磁场对电流的作用学案Word文档

第二讲：磁场对电流的作用学案知识梳理：1．安培力(1)定义：磁场对的作用力称为安培力，公式：F=．2．安培力方向的判断⑴左手定则：伸开左手，使大拇指与其余四个手指，并且与手掌在同一个平面上，把手放入磁场中，让磁感线穿过掌心，并且使四个手指指向的方向，那么大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中所受的方向．特点:FB，FI，即F垂直于所决定的平面例1．如图所示的各图中，表示通电直导线在匀强磁场中所受磁场力的情况，其中磁感强度B、电流I、磁场力F三者之间的方向关系不正确的是()变式1（2009年海南物理）一根容易形变的弹性导线，两端固定。导线中通有电流，方向如图中箭头所示。当没有磁场时，导线呈直线状态：当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是例2．如图所示，两根相互平行放置的长直导线a和b通有方向相反的电流，且Ia=2Ib，则a、b两导线将相互_______（吸引或排斥），若a导线受到作用力大小为F，则b导线受到的作用力大小为______；变式2．在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图。过c点的导线所受安培力的方向A．与ab边平行，竖直向上B．与ab边平行，竖直向下C．与ab边垂直，指向左边D．与ab边垂直，指向右边变式3.有两个相同的圆形线圈,通以大小不同但方向相同的电流,如图所示,两个线圈在光滑的绝缘杆上的运动情况是：A.互相吸引,电流大的加速度较大B.互相排斥,电流大的加速度较大C.互相吸引,加速度相同D.以上说法都不正确例3．在图所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线MM'与NN'，之间的安培力的大小为af、bf，判断这两段导线（）A.相互吸引，af＞bfB.相互排斥，af＞bfC.相互吸引，af＜bfD.相互排斥，af＜bf结论：用“同向电流相，反向电流相”。（适用于通电直导线和环形电流）3.安培力的大小：(1)当通电导线与磁场方向时（即=900），安培力有最值，Fmax=；(2)当通电导线与磁场方向时，（即=00），安培力有最值，Fmin=N；(3)0°＜＜90°时，安培力F=（介于和之间）。说明：L为导线的长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端；如图11-1-3所示，几种有效长度：特别提醒在用F=BIL计算安培力时一定要明确该公式是在I垂直于B的条件下才可使用,式中的L为有效长度。当电流同时受到几个安培力时，则电流所受的安培力为这几个安培力的矢量和。例4、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∠abc=∠bcd=1350。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)IBLＢ．方向沿纸面向上，大小为(21)IBLＣ．方向沿纸面向下，大小为(21)IBLＤ．方向沿纸面向下，大小为(21)IBL(4)根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有力.的作用。例5．如图11.5-11所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则A．磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用B．磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用C．磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用D．磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用题型一：安培力作用下导线的转动例6．如图11-2-7所示，把轻质线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线圈内通过图示的方向的电流时，线圈将怎样运动？图11.5-11例7．如图11-2-8所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（）A．顺时针转动，同时下降B．顺时针转动，同时上升C．逆时针转动，同时下降D．逆时针转动，同时上升小结：安培力作用下通电导体运动方向的判断常用方法有：题型二：安培力作用下导线的平衡问题例8.如图11-1-6所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒．在导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是A.ILmgBsin，方向垂直斜面向下B.ILmgBsin，方向垂直斜面向上C．ILmgBcos，方向垂直斜面向下D．ILmgBcos，方向垂直斜面向上变式8.在两个倾角均为α光滑斜面上，放有一个相同的金属棒，分别通有电流I1和I2，磁场的磁感强度大小相同，方向如图中所示，两金属棒均处于平衡状态，则两种情况下的电流强度之比I1：I2为多少？例9．（2008北京海淀）如图20所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37º，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直遇导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源．现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2．已知sin37º=0.60，cos37º=0.80，求：（1）通过导体棒的电流；（2）导体棒受到的安培力大小；（3）导体棒受到的摩擦力．题型三：安培力作用下的加速运动例10.如图所示，水平放置的光滑的金属导轨M、N，平行地置于匀强磁场中，间距为d，磁图11-1-20RθθabErB场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面夹为，金属棒ab的质量为m，放在导轨上且与导轨垂直。电源电动势为E，定值电阻为R，其余部分电阻不计。则当电键闭合的瞬间，棒ab的加速度为多大？变式10．(2007海南高考)据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示．炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离10.0wm，导轨长Ｌ＝5.0m，炮弹质量kgm30.0．导轨上的电流I的方向如图11-1-9中箭头所示．可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝2.0Ｔ，方向垂直于纸面向里．若炮弹出口速度为smv/100.23，求通过导轨的电流I．忽略摩擦力与重力的影响．[答案]AI5100.6基础过关训练1．关于磁感应强度，下列说法中正确的是（）A．由B=F/IL可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场B．通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强C．在确定的磁场中，同一点的B是确定的，不同点的B可能不同，磁感线密的地方B大些，磁感线疏的地方B小些．D．磁感应强度的方向总是与该处电流受力方向相同2、把电流强度均为I，长度均为L的两小段通电直导线分别置于磁场中的1、2两点处时，所受磁场力的大小分别为F1和F2，已知1、2两点磁感应强度的大小B1＜B2，则（）A．B1=F1/ILB．B2=F2/ILC．F1＜F2D．以上都不对3．如图5所示，带负电的橡胶环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是()A．N极竖直向下B．N极竖直向上C．N极沿轴线向左D．N极沿轴线向右4．如图11-1-19所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近，磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心．线圈将（）A．转动同时靠近磁铁B．转动同时离开磁铁C．不转动只靠近磁铁D．不转动只离开磁铁5．两条直导线相互垂直，如图6所示，但相隔一个小距离，其中AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流电流按图所示方向通入两条导线时，CD导线将（）A．逆时针方向转动，同时离开导线ABB．顺时针方向转动，同时离开导线ABC．逆时针方向转动，同时靠近导线ABD．顺时针方向转动，同时靠近导线AB6．（2007上海调研）如图11-1-17，A为螺线管，B为铁芯，C为套在铁芯B上的绝缘磁环，现将A、B、C放置在天平的左盘上，当A中通有电流I时，C悬停在A的上方，天平保持平衡；当调节滑动变阻器，使A中的电流增大时，绝缘磁环C将向上运动，在绝缘磁环C上升到最高点的过程中，若不考虑摩擦及空气阻力的影响，下列说法中正确的是（）A．天平仍然保持平衡B．天平左盘先下降后上升C．天平左盘先上升后下降D．绝缘磁环速度最大时，加速度也最大7．如图11-1-14所示，在磁场中的同一位置，先后放入长度相等的两根直导线a和b，a、b导线的方向均与磁场方向垂直，但两根导线中的电流大小不同，下列图像中表示出导线所受的磁场力F与通过导线电流强度I的关系．a、b各自有一组F、I的数据，在图像中各描出一个点．下列图像中正确的是（）8．如图3所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小相同.其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向内，每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用.则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法正确的是（）A.导线a所受合力方向水平向右B.导线c所受合力方向水平向右C.导线c所受合力方向水平向左D.导线b所受合力为零9．如图11-1-18所示，两根相互平行放置的长直导线a和b通有大小相等、方向相反的电流，a受到磁场力的大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2.则此时b受到的磁场力大小为()A．F2B．F1-F2C．F1+F2D．2F1-F210．图4为一测定磁感应强度B的实验装置，天平右端挂一矩形线圈，其匝数为5匝，底边cd长20cm，放在待测匀强磁场中，设磁场方向垂直于纸面向里，当线圈中通入如图方向的电流I＝100mA时，天平平衡，如电流方向相反，则要在天平左盘加质量m＝8.2g砝码才能平衡，则磁感应强度B的量值为（）A．0．2TB．0．4TC．0．8TD．1．2T11．（2007潮州二模）如图2所示，在两个倾角均为α的光滑斜面上均水平放置一相同的金属棒，棒中通以相同的电流，一个处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B1，另一个处于垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B2，两金属棒均处于静止状态，则B1、B2大小的关系为（）A．B1︰B2=1︰cosαB．B1︰B2=1︰sinαC．B1︰B2=cosα︰1D．B1︰B2=sinα︰113．在倾角为α的光滑斜面上，置一通有电流为I、长为L、质量为m的导体棒，如图所示，试问：（1）欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向.（2）欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向.（3）分析棒有可能静止在斜面上且要求B垂直L，应加外磁场的方向范围.α╮