人教版高二物理（选修31）第三章磁场3.doc

人教版高二物理（选修3-1）第三章磁场3.4磁场对通电导线的作用力典型例题深度分析例4.如下图所示两平行光滑导轨相距为20cm金属棒MN的质量为10g电阻R＝8匀强磁场的磁感应强度B＝0.8T方向竖直向下电源电动势E＝10V内阻r＝l。当电键K闭合时MN恰好平衡求变阻器R1的取值为多少?设。分析：先根据左手定则判定安培力的方向然后根据平衡条件列方程再利用安培力公式以及闭合电路欧姆定律进行求解。解：金属棒平衡时的平面受力图如图所示。当MN平衡时有①由电路欧姆定律得②由①、②式联立并代入数据得R1＝7【点拨】改变观察角度画出平面受力图可使问题更便于分析。例5.质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上通过MN的电流为I匀强磁场的磁感应强度为B方向与导轨平面成角斜向下如图所示求棒MN受到的支持力和摩擦力。解析：求解此题容易犯的错误就是认为磁感应强度B与棒MN斜交成角。实际上尽管磁感线倾斜角但磁场方向与棒MN仍是正交的。由左手定则判断安培力的方向时要注意安培力的方向既垂直于电流方向又垂直于磁场方向垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面棒MN受力分析如图所示。由平衡条件有水平方向：竖直方向：且从而得：答案：【例1】如图所示有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方导线可以自由移动当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流是时有关直导线运动情况的说法中正确的是（从上往下看）（C）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【解析】用安培定则判断通电蹄形电磁铁的极性通电直导线在蹄形磁铁的磁场中它的受力情况用电流无法进行判断如图所示把直线电流等效为AO、OO/、O/B三段其中OO/为极短的电流元。画出电磁铁的磁感线可知OO/段电流元不受安培力的作用AO段受垂直于纸面向外的安培力O/B段受一垂直于纸面向里的安培力故从上往下看导线以OO/段为轴逆时针转动。再用特殊位置法假设导线转过90°如图所示则导线受力的受力方向应竖直向下。实际上导线的运动应是上述两种运动的合成。【答案】C【例2】一根均匀粗导线的两端用柔软导线拉入电路用用两根弹簧测力计悬挂起来使导线MN保持水平如图所示在导线MN处加水平向里的磁场并通以自M向N的电流弹簧测力计的示数为F若要使弹簧测力计示数增大可以采用的做法是（ACD）A、只减小电流B、只增加电流C、只改变电流方向D、只改变磁场方向【解析】对通电导体进行受力分析由左手定则确定安培力F安方向向上如图所示设弹簧测力计的示数为T则有T+F安=mg即T=mg-F安要使T增大方法1、可使F安减小F安=BIL可知通过减小I可达到目的。方法2、可使F安反向可通过改变电流方向或改变磁场方向来实现。【答案】A、C、D【例3】如图所示在与水平方向成60°的光滑金属导轨间连一电源在相距1m的平行导轨上放一重力为3N的金属棒ab棒上通以3A的电流磁场方向竖直向上这时棒恰好静止。求：（1）匀强磁场的磁感应强度B；（2）ab棒对导轨的压力。T6N【解析】先将原图改画为侧视图对导体棒受力分析如图所示导体棒恰好能静止应有Nx=F安Ny=G因为tan60°=所以F安=tan60°Ny=G又F安=BIL所以B=导体棒对轨道的压力与轨道对棒的支持力N大小相等。N==【例1】如图3-4-5在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线电流大小为I磁感应强度为B求各导线所受到的安培力.图3-4-5思路分析：A图是两根导线组成的折线整体受力实质上是两部分直导线分别受力的矢量和其有效长度为2L故Fa=2IBL.同理B图的半圆形电流分析圆弧上对称的每一小段电流受力抵消合并后其有效长度为2RFB=2BIR.C图中将导线接通形成闭合线圈则ab和bc两段导线受力与ac导线受力方向刚好相反故合力为零所以闭合的通电线圈安培力为零FC=0.答案：FA=2IBLFB=2BIRFC=0温馨提示：在安培力大小计算时本质是有效长度或有效磁场要正确分解公式.F=ILB⊥=ILBsinθB⊥为磁场在垂直导线电流方向的分量B⊥为有效磁场；或者F=BIL⊥=BILsinθ其中L⊥为垂直于磁场方向的有效长度.【例2】质量为m=0.02kg的通电细杆ab置于倾角θ=37°的平行放置的导轨上导轨宽度为d=0.2m杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4磁感应强度B=2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下如图3-4-8所示.现调节滑动变阻器的触头试求出为使杆ab静止不动通过ab杆电流的范围.(g取10m／s2)图3-4-8思路分析：杆ab中的电流为a→b所受安培力方向平行导轨向上.当电流较大时导体有向上运动的趋势所受静摩擦力沿导轨