高中物理 第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 章末综合提升学案 鲁科版选修3-1-鲁科版高中选修3-1物理学案VIP免费

磁场对电流和运动电荷的作用[体系构建][核心速填]一、安培力1．概念：磁场对电流的作用力。2．大小：F＝BIlsinθ，θ为B与I的夹角，lsinθ为有效长度3．方向：总垂直于B与I决定的平面，由左手定则判定。4．应用：电动机、电流计等。二、洛伦兹力1．概念：磁场对运动电荷的作用力，洛伦兹力是安培力的微观表现。2．大小：F＝qvBsinθ，θ为B与v的夹角3．方向：总垂直于B、v决定的平面，由左手定则判定。(注：负电荷的运动方向与四指指向相反)4．特点：洛伦兹力不做功。三、洛伦兹力与带电体的运动1．带电粒子在匀强磁场中的运动2．带电粒子在复合场中的运动四、洛伦兹力的应用有关安培力问题的分析与计算安培力既可以使通电导体静止、运动或转动，又可以对通电导体做功，因此有关安培力问题分析与计算的基本思路和方法与力学问题一样，先取研究对象进行受力分析，判断通电导体的运动情况，然后根据题中条件由牛顿定律或动能定理等规律列式求解。具体求解应从以下几个方面着手分析。1．安培力的大小(1)当通电导体和磁场方向垂直时，F＝IlB。(2)当通电导体和磁场方向平行时，F＝0。(3)当通电导体和磁场方向的夹角为θ时，F＝IlBsinθ。2．安培力的方向(1)安培力的方向由左手定则确定。(2)F安⊥B，同时F安⊥l，即F安垂直于B和l决定的平面，但l和B不一定垂直。3．安培力作用下导体的状态分析通电导体在安培力的作用下可能处于平衡状态，也可能处于不平衡状态。对导体进行正确的受力分析，是解决该类问题的关键。分析的一般步骤是：(1)明确研究对象，这里的研究对象一般是通电导体。(2)正确进行受力分析并画出导体的受力分析图，必要时画出侧视图、俯视图等平面图。(3)根据受力分析确定通电导体所处的状态或运动过程。(4)运用平衡条件或动力学知识列式求解。【例1】在倾角为α的光滑斜面上，放置一根通有电流为I、长为l、质量为m的导体棒，如图所示。(1)欲使棒静止在斜面上，求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，求外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向；(3)欲使棒有可能静止在斜面上且要求B垂直于l，求应加外磁场的方向范围。[解析](1)由于棒在斜面上处于静止状态，故棒受力平衡。棒共受三个力的作用：重力大小为mg，方向竖直向下；弹力垂直于斜面，大小随安培力的变化而变化；安培力的方向始终与磁场方向及电流方向垂直，大小随磁感应强度的大小的变化而变化。但由平衡条件知，弹力与安培力的合力必与重力mg等大、反向，故当安培力方向与弹力方向垂直，即沿斜面向上时，安培力最小，即BminIl＝mgsinα，所以Bmin＝。由左手定则知，Bmin的方向应垂直斜面向上。(2)棒静止在斜面上，又对斜面无压力，则棒只受两个力的作用，即竖直向下的重力mg和竖直向上的安培力F的作用，由平衡条件知F＝mg，所以有BIl＝mg，故B＝。由左手定则知，B的方向水平向左。(3)此问讨论的只是问题的可能性，并没有具体研究满足平衡的定量关系。为讨论问题方便，建立如图所示的直角坐标系。欲使棒有可能平衡，安培力F的方向需限定在图上F1和F2之间。由图不难看出，F的方向应包括F2的方向，但不能包括F1的方向，根据左手定则可知，B与x轴正方向间的夹角θ应满足α＜θ≤π。[答案](1)方向垂直斜面向上(2)方向水平向左(3)B与x轴正方向间的夹角θ应满足α＜θ≤π[一语通关]与安培力相关的力学类问题的解题方法(1)选择通电导体作为研究对象，转换立体图，分析通电导体所受的各种力，运用平衡条件或牛顿第二定律列出方程。(2)然后运用安培力公式、闭合电路欧姆定律列出安培力表达式，联立求解。1．如图所示，在南北方向安放的长直导线的正上方用细线悬挂一条形小磁铁，当导线中通入图示的电流I后，下列说法正确的是()A．磁铁N极向里转，悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力B．磁铁N极向外转，悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力C．磁铁N极向里转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力D．磁铁N极向外转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力C[由条形磁铁的磁场分布，并由左手定则，可知导线左半部分受到安培力方向垂直纸面向外，右半部分安培力方向垂直纸面向里，由牛顿第三定...