第三章——磁場(chǎng)第三章——磁場(chǎng)第5講習(xí)題課安培力的綜合應(yīng)用目標(biāo)定位1.知道安培力的概念，會(huì)用左手定則判定安培力的方向.2.理解并熟練應(yīng)用安培力的計(jì)算公式F＝BILsinθ.3.會(huì)用左手定則分析解決通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力及平衡類問題.第5講習(xí)題課安培力的綜合應(yīng)用目標(biāo)定位1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)梳理·識(shí)記·點(diǎn)撥

2課堂講義理解·深化·探究3對(duì)點(diǎn)練習(xí)鞏固·應(yīng)用·反饋1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)梳理·識(shí)記·點(diǎn)撥1.通電導(dǎo)線周圍的磁感線的方向可以根據(jù)

定則(也叫__________定則)判斷，使用時(shí)注意：(1)判斷直線電流周圍的磁場(chǎng)時(shí)，

的方向與電流方向一致，

所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向.(2)判斷環(huán)形電流的磁場(chǎng)時(shí)，

與環(huán)形電流的方向一致，

所指的方向?yàn)檩S線上磁感線的方向.預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)梳理·識(shí)記·點(diǎn)撥大拇指安培右手螺旋大拇指所指彎曲的四指彎曲的四指1.通電導(dǎo)線周圍的磁感線的方向可以根據(jù)定2.安培力(1)大?。孩俅艌?chǎng)和電流垂直時(shí)：F＝

；②磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：F＝

；③磁場(chǎng)和電流的夾角為θ時(shí)：F＝

，其中L為導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)的有效長(zhǎng)度.(2)方向：用

定則判定，讓磁感線

穿入手心，并使伸開的

指向電流的方向，那么

所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向.(3)其特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于

決定的平面.B和IBIL0BILsinθ左手垂直四指大拇指2.安培力B和IBIL0BILsinθ左手垂直四指大拇指課堂講義

理解·深化·探究一、安培力作用下物體運(yùn)動(dòng)方向的判斷方法通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)是在磁場(chǎng)對(duì)電流的安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng).(1)電流元法即把整段電流等效為多段直線電流元，運(yùn)用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向.課堂講義(2)特殊位置法把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷所受安培力的方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向.(3)等效法環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵.條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管.通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來(lái)分析.(2)特殊位置法(4)利用結(jié)論法①兩電流相互平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥；②兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì).(5)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法因?yàn)殡娏髦g，電流與磁體之間的相互作用滿足牛頓第三定律.定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用的受力和運(yùn)動(dòng)時(shí)，可先分析電流在磁體的磁場(chǎng)中受到的安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受電流的作用力.(4)利用結(jié)論法例1如圖1所示，兩條導(dǎo)線相互垂直，但相隔一段距離.其中AB固定，CD能自由活動(dòng)，當(dāng)直線電流按圖示方向通入兩條導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線CD將(從紙外向紙里看)(

)A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)靠近導(dǎo)線ABB.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)離開導(dǎo)線ABC.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)離開導(dǎo)線ABD.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)靠近導(dǎo)線AB圖1例1如圖1所示，兩條導(dǎo)線相互垂直，但相隔一段距離.其中AB解析根據(jù)電流元分析法，把電流CD等效成CO、OD兩段電流.由安培定則畫出CO、OD所在位置的AB電流的磁場(chǎng)，由左手定則可判斷CO、OD受力如圖甲所示，可見導(dǎo)線CD逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).由特殊位置分析法，讓CD逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°，如圖乙所示，并畫出CD此時(shí)位置，AB電流的磁感線分布，據(jù)左手定則可判斷CD受力垂直于紙面向里，可見導(dǎo)線CD靠近導(dǎo)線AB，故D選項(xiàng)正確.答案

D解析根據(jù)電流元分析法，把電流CD等效成CO、OD兩段電流.借題發(fā)揮電流在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)的判斷：不管是電流還是磁體，對(duì)通電導(dǎo)線的作用都是通過磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此必須要清楚導(dǎo)線所在位置的磁場(chǎng)分布情況，然后結(jié)合左手定則準(zhǔn)確判斷導(dǎo)線的受力情況或?qū)⒁l(fā)生的運(yùn)動(dòng).借題發(fā)揮電流在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)的判斷：不管是電流還是磁例2如圖2所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面.當(dāng)線圈內(nèi)通以從左向右看沿順時(shí)針方向的電流后，線圈的運(yùn)動(dòng)情況是(

)A.線圈向左運(yùn)動(dòng)B.線圈向右運(yùn)動(dòng)C.從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D.從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)圖2例2如圖2所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，解析解法一電流元法.首先將圓形線圈分成很多小段，每一段均可看作一直線電流元，取其上、下兩小段分析，其截面圖和所受安培力情況如圖甲所示.根據(jù)對(duì)稱性可知，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動(dòng).只有選項(xiàng)A正確.甲解析解法一電流元法.甲解法二等效法.將環(huán)形電流等效成小磁針，如圖乙所示，根據(jù)異名磁極相吸引知，線圈將向左運(yùn)動(dòng)，選A.也可將左側(cè)條形磁鐵等效成環(huán)形電流，根據(jù)結(jié)論“同向電流相吸引，異向電流相排斥”也可判斷出線圈向左運(yùn)動(dòng)，選A.乙答案

A解法二等效法.二、安培力作用下的導(dǎo)線的平衡1.解題一般步驟為：(1)明確研究對(duì)象；(2)先把立體圖改畫成平面圖，并將題中的角度、電流的方向、磁場(chǎng)的方向標(biāo)注在圖上；(3)根據(jù)平衡條件：F合＝0列方程求解.二、安培力作用下的導(dǎo)線的平衡2.分析求解安培力時(shí)注意的問題(1)首先畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線的方向，再根據(jù)左手定則判斷安培力的方向；(2)安培力大小與導(dǎo)線放置的角度有關(guān)，但一般情況下只要求導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直的情況，其中導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向的長(zhǎng)度為有效長(zhǎng)度.2.分析求解安培力時(shí)注意的問題例3

如圖3所示，質(zhì)量m＝0.1kg的導(dǎo)體棒靜止于傾角為30°的斜面上，導(dǎo)體棒長(zhǎng)度L＝0.5m.通入垂直紙面向里的電流，電流大小I＝2A，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.求：(取g＝10m/s2)圖3(1)導(dǎo)體棒所受安培力的大小和方向；解析解決此題的關(guān)鍵是分析導(dǎo)體棒的受力情況，明確各力的方向和大小.安培力F安＝BIL＝2×0.5×0.5N＝0.5N，由左手定則可知安培力的方向水平向右.答案

0.5N水平向右例3如圖3所示，質(zhì)量m＝0.1kg的導(dǎo)體棒靜止于傾角為3(2)導(dǎo)體棒所受靜摩擦力的大小和方向.解析建立如圖坐標(biāo)系，分解重力和安培力.在x軸方向上，設(shè)導(dǎo)體棒受的靜摩擦力大小為f，方向沿斜面向下.在x軸方向上有：mgsinθ＋f＝F安cosθ，解得f＝－0.067N.負(fù)號(hào)說明靜摩擦力的方向與假設(shè)的方向相反，即沿斜面向上.答案

0.067N沿斜面向上(2)導(dǎo)體棒所受靜摩擦力的大小和方向.在x軸方向上有：mgs三、安培力和牛頓第二定律的結(jié)合1.題目特點(diǎn)：受力分析時(shí)，多了一個(gè)安培力.2.解題步驟：①選準(zhǔn)研究對(duì)象②做好全面受力分析③對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行過程分析，要根據(jù)題設(shè)條件明確運(yùn)動(dòng)狀態(tài)④恰當(dāng)選取物理規(guī)律、公式列方程求解.三、安培力和牛頓第二定律的結(jié)合例4如圖4所示，光滑的平行導(dǎo)軌傾角為θ，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌中接入電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的直流電源.電路中有一阻值為R的電阻，其余電阻不計(jì)，將質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒由靜止釋放，求導(dǎo)體棒在釋放瞬間的加速度的大小.圖4解析受力分析如圖所示，導(dǎo)體棒受重力mg、導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒的支持力FN和安培力F，由牛頓第二定律：例4如圖4所示，光滑的平行導(dǎo)軌傾角為θ，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bmgsinθ－Fcosθ＝ma

①F＝BIL

②mgsinθ－Fcosθ＝ma ①對(duì)點(diǎn)練習(xí)

鞏固·應(yīng)用·反饋安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)1.兩個(gè)相同的輕質(zhì)鋁環(huán)能在一個(gè)光滑的絕緣圓柱體上自由移動(dòng)，設(shè)大小不同的電流按如圖5所示的方向通入兩鋁環(huán)，則兩環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是(

)A.都繞圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)B.彼此相向運(yùn)動(dòng)，且具有大小相等的加速度C.彼此相向運(yùn)動(dòng)，電流大的加速度大D.彼此背向運(yùn)動(dòng)，電流大的加速度大圖5B對(duì)點(diǎn)練習(xí)安培力作用下導(dǎo)體的平衡2.如圖6所示，金屬棒MN兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通以由M向N的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方向的夾角均為θ，如果僅改變下列某一個(gè)條件，θ角的相應(yīng)變化情況是(

)A.棒中的電流變大，θ角變大B.兩懸線等長(zhǎng)變短，θ角變小C.金屬棒質(zhì)量變大，θ角變大D.磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，θ角變小圖6A安培力作用下導(dǎo)體的平衡圖6A安培力和牛頓第二定律的結(jié)合3.澳大利亞國(guó)立大學(xué)制成了能把2.2g的彈體(包括金屬桿EF的質(zhì)量)加速到10km/s的電磁炮(常規(guī)炮彈的速度約為2km/s).如圖7所示，若軌道寬為2m，長(zhǎng)為100m，通過的電流為10A，勻