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课时课时21通电导线和运动电荷在磁场中受到的力通电导线和运动电荷在磁场中受到的力考点1考点2考点3考点4考点1安培力及其方向1.安培力:通电导线在磁场中受到的力。2.安培力的方向可用左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。1.安培力既与磁场方向垂直,又与导线垂直,即F垂直于B和I决定的平面。2.两平行的通电导线的作用:同向电流相互吸引,反向电流相互排斥。考点1考点2考点3考点4典例典例1法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心,N极向上。一根金属杆斜插在水银中,杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连,与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看,金属杆()A.向左摆动B.向右摆动C.顺时针转动D.逆时针转动 答案解析解析关闭从上往下看,根据左手定则,金属杆受力向里,故D选项正确。 答案解析关闭D考点1考点2考点3考点4典例典例2(2017浙江4月学考)如图所示,两平行直导线cd和ef竖直放置,通以方向相反大小相等的电流,a、b两点位于两导线所在的平面内。则()A.b点的磁感应强度为零B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里C.cd导线受到的安培力方向向右D.同时改变两导线的电流方向,cd导线受到的安培力方向不变 答案解析解析关闭根据右手定则可知导线cd和ef在b处的两分磁场方向均为垂直纸面向外,所以选项A错误;ef导线在a处的磁场垂直纸面向外,所以选项B错误;根据左手定则可判断,通有电流方向相反的两根导线相互排斥,所以选项C错误;不管电流方向如何,只要电流方向相反,就互相排斥,选项D正确。 答案解析关闭D考点1考点2考点3考点4考点2安培力的大小当磁场和电流垂直时,安培力最大F=ILB;当磁场和电流平行时,安培力最小F=0。其中L是指“有效长度”,对通电直导线是导线在磁场中的那段长度;对弯曲导线,当导线所在平面与磁场方向垂直,且磁场为匀强磁场时,L等于弯曲导线两端点连接直线的长度,如图所示,相应的电流方向沿L由始端流向末端。考点1考点2考点3考点4典例典例3(2016浙江丽水模拟)一根长为0.2 m的电流为2 A的通电导线,放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,受到的安培力大小不可能的是()A.0.4 NB.0.2 NC.0.1 ND.0 答案解析解析关闭 当通电导线与磁场垂直时,导线所受的磁场力最大,Fmax=BIL=0.520.2 N=0.2 N。当导线与磁场平行时,导线所受磁场力最小为零。则导线所受磁场力的范围为00.2 N,故B、C、D可能,A不可能。 答案解析关闭A考点1考点2考点3考点4考点3洛伦兹力及其大小1.洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力。2.洛伦兹力大小:当vB时,F=qvB;当vB时,F=0。考点1考点2考点3考点4典例典例4如图所示,将两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中,O为M、N连线中点,连线上a、b两点关于O点对称,导线通有大小相等、方向相反的电流I,已知通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度B=k,式中k是常数、I是导线中的电流、r为点到导线的距离,一带正电的小球(图中未画出)以初速度v0从a点出发沿M、N连线运动到b点,关于上述过程,下列说法正确的是()A.小球先做加速运动后做减速运动B.小球一直做匀速直线运动C.小球对桌面的压力先减小后增大D.小球对桌面的压力一直在增大 答案解析解析关闭由安培定则和磁场叠加原理可以判断出在M、N连线上的磁场方向平行桌面向里,所以小球所受洛伦兹力的方向垂直桌面向上。对小球受力分析,受重力、桌面支持力、洛伦兹力3个力作用,小球沿桌面方向不受力,故从a点到b点,小球一直做匀速直线运动,A错误,B正确;由于从a至b合磁感应强度先减小后增大,则小球所受洛伦兹力先减小后增大,桌面对小球的支持力先增大后减小,由作用力与反作用力的关系知小球对桌面的压力先增大后减小,C、D都错误。 答案解析关闭B考点1考点2考点3考点4考点4洛伦兹力方向的判定左手定则:磁感线垂直穿入掌心,四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向,拇指指向洛伦兹力的方向。在相同条件下,负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。考点1考点2考点3考点41.洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直,即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向共同确定的平面。2.因为洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直,所以洛伦兹力对运动电荷不做功。3.洛伦兹力与静电力的比较:考点1考点2考点3考点4考点1考点2考点3考点4典例典例5如图所示为电视机显像管的原理示意图,没有磁场时,从电子枪射出的电子束打在荧光屏正中点。若加上偏转磁场(由偏转线圈产生)后,电子束在竖直方向上偏离中心打在荧光屏的A点,则所加偏转磁场的方向为 ()A.水平向右B.水平向左C.垂直纸面向里D.垂直纸面向外 答案 答案关闭D考点1考点2考点3考点4典例典例6如图所示,在赤道处,将一小球向东水平抛出,落地点为a;给小球带上电荷后,仍以原来的速度抛出,考虑地磁场的影响,下列说法正确的是()A.无论小球带何种电荷,小球仍会落在a点B.无论小球带何种电荷,小球下落时间都会延长C.若小球带负电荷,小球会落在更远的b点D.若小球带正电荷,小球会落在更远的b点 答案解析解析关闭 地磁场在赤道上空水平由南向北,从南向北观察,如果小球带正电荷,则洛伦兹力斜向右上方,该洛伦兹力在竖直向上和水平向右方向均有分力,因此,小球落地时间会变长,水平位移会变大;同理,若小球带负电,则小球落地时间会变短,水平位移会变小,故D正确。 答案解析关闭D
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