高二物理 电学专题提升 专题25 安培力作用下的平衡问题

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1、专题25安培力作用下的平衡问题一：专题概述安培力作用下导体的平衡通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力学综合模型，该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成。这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定。因此解题时一定要先把立体图转化成平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系，如图所示。二：典例精讲典例1：如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是(　　)．A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质

2、量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小【答案】A【解析】选金属棒MN为研究对象，其受力情况如图所示．非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。根据平衡条件及三角形知识可得tanθ＝，所以当棒中的电流I、磁感应强度B变大时，θ角变大，选项A正确，选项D错误；当金属棒质量m变大时，θ角变小，选项C错误；θ角的大小与悬线长无关，选项B错误．典例2：如图所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距L＝1m．PM间接有一个电动势E＝6V，内阻r＝1Ω的电源和一只

3、滑动变阻器，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2kg，棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3kg.棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计，g取10m/s2)，匀强磁场的磁感应强度B＝2T，方向竖直向下，为了使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值不可能是(　　)．A．2Ω　　B．4Ω　　C．5Ω　　D．6Ω【答案】D典例3：小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如图所示．在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的读数为G1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其

4、余区域磁场不计．直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R.若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的读数为G2，铜条在磁场中的长度为L.非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。(1)判断铜条所受安培力的方向，G1和G2哪个大．(2)求铜条匀速运动时所受安培力的大小和磁感应强度的大小．【答案】(1)安培力方向竖直向上　G2>G1；(2)F安＝G2－G1，B＝(2)对铜条组成的回路：E＝BLv＝IR④铜条受到

5、的安培力F安＝BIL⑤由①②③可得F安＝G2－G1⑥由④⑤⑥得：磁感应强度大小B＝三总结提升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．四提升专练1.(多选)如图所示，在等边三角形的三个顶点a、b、c非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中均通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里．过c点的导线所受安培力的方向是(　　)．A．与ab边平行，竖直向上　　B．与ab边平

6、行，竖直向下C．与ab边垂直，指向左边　　D．与ab边垂直，指向右边【答案】C2．一段长0.2m、通有2.5A电流的直导线，在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况，正确的是(　　)．A．如果B＝2T，F一定是1NB．如果F＝0，B也一定为零C．如果B＝4T，F有可能是1ND．如果F有最大值，通电导线一定与B平行【答案】C【解析】如果B＝2T，当导线与磁场方向垂直放置时，安培力最大，大小为F＝BIL＝2×2.5×0.2N＝1N；当导线与磁场方向平行放置时，安培力F＝0；当导线与磁场方向成任意夹角放置时，0

7、A、B＝4T、F＝1N代入F＝BILsinθ，解得θ＝30°，故选项C正确．3.(多选)如图所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是(　　)．A．磁铁对桌面的压力减小B．磁铁对桌面的压力增大C．磁铁对桌面的压力不变非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。D．以上说法都不对【答案】A4.(多选)如图所示，有两根长为L、质量