磁场三节探究安培力四节安培力的应用习题.ppt
第三节探究安培力第四节安培力的应用,1如图331所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动？,图331,解析：可以把圆形线圈分成很多小段，每一小段可以看成一段直线电流，取其中的上下两小段分析，其截面图和受安培力的情况如图所示根据其中心对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向磁铁运动,答案：向磁铁运动,2如图332所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线中通过如图所示方向的电流I时，试判断导线的运动情况,图332,3将长为1 m的导线ac，从中点b折成如图337所示形状，放入B0.08 T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直若在导线abc中通入25 A的直流电，则整个导线所受安培力大小为_N.,图337,答案：1.732,4如图338所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电池内阻不计，问：若导线光滑，电源电动势E多大才能使导体杆静止在导轨上？,图338,5条形磁铁竖直放置，闭合圆环水平放置，条形磁铁中心线穿过圆环中心，如图339所示，若圆环为弹性环，其形状由扩大到，那么圆环内磁通量的变化的情况是(),图339,A磁通量增大B磁通量减小C磁通量不变D条件不足，无法确定答案：B,如图3310所示，其中A、B图已知电流方向及其所受磁场力的方向，试判断并在图中标出磁场方向C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试判断电流方向并在图中标出,例1,图3310,1请画出图3311所示的各种情况下，导线受到的安培力的方向,图3311,解析：利用左手定则判定导线受到的安培力的方向时，注意图形的转化，将抽象的图形转化为便于受力分析的图形各个图形中导线受到的安培力的方向如图所示,答案：见解析,如图3312所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，可以(双选)(),例2,图3312,A将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极C将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极D以上判断都不正确,【解析】按照A选项中接法，由安培定则知螺线管上端为N极，MN中电流方向自左向右，由左手定则知MN垂直于纸面向外运动B选项中的接法使螺线管上端为S极，MN中电流方向自左向右，故由左手定则可判断，MN垂直于纸面向外运动，所以A、B正确而C选项中螺线管上端为S极，MN中电流方向自左向右，则由左手定则可判知，MN垂直于纸面向内运动，所以选项C不正确【答案】AB,2.如图3313所示，两个相同的轻质铝环均能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是(),图3313,A都绕圆柱体转动B彼此相向运动，且具有大小相等的加速度C彼此相向运动，电流大的加速度大D彼此背向运动，电流大的加速度大解析：选B.两个相同的铝环受到的安培力是相互的，则加速度大小相等；由左手定则可以判断安培力的方向是相向的，故选项B正确,地球是个大磁体，在赤道附近，地磁场可以看成是沿南北方向的匀强磁场如果赤道某处的磁感应强度大小为 0.5104T，在赤道上有根东西方向的直导线，长为200 m，载有从东往西的电流3 A，则地磁场对这根导线的作用力有多大？方向如何？,例3,【解析】地磁场的磁感应强度为0.5104T，方向由南向北；导线垂直于地磁场放置，长度为200 m，通有电流3 A，则其所受安培力为：FBIL0.51043200 N3.0102N.根据左手定则可以判断导线所受安培力的方向垂直指向地面,【答案】3102N，方向垂直指向地面【点评】安培力的计算应用公式FBILsin，其中是B与I的夹角，同时注意L为有效长度这要我们先搞清磁场方向与电流方向,3如图3314所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，通入导线的电流为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力,图3314,解析：对安培力公式FBILsin的应用，要注意为B与I的夹角，另外要注意导线长度应为垂直于磁场方向的有效长度图甲中F1BILcos；图乙中F2BIL；图丙中F3 BIR，此时abc的有效长度为ac的长度；图丁中F42BIR，此时半圆形线圈的有效长度为直径，即2R；图戊中闭合线圈所受安培力为零，故F50.,答案：BILcosBIL 2BIR0,如图3315所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央上方固定一根长直导线，导线与条形磁铁垂直当导线中通以垂直纸面向里的电流时，用FN表示磁铁对桌面的压力，F静表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前受力相比较是(),例4,AN减小，f静0BN减小，f静0CN增大，f静0DN增大，f静0,图3315,【答案】C【点评】解决此类问题首先要转换研究对象，分析导线受力，然后根据牛顿第三定律确定磁铁受力在判断导线受的安培力时，要画出导线处的磁感线,4.如图3316是一种测定磁感应强度B的装置，在天平的一端挂个矩形线圈，它的底边放在待测的匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈匝数n10，底边长L20 cm.当线圈通0.2 A电流时，天平达到平衡，然后保持电流大小不变，使电流反向，此时发现天平左盘再加入m36 g的砝码才能使天平平衡求磁感应强度B的大小(g取10 m/s2),图3316,答案：0.45 T,在倾角为的光滑斜面上，放置一通有电流I、长为L、质量为m的导体棒，如图3317所示试问：,例5,图3317,(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向,图3318,5质量为m0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为37的平行放置的导轨上，导轨的宽度d0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数0.4，磁感应强度B2 T 的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图3319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杆的电流范围为多少？,图3319,答案：0.14 AIab0.46 A,2.如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在条形磁铁的左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时(),A磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用B磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用C磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用D磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用,3.如图所示，等腰直角三角形的通电闭合线框abc处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力(),A竖直向上B方向垂直于ac斜向上C方向垂直于bc斜向下D为零,4.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，B的方向与水平夹角为30，图中实线位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置转到竖直位置(图中虚线位置)计算在此过程中磁通量的改变量大小为(),A.BS BBSC.BS D2BS,5.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个圆线圈的圆心重合，当两线圈都通有如图所示方向的电流时，则从左向右看，线圈L1将(),A不动B顺时针转动C逆时针转动D向纸外平动,7.质量为m的通电细杆ab置于倾角为的导轨上，导轨的宽度为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为.有电流时ab恰好在导轨上静止，如图3326所示，图中的四个侧视图中，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是(双选)(),图3326,9.如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通入的电流大小相等、方向垂直纸面向里；通过直导线产生磁场的磁感应强度B，I为通电导线的电流大小，r为距通电导线的垂直距离，k为常量；则通电导线R受到的磁场力的方向是(),A垂直R，指向y轴负方向B垂直R，指向y轴正方向C垂直R，指向x轴负方向D垂直R，指向x轴正方向,
