安培力知识要点归纳公开课.docx

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1、一、安培力.安培力:通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力.1 .安培力的计算公式:F=BILsin 0 (。是I与B的夹角);I_LB时,即。=90。,此时安培力有最大值;公式:F=BILI/B时,即。=0。,此时安培力有最小值,F=0;I与B成夹角。时,F=BILSine,安培力F介于0和最大值之 间.2 .安培力公式的适用条件:适用于匀强磁场中.安培力方向的判断一一左手定那么:左手定那么六、安培力作用下物体的运动例题、图示为导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行长直金属 导轨沿水平方向固定,其间安放有一金属滑块(即实验用弹丸).滑块 可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触.电源提供的

2、强大 电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源.滑块被导 轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中,该磁场在滑块所 在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流 的关系为5=以,比例常量左=2.5x10-6 t/a.两导轨内侧间距/=1.5 cm,滑块的质量m=30 g,滑块沿 导轨滑行5 m后获得的发射速度v=3.0 km/s(此过程视为匀加速运 动).求发射过程中电源提供的电流.假设电源输出的能量有4%转换为滑块的动能,那么发射过程中电朗修朗修安培力F的方向:F_L(B,和所在的平面);即既与磁场方向垂直,又与通电导线垂直.但B与I的方向不一定垂直.wvwvwv

3、wvwvwvwvwvwvwv/wwvwvwvwvwvwvwvwwwwvww二、安培力作用下物体的运动方向的判断1.特殊位置法:把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向,从而确定运动方向.2:如下图,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,导线可以自由移动,当导线通过图示方向电流时,导线的运动情况是(从上往下看):()r一1lA.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2.等效法:环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁,条形磁 铁也可等效成环形电流或通电螺线管,通电螺线管也可以等效成很 多匝的环形

4、电流来分析.例3:如下图,通电的线圈放置在水平面上,试分析线圈所受的安培力。拓展:如图4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( )/N SA.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4.利用结论法:两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相 互排斥;两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势.4:如下图,两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同的电流,试分析导线的受力情况八拓展:通电矩形导线框abed与无限长通电直导线MN在同一平面内. 电流方向如下图,ad边与

5、MN平行,关于MN的磁场对线框的作用,以下表达正确的选项是A.线框有两条边所受的安培力方向相同B.线框有两条边所受的安培力大小相同C.线框所受安培力合力向左D.线框所受安培力合力向右5:如下图,两根直导线AB、CD互相垂直,但相隔一小段距 离,其中AB是固定的,CD能自由转动,当电流按图示箭头方向通 过两条导线时,CD导线将如何运动。C t D( ij A有用结论:“同向电流相互吸引,反向电流相排斥申不平行时有转运动到方向相同且相互靠近的趋势。拓展:两根垂直纸面放置的直导线a和b,通有方向如图等值的电流 I. 一根通有方向如图电流II的轻质导线cd与a、b等距沿纸面放 置.那么导线cd运动的情

6、况是()CA.沿逆时针方向转动JL八丫B.沿顺时针方向转动ac端转向纸外,d端转向纸里dC. c端转向纸里,d端转向纸外5.转换研究对象法:因为电流之间,电流与磁体之间相互作用满足 牛顿第三定律,这样,定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的 问题,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由作用力和 反作用力的原理判断例6.如图3所示,条形磁铁放在水平桌面上,其中央正上方固定一 根直导线,导线与磁铁垂直,并通以垂直纸面向外的电流,A.磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用B.磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用C.磁铁对桌面的压力增大,不受桌面摩擦力的作用D.磁铁对桌面的压力增大,受

7、到桌面摩擦力的作用Is图3拓展:条形磁铁放在水平面上,在它的上方偏右处有一根固定的垂 直纸面的直导线,如下图,当直导线中通以图示方向的电流时, 磁铁仍保持静止.以下结论正确的选项是A.磁铁对水平面的压力减小B.磁铁对水平面的压力增大S; | |N?夕,,/ # / 一 /C.磁铁对水平面施加向左的静摩擦力D.磁铁所受的合外力增加三、电流有效长度问题公式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由始端流向末端.如下图,弯曲的导 线ACD的有效长度为/,等于两端点A、D所连直线的长度,安培 力为:F=BIl:xNx X汝:xNx X汝X X XXXX XX例题

8、.如下图,在垂直纸面向里的匀强磁场中,有一段弯成 直角的金属导线abc,且ab二be二Lo,通有电流I,磁场的磁感应强度 为Bx,假设要使该导线静止不动,在b点应该施加一个力F。,那么F。的 方向为; Bx的大小为.XXX CXXXXuXBXXX X 一 LI、左右手定那么的综合应用例题、如下图,软铁心上绕着两个匝数相同的线圈P和Q, 为了使图中通电导线L(其电流方向已在图中标明)受到向上的磁场力F的作用,线圈P、Q的端点a、b和c、d与电源正、负极e、f连接的顺序应是()ef a, bf c, dfA. ea, b-d, cfeb, afc, dfD. efb, af d, cfXXX X五

9、、安培力作用下物体的平衡 例题1、质量为m的金属导体棒置于倾角为。的导轨上,棒与导轨 间的摩擦系数为,当导体棒通电时,恰能在导轨上静止,如下图 的四个图中标出了四种可能的匀强磁场的磁感应强度B的方向,其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是(A.B上D.M例2.如下图,和 腑为水平、平行放置的金属导轨,相距1m, 导体棒成跨放在导轨上,棒的质量为%=0.2 kg,棒的中点用细绳 经滑轮与物体相连,物体的质量 =0. 3 kg,棒与导轨间的动摩擦因 数为 =0.5,匀强磁场的磁感应强度夕=2 T,方向竖直向下,为了使物体匀速上升,应在棒中通入多大的电流?方向如何?(g=10m/s2) 拓展:如图,光滑平行导轨宽为L,轨道平面与水平面成。角,放在竖 直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,质量为m的金属棒ab垂直于 导轨放在轨道平面上,假设保持棒ab静止不动,棒中应通何方向多大电 流.B拓展2:假设电流大小确定,方向垂直向里,磁场方向可变,哪个方向 的磁场磁感应强度最小?最小是多少?例题、有一金属棒ab,质量为m,电阻不计,可在两条轨道上滑动, 如下图,轨道间距为L,其平面与水平面的夹角为置于垂直于 轨道平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,金属棒与轨道的最 大静磨擦力为其所受重力的k倍,回路中电源电动势为E,内阻不计, 问:滑动变阻器R调节在什么阻值范围内,金属棒能静止在轨道上?

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