沪科版物理高二上9-b磁场对电流的作用左手定则复习

沪科版物理高二上9-b磁场对电流的作用左手定则复习内容摘要：

据受力平衡力的条件分析可知，由于支持力Ｎ与重力的合力沿斜面向下，因此电流所受安培力的方向要沿斜面向上，由左手定则可知磁感应强度 方向垂直斜面向上． 安培力的大小要与重力沿斜面方向的分力大小 相等，则要有 sinmgBIL  ． 答案：Ｂ． [规律总结 ]在分析通电导体在磁场中的受力平衡问题，一定要注意力学规律的综合应用，如力的平行四边形法则、力的三角形法则和力的正交分解罚，因为 安培力作用下的平衡问题 实质上就是一个力学问题，只不过多了一个安培力而已． 考点五、 安培力作用下物体运动方向的判断 安培力作用下通电导体运动方向的判断常用方法有： 1．等效法： 适用于环形电流和通电螺线管与磁体或电流之间的安培力及运动方向的判断．因环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，同样条形磁铁 也可等效成环形电流或通电螺线管，从而转化为磁体与磁体之间或电流与电流之间的作用，进而判断其运动方向． 2．特殊位置法： 适用于磁感线为曲线型的非匀强磁场中导体安培力方向及运动方向的判断．具体方法为：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置（如转过 90176。 ），再根据左手定则判断安培力方向，从而确定运动方向． 例 7． 如图 1127所示，把轻质线圈用细线挂在磁铁 N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线圈内通过图示的方向的电流时，线圈将怎样运动。 解析 ： 环形线圈可等效为一薄磁体处理，由安 培定则可知，图中的环形线圈其左侧为 S极，右端为 N极，由磁体相互之间的作用可知两者彼此吸引，故线圈将向磁铁靠拢． 同理：也可视磁体为环形通电线圈，即把磁体等效为与线圈通有同向电流的线圈，而同向电流相互吸引，故两者彼此靠拢． 例 8． 如图 1128所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流 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 特别 提醒 当通电导体在磁场所受到安培力、重力等外力的合力为零时，它将处于平衡状态，实质上通电导体在磁场中的平衡问题的实质是就是力学的中的平衡问题，因此在分析通电导体在磁场中的平衡问题时其思路与方法与分析力学中的平衡问题是一样的．因此，力的平行四边形法则、共点力的平衡条件以及力的平衡特点依旧是分析通电导体在磁场中受力平衡问题的主要方法． 特别提醒 ： 在分析 直线电流之间的安培力及运动方向 时可采用以下结论 ：（ 1）当两电流相互平行且无转动趋势时，则同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，（ 2）当两电流不平行时，则有转动到相 互平行且使电流方向相同的趋势． 解析 ： 画出马蹄形磁铁的两条磁感线，在磁感线与电流相交处分别取一小段电流，如图1128中的 BC、 AD两段，由左手定则可知， AD段受安培力垂直纸面向外， BC段受垂直纸面向里的安培力，故导线将绕轴线 OO‘ 顺时针旋转（俯视）．当导线转动 90176。 时（特殊位置法），由左手定则可知，导线受向下的安培力作用，所以导线在顺时针转动的同时还向下运动，即正确案答为 A． [规律总结 ]在分析安培力作用下通电导体运动方向的判断时，通常情况下利用等效的方法，即可将电流等效为磁铁，然后根据磁场的相互作用规律进行分析． ★ 二、高考热 点探究 安培力的综合应用 本章节中在高考中常考的热点是安培力，该知识点在高考中常与电磁感应、力学和运动学结合起来考查，所涉及的知识点有运动学规律的应用、动量守 恒、动能定理、牛顿二定律以及能的转化与守恒。 [真题 ] (2020 海南高考 )据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示 ． 炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接 ． 开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出 ． 设两导轨之间的距离 w m，导轨长 Ｌ ＝ ，炮弹质量kgm  ． 导轨上的电流 I 的方向如图 1119 中箭头所示 ． 可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为 B＝ ，方向垂直于纸面向里 ． 若炮弹出口速度为 smv / 3 ，求通过导轨的电流 I． 忽略摩擦力与重力的影响 ． [解析 ] 在导轨通有电流Ｉ时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为Ｆ＝ IwB ①， 设炮弹的加速度的大小为 a，则有因而 F=ma ②， 炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而aLv 22 ③，联立①②③式得 BwLmvI 221 ④，代入题给数据得： AI  ⑤ [答案 ] AI  [名师指引 ] 本题综合考查了安培力、牛顿第二定律，及匀变速直线运动的规律．结合高新或热点问题进行命题是当前的一大潮流．虽然这些考题披上了新颖的外衣，但若仔细分析，则可以发现落角点实际上还是比较清晰．这就要求考生在平时加强培养有效提炼信息、并将信息与基本物理原理相联系的能力． [新题导练 ]如图所示，固定的竖直光滑金属导轨间距为 L，上端接有阻值为 R的电阻，处在方向水平、垂直导轨平面向里的磁感应强度为 B 的匀强磁场中，质量为 m 的导体棒与下端固定的竖直轻质弹簧相连且始终保持与导轨接触良好，导轨与导体棒的电阻均可忽略，弹簧的劲度系数为 k．初始时刻，弹簧恰好处于自然长度，使导体棒以初动能 Ek沿导轨竖直向下运动，且导体棒在往复运动过程中，始终与导轨垂直．（ 1）求初始时刻导体棒所受安培力的大小 F；（ 2）导体棒往复运动一段时间后，最终将静止．设静止时弹簧的弹性势能为 Ep，则从初始时刻到最终导体棒静止 的过程中，电阻 R 上产生的焦耳热 Q 为多少。 ★ 三、抢分频道 ◇限时基础训练（ 20 分钟） 班级 姓名 成绩 1． 关于磁感应强度，下列说法中正确的是（ ） A． 由 B=F/IL 可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场 B． 通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强 C． 在确定的磁场中，同一点的 B是确定的，不同点的 B可能不同，磁感线密的地方 B 大些，磁感线疏的地方 B小些． D． 磁感应强度的方向总是与该处电流受力方向相同 2．如图 1 所示的四个实验现象中，不能表明电流能产生磁场的是（ ） A．图甲中，导线通电后磁针发生偏转 B．图乙中，通电导线在磁场中受到力的作用 C．图丙中，当电流方向相同时，导线相互靠近 D．图丁中，当电流方向相反时，导线相互远离 3．（ 2020 广东四校联考） 关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是（ ） A．磁感线总是从磁体 N 极出发到磁体 S 极终止 B．磁感线的疏密程度描述了磁场的强弱 C．磁场中某点磁场方向与可以自由转动的小磁针在该点静止时 N 极所指的方向相同 D．磁场中某处磁感应强度方向与通电导线在该 处所受的安培力方向相同 4． (2020 年广州一摸 )以下哪个图能正确反映通电直导线形成的磁场的磁感线分布和方向 （ ） 5．一段长为 l 的通电直导线，设每米导线中有 n 个自由电子，每个自由电子的电荷量都是 q，设它们的定向移动速度大小为 ，其方向垂直于直导线，磁感应强度为 B。