2019-2020年高三物理 专题二 安培力复习讲义.doc

2019-2020年高三物理 专题二 安培力复习讲义【达标指要】掌握安培力方向的判定，即左手定则的应用理解影响安培力大小的物理量，准确分析通电导线之间的相互作用力，磁场对通电线圈的作用力a a b b I I F1 F1 Ba Bb 图11-2-1I I （甲）（乙）【名题精析】例1如图11-2-1（甲）所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流，a受到磁场力大小为F1当放入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到磁场力大小为F2，则此时b受到磁场力大小变为（ ）AF2BF1-F2CF1+F2D2F1-F2分析与解：原来两反向平行直线导线在对方导线附近产生的磁场Ba，Bb的方向都垂直纸面向里，两导线间的相互作用力是一对作用力与反作用力，其大小都为F1，如图11-2-1（乙）所示当加入垂直纸面的另一匀强磁场后，无论其方向是向里或向外，两导线所在区域的磁场发生同样的变化，因此，a导线受力大小变为F2时，b导线受力大小一定为F2例2在倾角为的光滑斜面上，置一通有电流I，长l质量为m的导体棒，如图11-2-2所示，试问：（1）欲使棒静止在斜面上，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，外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向 xyF1B1 F2NmgB2图11-2-3（3）分析棒有可能静止在斜面上且要求B垂直l，应加外磁场的方向范围 I图11-2-2分析与解：此题属于电磁学和静力学综合题，研究对象为通电导体棒，所受力为重力mg，弹力FN，安培里F，属于三个共点力的平衡问题，要使棒静止在斜面上，当安培力等于重力沿斜面向下分力mgsin且B垂直l时，B值最小要使棒对斜面无压力，则棒不受斜面的支持力，此时应有安培力与重力相平衡，导体棒只受两个力作用（1）因BIlmgsin，所以Bmgsin/Il由左手定则知，B的方向垂直斜面向上（2）mgBIl，Bmg/Il由左手定则知，B的方向应水平向左（3）此问题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11-2-3所示的直角坐标系欲使棒有可能平衡，安培力F的方向须限定在图上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，B与x的夹角满足【思路点拨】例1考查了通电直导线间安培力的特点，作用力与反作用力两通电直导线受同一磁场的安培力大小及方向的判断例2属于电磁学和静力学综合题，研究对象为通电导体棒，所受力为重力mg，弹力N，安培F，属于三个共点力的平衡问题正确分析各种平衡条件B图11-2-4【益智演练】1如图11-2-4所示，一长L的直导线通以大小为I的电流，放在垂直于导线的磁感应强度为B的匀强磁场中，则导线所受安培力大小为（ ）ABLIsinBBLIcosCBLI/sinDBLI2将一根长为L的直导线，由中点折成直角形放入磁感应强度为B的匀强磁场中导线所在平面与磁场垂直，当导线中通以电流I后，磁场对通电导线的作用力大小为（ ）ABIL BBIL CBIL DBIL3关于通电导线所受安培力F的方向与磁场磁感应强度B的方向和电流的方向之间的关系，下述说法正确的是（ ）AF、B、I三者总是互相垂直的BF总与B和I垂直，但B、I之间可以不垂直CB总与F和I垂直，但F、I之间可以不垂直DI总与F和B垂直，但F、B之间可以不垂直4在赤道上某处有一竖直直立的避雷针，当带有正电荷的乌云经过避雷针的上方并通过避雷针形成电流时，地磁场对避雷针的作用力的方向为（ ）A向东 B向南 C向西 D向北5当放在同一平面内的长直导线MN和金属框通以如图11-2-5所示的电流时，MN固定不动，金属框的运动情况是（ ）A金属框将靠近MN B金属框将远离MNC金属框将以xx为轴转动 D金属框将以yy为轴转动yNMxy图11-2-5x图11-2-66如图11-2-6所示，两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将（ ）A吸引 B排斥 C保持静止D边吸引边转动NSABI图11-2-77如图11-2-7所示，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I时，导线的运动情况是（从上往下看）（ ）A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INS图11-2-88如图11-2-8所示，通电圆线圈套在条形磁铁右端，磁场对通电圆线圈作用的结果，使得（ ）A圆线圈面积有被拉大的倾向B圆线圈面积有被压小的趋势 C线圈将向右平移D线圈将向左平移abcdOO图11-2-99矩形导线框abcd中通有恒定的电流I，线框从如图11-2-9所示位置开始绕中心轴OO转动90，在此过程中线框始终处于水平方向的匀强磁场中，以下好说法中正确的是（ ）Aad、bc两边所受磁场力始终为零Bab、cd两边所受磁场力的合力始终为零Cab、cd两边均受到恒定磁场力D线框所受的磁场力的合力始终为零ABII图11-2-1010如图11-2-10所示，静止的圆形线圈有逆时针的电流，在其直径AB靠近B点处放一根垂直于线圈平面且固定不动的长直导线，当直导线中通过垂直纸面向里的电流后，则圆形线圈将( )A仅向左平动B仅向右平动C以AB为轴转动，且向左平动D以AB为轴转动，且向右平动图11-2-11NNPF11磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2/2，式中B是磁感应强度，是磁导率，在空气中，为一已知常数为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离l，并测出拉力F，如图11-2-11所示因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系式为B=_图11-2-1212如图11-2-12所示，在两根劲度系数都为k的相同的轻质弹簧下悬挂有一根导体棒ab，导体棒置于水平方向的匀强磁场中，且与磁场垂直磁场方向垂直纸面向里，当导体棒中通以自左向右的恒定电流时，两弹簧各伸长了L1；若只将电流反向而保持其他条件不变，则两弹簧各伸长了L2，求：(1)导体棒通电后受到的磁场力的大小?(2)若导体棒中无电流，则每根弹簧的伸长量为多少?I图11-2-1313如图11-2-13所示，倾角为的光滑斜面上，有一长为L，质量为m的通电导线，导线中的电流强度为I，电流方向垂直纸面向外在图中加一匀强磁场，可使导线平衡，试求：最小的磁感应强度B是多少？方向如何？IIab图11-2-1414如图11-2-14所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相等方向相同的电流，a受到磁场力大小为F1当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到磁场力大小为F2,求此时b受到磁场力的大小?MNabRB图11-2-1515如图11-2-15所示，宽为l的金属框架和水平面夹角为，并处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于框架平面导体棒ab的质量为m，长度为d置于金属框架上时将向下匀加速滑动，导体棒与框架之间的最大静摩擦力为f为使导体棒静止在框架上，将电动势为E，内阻不计的电源接入电路，若框架与导体棒的电阻不计，求需要接入的滑动变阻器R的阻值范围hsab12Sc图11-2-1616如图11-2-16所示，金属棒ab的质量m等于5 g，放在相距L为1 m的光滑金属导轨上，磁感应强度B=0.5 T，方向竖直向上，电容器的电容C=200 F，电源电动势E=16 V，导轨距地面高度h=0.8 m，当单刀双掷开关先掷向1后，再掷向2，金属棒被抛到水平距离s=6.4 cm的地面上，问电容器两端的电压还有多大？17一半径为R、均匀带电的轻质细塑料环，总带电量为Q，置于与环面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图11-2-17所示当以圆心为轴，以角速度转动时，环中的张力为多少？R图11-2-1718如图11-2-18所示是磁流体泵的示意图，已知，磁流体泵是高h的矩形槽，槽左右相对的两壁是导电的，它们之间距离为l两导电壁加上电势差为U的电场，垂直于纸面的前后两非导电壁加上磁感应强度为B的均匀磁场如图所示槽的下部与水银面接触，上部与竖直的非导电管相连已知水银的电阻率为r，水银的密度，重力加速度为g试问：hB图11-2-18（1）水银能上升条件？（2）在1问的条件下，求水银上升的高度？（以上 各已知量都是国际单位制单位）19如图11-2-19所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图一边长为L截面为正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面积为A的小喷口，喷口离地的高度为h管道中有一绝缘活塞，在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒a、b，其中棒b的两端与一电压表相连，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中，当棒a中通有垂直纸面向里的恒定电流I时，活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口的水平距离为s若液体的密度为，不计所有阻力，求：图11-2-19（1）活塞移动的速度；（2）该装置的功率；（3）磁感应强度B的大小 【学后反思】无论导线中电流方向与磁场方向是否垂直，只要二者不平行，导线必然受安培力，且安培力一定垂直于电流方向和磁场方向对于通电线圈，分清各边受力与整体的合力，平动与转动【参考答案】1D 2D 3B 4A 5A 6A 7C 8BD 9BCD 10C 11 12（1），（2） 13mgsin/IL，垂直斜面向下 14当B垂直向里时：Fb=2F1-F2或2F1+F2 ；当B垂直向外时：Fb= 2F1-F2或F2-2F1 15R 168 V 17 18（1） （2） 19（1）；（2）；（3）；（4）因为U=BLv，所以喷口液体的流量减小，活塞移动速度减小，或磁场变小等会引起电压表读数变小