高二物理竞赛辅导(安培力).doc

《高二物理竞赛辅导(安培力).doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、郑裕彤中学高二物理竞赛辅导材料之五----安培力作用下物体受力和运动情况的分析通电导线在其他电流或磁体的作用下，会引起导线受力情况发生变化或引起导线的运动，要准确判断导线的受力情况的发生变化或导线将要发生的运动，就要判断导线所受的安培力，要判断导线所受的晏培力，首先要明确，不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都昌通过磁场来实现的，因此要判断安培力，必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则判断．在实际操作过程中，往往可以采用以下几种方法：1、电流元法：导线所在位置的磁场可能比较复杂，不能

2、马上用左手定则作出判断，这时可把整段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，再判断整段导线所受合力的方向．2、特殊位置法：通过转动通电导线到某个便于分析的位置来判断导线所受的安培力．3、等效法：环形电流可以等效为小磁针，通电螺线管可以等效为条形磁铁．4、利用结论法：利用两平行直导线的相互作用规律，两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流互相排斥；两不平行直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势．［例1］画出下图通电导线棒ab所受的安培力方

3、向．（图中箭头方向为磁感线的方向）解题方法：判断安培力方向左手定则;程序法．安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．因此，在判断安培力方向时，应遵循如下程序分析：①确定磁场与电流所决定的平面；②根据安培力与这个平面垂直，知道安培力方向一定在与该平面垂直的方向上．依据左手定则，具体确定安培力朝哪个方向．解析：题目所给的图是立体图，如果直接把ab棒受到的安培力画在立体图上则较为抽象．为了直观，一般画成平面图，对上图中的各个图从外向内看的正

4、视平面图如下图所示（此时导体ab是一个横截面图，×表示电流向里，⊙表示电流向外），图甲中，I与B决定的平面是与纸面垂直的竖直面，安培力方向与这个平面垂直，由左手定则知，安培力的方向为水平向右．图乙中，I与B决定的平面是与水平方向成θ角的垂直纸面的平面，安培力方向与这个平面垂直，指向右下方．图丙中，I和B决定的平面是垂直斜面的平面，安培力方向与斜面平行，指向右上方（各图安培力的方向如下图中所示）．点评：（1）在判定安培力方向或进行受力分析画示意图时，如果题目涉及的图形为立体图，在标安培力方向或画受力图

5、时，一般要把立体图转换为平面图处理；（2）左手定则也可以处理I与B不垂直时F的方向判断问题，此时只要让磁场斜穿过手心方可，四指仍指向电流方向，大拇指所指方向为安培力的方向．［例2］如图，两条导线相互垂直，但相隔一段距离．其中AB固定，另一条CD能自由活动，当直线电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将（从纸外向纸内看）A．不动B．顺时针方向转动同时靠近导线ABC．逆时针方向转动同时离开导线ABD．顺时针方向转动同时离开导线ABE．逆时针方向转动同时靠近导线AB解题方法：安培力作用下物体运动方向的判断

6、左手定则;结论法、等效法、特殊位置法和电流元法．解析：据电流元分析法，把电流CD等效成CO、OD两段电流．由安培定则画出CO、OD所在位置的AB电流的磁场，由左手定则可判断CO、OD受力如下左图，可见导线CD逆时针转动．由特殊位置分析法，让CD逆时针转90°，如上右图，并画出CD此时位置，AB电流的磁感线分布，据左手定则可判断CD受力垂直于纸面向里，可见CD靠近AB，故E答案正确．点评：此题用“利用结论法”来进行分析更为简洁，因为AB、CD不平行，有转动到电流同方向的特点，故CD导线将逆时针转动，当

7、CD转过90°角时，两电流平行且方向相同，故相互吸引而靠近．故本题答案为E．［例3］在倾角为α的光滑斜轨上，置有一通有电流I、长L、质量为m的导体棒，如图所示．（1）欲使棒静止在斜轨上，所加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为多少？方向如何？（2）欲使棒静止在斜轨上，且对斜轨无压力，所加匀强磁场B的大小是多少？方向如何？解题方法：平衡法．解析：（1）通电导体在光滑斜轨上除受重力和支持力外，还受安培力作用，为使其静止在斜面上，最小安培力的方向应沿斜面向上，其受力如下图所示．由左手定则可知，磁场方向应垂直斜

8、面．由平衡条件可知：BIL＝mgsinα所以磁感应强度的最小值为：B＝sinα(2)通电导线静止在斜轨上，且对斜面无压力时，只受重力和安培力作用，故安培力应竖直向上，所加匀强磁场应水平向左．其受力情况如下图所示．由平衡条件得：B′IL＝mg所以磁感应强度的大小为：B′＝点评：（1）解决这类问题的关键是把立体图转化成易于分析的平面侧视图，以便于画出其受力分析图；（2）在具体分析时，一定要注意安培力的方向与磁场方向垂直，与电流方向垂直；（3）物体在安培力和其他力作用下的平