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2019届高考物理一轮复习讲义:第九章 第1讲 磁场及其对电流的作用 Word版含答案

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  • 2025/7/11 5:51:36

A.该磁场是匀强磁场 B.线圈平面总与磁场方向垂直 C.线圈将逆时针转动

D.a、b导线受到的安培力大小总为BIl 答案 D

解析 匀强磁场的磁感应强度的大小处处相等,方向处处相同,由图可知,选项A错误;由图知线圈平面总与磁场方向平行,选项B错误;在图示的位置,a受向上的安培力,b受向下的安培力,线圈顺时针转动,选项C错误;由于磁感应强度大小不变,电流大小不变,则安培力大小始终为BIl,选项D正确。 考点3 与安培力有关的力学综合题 [拓展延伸]

1.安培力作用下的物体平衡问题,解题步骤和共点力的平衡问题相似,一般是: (1)先进行受力分析,画出受力分析图。

(2)根据共点力平衡的条件列出平衡方程进行求解。其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉了安培力。

2.安培力作用下的加速问题与动力学问题一样,关键是做好受力分析,然后根据牛顿第二定律求出加速度,最后利用运动学公式求解。

以上问题在解答时经常应用到的知识还有闭合电路欧姆定律。

例3 如图所示,用两根轻细金属丝将质量为m、长为l的金属棒ab的两端悬挂在c、d两处,置于竖直向上的匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后,两悬线偏离竖直方向θ

角处于平衡状态,则磁感应强度B为多大?为了使棒平衡在该位置上,所需匀强磁场的磁感应强度B最小为多少,方向如何?

(1)磁感应强度B与安培力F的方向有何关系?

提示:垂直。

(2)什么情况下磁感应强度B最小? 提示:安培力最小时,磁感应强度B最小。

mgmg

尝试解答 Iltanθ Ilsinθ 方向平行于悬线向上。

首先要对研究对象进行受力分析,画出受力分析图(如侧视图、俯视图),然后根据平衡条件列方程并分析极值。

画出从右侧逆着电流方向的侧视图,如图甲所示。金属棒在重力mg、悬线拉力T、安培力F三个力作用下处于平衡状态,由平衡条件得 F=mgtanθ

mg

又F=BIl,解得B=tanθ

Il

要求所加匀强磁场的磁感应强度最小,应使棒在该位置平衡时所受的安培力最小。由于棒的重力恒定,悬线拉力的方向不变,由如图乙所示的力三角形可知,安培力的最小值为Fmin=mgsinθ

即BminIl=mgsinθ 解得Bmin=

mgsinθ Il

由左手定则可知,所加磁场的方向应平行于悬线向上。 总结升华

安培力作用下导体棒平衡问题的解决方法 (1)求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路

(2)求解关键 ①电磁问题力学化。 ②立体图形平面化。 ③求解极值数学化。

[跟踪训练] [2017·河南百校质检]一正方形导体框abcd,其单位长度的电阻值为r,现将正方形导体框置于如图所示的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,用不计电阻的导线将导体框连接在电动势为E(内阻不计)的电源两端。关于导体框所受的安培力的下列描述正确的是( )

2EB

A.安培力的大小为,方向竖直向上

r4EB

B.安培力的大小为,方向竖直向下

3rEB

C.安培力的大小为,方向竖直向下

rEB

D.安培力的大小为r,方向竖直向上 答案 B

解析 由题图可知,电路接通后流过导体框的电流方向为ad及abcd,假设导体框的边长为EE

l,由欧姆定律可知ad边的电流大小为I1=,流过bc边的电流大小为I2=,又由左手定

lr3lr则可知两边所受的安培力方向均为竖直向下,ab边和cd边所受安培力大小相等、方向相反,则导体框所受安培力的大小为F=BI1l+BI2l=

4EB

,B正确。 3r

1.方法概述

判断通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势,首先要弄清导体所在位置的磁场分布情况,然后利用左手定则判定导体的受力情况,进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。 2.常用判断方法

(1)电流元法:把整段弯曲导线分为多段直线电流元,先用左手定则判断每段电流元受力的方向,然后判断整段导线所受合力的方向,从而确定导线运动方向。

(2)特殊位置法:通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时,判断其所受安培力的方向,从而确定其运动方向。

(3)等效法:环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流。然后根据同极相斥、异极相吸判断相互作用情况。

(4)结论法:两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势,同向电流互相吸引,反向电流互相排斥;两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势。

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A.该磁场是匀强磁场 B.线圈平面总与磁场方向垂直 C.线圈将逆时针转动 D.a、b导线受到的安培力大小总为BIl 答案 D 解析 匀强磁场的磁感应强度的大小处处相等,方向处处相同,由图可知,选项A错误;由图知线圈平面总与磁场方向平行,选项B错误;在图示的位置,a受向上的安培力,b受向下的安培力,线圈顺时针转动,选项C错误;由于磁感应强度大小不变,电流大小不变,则安培力大小始终为BIl,选项D正确。 考点3 与安培力有关的力学综合题 [拓展延伸] 1.安培力作用下的物体平衡问题,解题步骤和共点力的平衡问题相似,一般是: (1)先进行受力分析,画出受力分析图。 (2)根据共点力平衡的条件列出平衡方程进行求解。其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉了安培力。 2.安培力作用下的加速问题与动力学问题

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