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選修3-1第三章第4-5節 通電導線在磁場中受到的力;運動電荷在磁場中受到的力.doc 18頁

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  • 上傳作者 曉風殘月(上傳創作收益人)
  • 發布時間:2020-04-08
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高中物理 選修3-1第三章第4-5節 通電導線在磁場中受到的力;運動電荷在磁場中受到的力 編稿老師 劉汝發 一校 楊雪 二校 黃楠 審核 王紅仙 安培力的計算及方向的判斷 考點突破: 知識點 考綱要求 題型 說明 安培力的計算及方向的判斷 熟悉安培力計算公式并能熟練計算安培力的大小; 2. 掌握左手定則并能熟練判斷安培力的方向; 3. 用左手定則分析解決通電導體在磁場中的受力及平衡類問題 選擇題、計算題 本知識點屬于高頻考點,是電磁學部分的重要內容,考查方向主要為安培力參與的平衡問題、能量問題等 二、重難點提示: 重點:應用左手定則分析解決通電導體在磁場中的受力及平衡類問題。 難點:安培力方向的判斷(左手定則)。 一、安培力 1. 定義:通電導線在磁場中受的力稱為安培力。 2. 安培力的大小 (1)磁場和電流垂直時,F=BIL; (2)磁場和電流平行時:F=0; (3)磁場和電流夾角為θ時:。 理解:(1)當B和I不垂直時,只保留B的垂直分量即可; (2)當導線不規則時,取其兩端連線為研究對象,電流由流入端指向流出端。 3. 安培力的方向 (1)用左手定則判定:伸開左手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一個平面內,讓磁感線從掌心進入,并使四指指向電流的方向,這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。 (2)安培力的方向特點:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I所決定的平面。 二、安培力作用下導體運動情況的判定 1. 判定通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢,首先必須弄清楚導體所在位置的磁場分布情況(安培定則),然后利用左手定則準確判定導體的受力情況,進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方向。 2. 在應用左手定則判定安培力方向時,磁感線方向不一定垂直于電流方向,但安培力方向一定與磁場方向和電流方向垂直,即大拇指一定要垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面。 三、判定安培力作用下導體運動情況的常用方法 電流元法 分割為電流元安培力方向―→整段導體所受合力方向―→運動方向 特殊位置法 在特殊位置―→安培力方向―→運動方向 等效法 環形電流和通電螺線管都可以等效為條形磁鐵,條形磁鐵也可等效成環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形電流來分析。 結論法 同向電流互相吸引,異向電流互相排斥;兩不平行的直線電流相互作用時,有轉到平行且電流方向相同的趨勢。 轉換研究 對象法 定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題,可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力,然后由牛頓第三定律,確定磁體所受電流磁場的作用力,從而確定磁體所受合力及運動方向。 四、安培力作用下導體的平衡與加速 1. 安培力作用下導體的平衡問題與力學中的平衡問題分析方法相同,只不過多了安培力,解題的關鍵是畫出受力分析圖。 2. 安培力作用下導體的加速問題與動力學問題分析方法相同,關鍵是做好受力分析,然后根據牛頓第二定律求出加速度。 例題1 如圖所示,把一重力不計的通電直導線AB放在蹄形磁鐵磁極的正上方,導線可以自由移動,當導線中通有如圖所示方向的電流I時,從上向下看,關于導線AB的運動情況下列說法正確的是 (  ) A. 順時針轉動,同時下降 B. 順時針轉動,同時上升 C. 逆時針轉動,同時下降 D. 逆時針轉動,同時上升 思路分析:(1)根據如圖甲所示的導線所處的特殊位置判斷其運動情況,將導線AB從N、S極的中間O分成兩段,由左手定則可得AO段所受安培力的方向垂直于紙面向外,BO段所受安培力的方向垂直于紙面向里,可見從上向下看,導線AB將繞O點逆時針轉動。 (2)根據導線轉過90°時的特殊位置判斷其上下運動情況,如圖乙所示,導線AB此時所受安培力方向豎直向下,導線將向下運動。 (3)由上述兩個特殊位置的判斷可知,當導線不在上述特殊位置時,所受安培力使其逆時針轉動同時還向下運動,所以可確定C正確。 答案:C 例題2 如圖所示,光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部分,O點為圓弧的圓心,兩金屬軌道之間的寬度為0.5 m,勻強磁場方向如圖,大小為0.5 T,質量為0.05 kg、長為0.5 m的金屬細桿置于金屬軌道上的M點,當在金屬細桿內通以電流強度為2 A的恒定電流時,金屬細桿可以沿桿向右由靜止開始運動,已知N、P為導軌上的兩點,ON豎直、OP水平,且MN=OP=1 m,g取10 m/s2,則 (  ) A. 金屬細桿開始運動時的加速度大小為5 m/s2 B. 金屬細桿運動到P點時的速度大小為5 m/s C. 金屬細桿運動到P點時的向心加速度大小為10 m/s2 D. 金屬細桿運動到P點時對每一條軌道的作用力大小均為0.75 N 思路分析:金屬細桿在水平方向受到安培力作用,安

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