2017-2018学年高二物理电学专题提升专题24安培力的求解及判定安培力作用下导体的运

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1、专题24安培力的求解及判定安培力作用下导体的运动问题一：专题概述安培力（1）方向：根据左手定则判断。F、B、/三者I'可方向关系：已知〃、/的方向（2/不平行吋），可用左手定则确定F的唯一方向.FIB,F丄/,则尸垂直于〃和/所构成的平面，但已知尸和〃的方向，不能唯一确定/的方向.（2）大小：由公式尸=〃〃计算，且其屮的厶为导线在磁场屮的有效长度。如弯曲通电导线的有效长度厶等于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图所示。二：典例精讲1.安培力的计算典例如图所示，由不同材料制成的直径/防和半圆力◎组成的半圆形金属线框放置在磁感应强度大小为〃的匀强磁场中，

2、半圆的半径为斤，线框平面与磁场方向（垂直于纸面向外）垂直，直径力血沿水平方向。若通以图示方向的电流，从〃端流入的电流大小为/,则线框受到的安培力（）A.方向沿纸面向上，大小为0B.方向沿纸面向上，大小为2〃/斤C.方向沿纸面向下，大小为刃斤D.方向沿纸面向下,【答案】B【解析】由题图可知，电流从力端流入,从〃端流出，则有电流分别通过直导线力防和半圆形导线力〃，假设通过直导线力处和半圆形导线〃必的电流大小分别为厶、则h+h=Io由左手定则可知，直导线力必受到的安培力沿纸面向上，大小为F=2BIR；半圆形导线/!①受到的安培力可等效成通入电流大小为厶的直导线受到的安培力，由左手定则可

3、知，半圆形导线力必受到的安培力沿纸面向上，大小为凡=2刃2&因此金属线框受到的安培力沿纸面向上，大小为F=FdF2=2BRH+T）=2班R。选项B正确。1.利用结论法典例2：—个可以自由运动的线圈厶和一个固定的线圈厶互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示.当两线圈屮通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈厶将（）.A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.在纸血内平动【答案】B【解析】方法一（电流元分析法）把线"沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在b产生的磁场中，根据安培定则可知各电'流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流

4、元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈Z1将顺时针转动.方法二得效分析法）把线心等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流A的中心，小硯针的N极应指向该点环形电流A的磁场方向，由安培走则知应产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而Z1等效成小磁针后，转动前，N极指向纸內，因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈将顺时针转动・方法三（利用结论法）环形电流人、A之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得，从左向右看，线圈上】将顺时针转动・2.电流元和特殊位置法典例3：—直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，

5、如图所示，如果直导线可以口由地运动且通以方向由日到方的电流，则关于导线动受磁场力后的运动情况，下列说法正确的是（）A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管【答案】D【解析】判断导线的转动方向可用电流元法：如图所示,把直线电流等效为血03三段（00段极短）电流，由于0。「段电流方向与该处的磁场方向相同，所以不受安培力作用；段电流所在处的磁场方向斜向上，由左手定则可知其所受安培力方向垂直纸面向外；0血段电流所在处的磁场方向斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直纸面向里。再用特殊位

6、羞法分析：当导线转过90。与纸面垂直时，判断导线所受安培力方向向下。综上可知导线将以00'段为轴逆时针转动（从上向下看）并室近通电蝮线管。1.转换研究对象法典例4：如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，昇为水平放置的直导线的截血，导线中无电流吋磁铁对斜血的压力为尺；当导线中有垂直纸血向外的电流吋，磁铁对斜血的压力为凡，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是（）.A.斥K斥2,弹簧的伸长量减小B.尺=凡，弹簧的伸长量减小C.弹簧的伸长量增大D.2尺2,弹簧的伸长量减小【答案】C【解析】采用“转换研究对象法”：由于条形磁铁的磁感线是从7极出发到S极，所以

7、可画出磁铁在导线A处的一条磁感线，此处磁感应强度方向斜向左下方，如图，导线M中的电流垂直纸面向外，由左手定则可判断导线/T必受斜向右下方的安培力，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，凡＞尺.同时，由于导线弭比较靠近N极，安培力的方向与斜面的夹角小于90。,所以电流对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以正确选项为C.三总结提升判断通电导体（或磁铁）在安培力作用下运动的常用方法及