2ll，乙中：L/=d(直径）＝2R（半圆环且半径为R）②安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心；③安培力做功:做功的结果将电能转化成其它形式的能．例3、如图所示，在光滑的水平桌面上，有两根弯成直角相同金属棒，它们的一端均可绕固定转轴O自由转动，另一端b互相接触，组成一个正方形线框，正方形边长为L，匀强磁场的方向垂直桌面向下，磁感强度为B．当线框中通以图示方向的电流时，两金属棒b点的相互作用力为f此时线框中的电流为多少？解析：四、安培力作用下物体的运动方向的判断例4、如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以如图所示方向电流时（）A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用例5、如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？五、安培力作用下导体棒的平衡问题例6、如图所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B。金属杆长也为L，质量为m，水平放在导轨上。当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止。求：（1）B至少多大？这时B的方向如何？（2）若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？解析：六、安培力的实际应用例7、在原于反应堆中抽动液态金属等导电液时．由于不允许传动机械部分与这些流体相接触，常使用一种电磁泵。图中表示这种电磁泵的结构。将导管置于磁场中，当电流I穿过导电液体时，这种导电液体即被驱动。若导管的内截面积为a×h，磁场区域的宽度为L，磁感强度为B．液态金属穿过磁场区域的电流为I，求驱动所产生的压强差是多大？解析:αα泰山文化培训学校物理（高三）学案★能力强化训练1.安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有N匝，它的下部悬在均匀磁场B内，下边一段长为L，它与B垂直。当线圈的导线中通有电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这时需要在一臂上加质量为m的砝码，才能使两臂再达到平衡。求磁感应强度B的大小。2．如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L，质量为m的通电直导体棒，棒内电流大小为I，方向垂直纸面向外.以水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系.（1）若加一方向垂直斜面向上的匀强磁场，使导体棒在斜面上保持静止，求磁场的磁感应强度多大？（2）若加一方向垂直水平面向上的匀强磁场使导体棒在斜面上静止，该磁场的磁感应强度多大。3．如图所示，MN、PQ为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与地面成30°角固定．N、Q间接一电阻R′=1.0Ω，M、P端与电池组和开关组成回路，电动势E=6V，内阻r=1.0Ω，导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场．现将一条质量m=40g，电阻R=1.0Ω的金属导线置于导轨上，并保持导线ab水平．已知导轨间距L=0.1m，当开关S接通后导线ab恰静止不动．试计算磁感应强度大小。