专题强化安培力作用下的运动和平衡问题VIP免费

[学习目标]1.会用左手定则判断安培力的方向和导体的运动方向.2.会分析在安培力作用下的平衡问题.3.会结合牛顿第二定律求导体棒的瞬时加速度．一、安培力作用下导体运动的判断电流元法把整段导线分为许多段直电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可等效成条形磁体或多个环形电流，反过来等效也成立通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置(如转过90°角)，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电结论法流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法如图1所示，把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁体磁极的正上方，导线可以在空间中自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)()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，然后由牛顿第三定律确定磁体所受电流磁场的作用，从而确定磁体所受合力及运动方向等效法特殊位置法图1A．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，同时上升答案C解析如图所示，将导线AB分成左、中、右三部分．中间一段开始时电流方向与磁场方向一致，不受力；左端一段所在处的磁场方向斜向右上，根据左手定则知其受力方向向外；右端一段所在处的磁场方向斜向右下，受力方向向里．当转过一定角度时，中间一段电流不再与磁场方向平行，由左手定则可知其受力方向向下，所以从上往下看导线将一边逆时针转动，一边向下运动，C选项正确．针对训练两条直导线互相垂直，如图2所示，但相隔一小段距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动．当恒定的电流I通入两条导线时，CD导线将()图2A．顺时针方向转动，同时靠近导线ABB．顺时针方向转动，同时离开导线ABC．逆时针方向转动，同时离开导线ABD．逆时针方向转动，同时靠近导线AB答案D二、安培力作用下的平衡质量为m、长为L的直导体棒放置于四分之一光滑绝缘圆弧轨道上，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60°角，其截面图如图3所示．则下列关于导体棒中电流的分析正确的是(重力加速度为g)()图3A．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为I＝B．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为I＝C．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为I＝D．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为I＝答案C解析根据左手定则可知，不管电流方向向里还是向外，安培力的方向只能沿水平方向，再结合导体棒的平衡条件可知，安培力只能水平向右，据此可判断出，导体棒中的电流垂直纸面向里，对导体棒受力分析如图所示，根据平衡条件可知，F＝mgtan60°，又安培力F＝BIL，联立解得I＝3mg，故选项C正确．BL3mgBL3mg3BL3mgBL3mg3BL质量为m＝0.02kg的通电细杆ab置于倾角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d＝0.2m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，磁感应强度大小B＝2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图4所示．现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10m/s2)图4答案0.14A≤I≤0.46A解析杆ab中的电流方向为a到b，所受安培力的方向平行于导轨向上．当电流较大时，杆有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下；当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值F1，此时通过ab的电流最大为Imax；同理，当电流最小时，应该是杆受向上的最大静摩擦力，此时的安培力为F2，电流为Imin.正确地画出两种情况下的受力图，由平衡条件列方程求解．如图甲所示，有甲F1－mgsinθ－Ff1＝0FN－mgcosθ＝0Ff1＝μFNF1＝BImaxd解得Imax＝0.46A如图乙所示，有乙F2＋Ff2－mgsinθ＝0FN－mgcosθ＝0Ff2＝μFNF2＝BImind解得Imin＝0.14A所以通过ab杆的电流范围是0.14A≤I≤0.46A.安培力作用下综合问题的分析方法1．安培力作用下...