安培力习题课

1§3.4通电导线在磁场中受到的力第三章磁场第2课时2安培力作用下物体的运动情况分析画出导线所在处的磁场方向确定电流方向根据左手定则确定受安培力的方向根据受力情况判断运动情况31、在垂直纸面向里的匀强磁场B中，有一个垂直磁感线的环形线圈，通有顺时针电流I，如图所示，则下列叙述中正确的是A、环形线圈所受的磁力的合力为零B、环形线圈所受的磁力的合力不为零C、环形线圈有收缩的趋势D、环形线圈有扩张的趋势AD课堂练习42、把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，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IC5电流微元法F方向•BF方向×BIBF特殊位置法分析运动I6SN等效法分析运动NS3、如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现()A．线圈向磁铁平移B．线圈远离磁铁平移C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁电流微元法特殊位置法FFFF•I方向×I方向D7NS等效法：分析运动3、如图两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将：()A、吸引．B、排斥．C、保持静止．D、边吸引边转动．结论法：同向电流互相吸引ANNSS8F′4、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，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BAF9NSF（1）绳子拉力_______(变大,变小,不变)（2）桌面对磁铁的支持力_____（3）桌面对磁铁的摩擦力_____(有,无).变大变小无NSF桌面对磁铁有无摩擦力_____(有,无)方向_________.有水平向右F′f1010、讨论下图中通电导体棒ab在不计重力的情况下，将如何运动？课堂练习此题可以采用电流元法，也可采用等效法．法一：等效法．把通电线圈等效成小磁针．由安培定则，线圈等效成小磁针后，左端是N极,右端是S极，同名磁极相吸斥，线圈向右运动．11法二：电流元法．如图所示，取其中的上、下两小段分析，根据其中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向右运动．【题后反思】在用电流元法分析问题时，要在对称的特殊位置选取电流元．125、如图所示，一条劲度系数较小的金属弹簧处于自由状态，当弹簧通以电流时，弹簧将（）Ａ.纵向收缩，径向膨胀；Ｂ.纵向伸长，径向收缩；Ｃ.纵向收缩，径向收缩；Ｄ.纵向伸长，径向膨胀。A推论分析法SNIB2B1B1B2F2F2SNIB2B1B1B2F2F2SNIB2B1B1B2F2F2SNIB2B1B1B2F2F2SNIB2B1B1B2F2F2SNIB2B1B1B2F2F2SNIB2B1B1B2F2F2F1F1SNIB2B1B1B2F2F2F1F1SNIB2B1B1B2F2F2F1F1SNIB2B1B1B2F2F2F1F1SNIB2B1B1B2F2F2F1F1SNIB2B1B1B2F2F2纵向13变式训练2(2011年哈师大附中高二期中)如图3－4－14所示，两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M和N，通有同向等值电流；沿纸面与直导线M、N等距放置的另一根可自由移动的通电导线ab，则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是()图3－4－14A．沿纸面逆时针转动B．沿纸面顺时针转动C．a端转向纸外，b端转向纸里D．a端转向纸里，b端转向纸外D14如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为0.1kg的金属棒MN，此时弹簧伸长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？MNIB2A，方向从M到N安培力作用下物体的平衡问题15安培力作用下物体的平衡问题【例】在倾斜角为θ的光滑斜面上，置一通有电流I，长为L，质量为m的导体棒，如图所示，在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度B为_________.F×BθFNmgmgθFNFILtanmgBtanmgBILF16引申1：欲使它静止在斜面上,外加磁场的磁感应强度B的最小值为________,方向________.引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压力,外加磁场的磁感应强度B的最小值为_________,方向________.mgFNFθθImgBILmgBmgBILFsinsin方向垂直斜面向上θIFBILmgBmgBIL水平向左17四、安培力作用下的平衡问题1．安培力作为通电导体所受的外力参与受力分析，产生了通电导体在磁场中的平衡、加速及做功问题，这类问题与力学知识联系很紧密，解题时把安培力等同于重力、弹力、摩擦力等性质力；对物体进行受力分析时，注意安培力大小和方向的确定；求解时注意对力学中静力学、动力学及功和能等有关知识的综合应用．182．在安培力作用下的物体平衡的解决步骤和前面学习的共点力平衡相似，一般也是先进行受力分析，再根据共点力平衡的条件列出平衡方程，其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉了安培力．3．与闭合电路欧姆定律相结合的题目，主要应用：(1)闭合电路欧姆定律；(2)安培力公式F＝ILB；(3)物体平衡条件．19特别提醒：(1)安培力作为一种性质力，在受力分析时要单独分析，不可与其他力混为一谈．(2)为方便对问题的分析和便于列方程．在受力分析时先将立体图画成平面图，即面成俯视图、剖面图或侧视图等．201、如图所示，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结果ab静止在水平导轨上。若磁场方向与水平导轨成θ角，求：（1）棒ab受到的摩擦力；（2）棒对导轨的压力。Babθ【答案】（1）Ff=BILSinθ(2)FN=mg+BILCosθ212、如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为45°，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计)θNBGFNF安课堂练习【答案】R=0.2Ω24例5、电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982年，澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度约为2km/s），若轨道宽2m，长为100m，通以恒定电流10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？磁场力的最大功率为多大？（不计轨道摩擦）55T,1.1×107W如图所示，天平右臂下面挂有一个矩形线圈宽为L，共N匝，线圈下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．利用这架天平如何测定磁场的磁感应强度．(1)写出测量方法．(2)磁感应强度的表达式B＝___(用测量的物理量表示)．YPGF勇攀高峰解析：(1)在线圈中通入沿逆时针方向流动的电流I，在天平左右两盘各加质量分别为m1，m2的砝码，天平平衡，由此就可得到磁感应强度的大小．(2)线圈中通入电流I时，由左手定则，线圈底边所受安培力方向竖直向下，由天平平衡得：m1gL′＝(m2g＋NILB)L′，式中L′为天平力臂．解得B＝.答案：(1)见解析(2)如图所示的天平可用来测定磁感应强度B．天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I（方向如图）时，在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡．当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡．由此可知（）A、B的方向垂直纸面向里，大小为(m1-m2)g/NILB、B的方向垂直纸面向里，大小为mg/2nILC、B的方向垂直纸面向外，大小为(m1-m2)g/nILD、B的方向垂直纸面向外，大小为mg/2nIL在倾角为α的光滑斜面上，置一通有电流I，长L，质量为m的导体棒，如图所示，求：（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。（1），垂直于斜面向上。（2）水平向左。（3）首先确定出安培力的方向范围为从竖直向上逆时针旋转到垂直于斜面向下的范围内。所以，磁场方向为从水平向左顺时针旋转到沿斜面向上的∏-θ内。如图所示，两平行光滑导轨相距为L=20cm，金属棒MN的质量为m=10g，电阻R=8Ω，匀强磁场磁感应强度B方向竖直向下，大小为B=0.8T，电源电动势为E=10V，内阻r=1Ω。当电键S闭合时，MN处于平衡，求变阻器的取值为多少?(设θ=45°)