安培力作用下的力电综合问题公开课.docx

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1、安培力作用下的力电综合问题安培力和重力、弹力、摩擦力一样,会使通电导体在磁场中平衡、转动、加速,也会 涉及做功问题.解答时一般要用到动能定理、能量守恒定律等.1 .周期性变化的安培力做功问题典例1 (多项选择)如图甲所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L,其间有竖直向 下的匀强磁场,磁感应强度为R垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒.从,=0时刻起, 棒上有如图乙所示的持续交变电流/,周期为T,最大值为小,图甲中/所示方向为电流正 方向.那么金属棒()A. 一直向右移动B.速度随时间周期性变化C.受到的安培力随时间周期性变化D.受到的安培力在一个周期内做正功解析:选ABC.由左手定那么可知,

2、金属棒一开始向右做匀加速运动,当电流反向以后, 金属棒开始做匀减速运动,经过一个周期速度变为0,然后重复上述运动,所以选项A、B 正确;安培力方=夕北,由图象可知前半个周期安培力水平向右,后半个周期安培力水平向 左,不断重复,选项C正确;一个周期内,金属棒初、末速度相同,由动能定理可知安培 力在一个周期内总功为零,选项D错误.2 .电磁炮中的功能关系典例2 电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如下图,利用这种装置可以把质 量为2.0 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6 km/s.假设这种装置的轨道宽2 m,长为100 m,通过的电流为10 A,求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度大小和磁场力

3、的最大功率.(轨 道摩擦不计)GI_J解析:电磁炮在安培力的作用下,沿轨道做匀加速运动.因为通过100 m的位移加速至 6 km/s,利用动能定理可得尸安5 =人&,即 BILs=mv2Q代入数据可得5=18 T.运动过程中,磁场力的最大功率为P=Fvm=BILvm=2.16X106 W.答案:18 T 2.16X106 W典例33 .安培力作用下的平抛问题如下图,在水平放置的光滑平行导轨一端架着一根质量m=0.04 kg的金属棒导轨另一端通过开关与电源相连.该装置放在高入=20 cm的绝缘垫块上.当有竖直向下的匀强磁场时,接通开关金属棒必会被抛到距导轨右端水平位移s=100 cm处.试求开关接通后安培力对金属棒做的功.(g取10 m/s2)解析:在接通开关到金属棒离开导轨的短暂时间内,安培力对金属棒做的功为W, 由动能定理得:W=kmv2设平抛运动的时间为那么竖直方向:水平方向:s=vt联立以上三式解得:W=0.5J.答案:0.5 J【反思领悟】安培力做功的特点和实质安培力做功与路径有关,这一点与电场力不同.安培力做功的实质是能量转化.安培力做正功时,将电源的能量转化为导体的机械能或其他形式的能.安培力做负功时,将机械能转化为电能或其他形式的能.

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