《2018_2019学年高中物理专题3.4通电导线在磁场中受到的力试题新人教版选修3_1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018_2019学年高中物理专题3.4通电导线在磁场中受到的力试题新人教版选修3_1（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 第第 4 4 节节 通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力 一 安培力的方向一 安培力的方向 1 定义 在磁场中受到的力称为安培力 2 判断安培力方向的方法是 内容 伸开左手 让拇指与其余四指垂直 并且都与手掌在一个平面内 让 从掌 心进入 并使四指指向 的方向 这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 的 方向 二 安培力的大小二 安培力的大小 1 当通电导线垂直磁场方向放置时 所受安培力的大小为F 2 当磁感应强度B的方向与通电导线平行时 导线受力F 3 当磁感应强度B的方向与通电导线的方向成角时 F 为B与I之间的夹 角 三 磁电式电流表三 磁电式电流表 1 构造 螺旋弹
2、簧 又叫游丝 指针 极靴 圆柱形铁芯等 2 原理 当被测电流通入线圈时 线圈受 作用而转动 线圈的转动使螺旋弹簧 扭转形变 产生阻碍线圈转动的力矩 当安培力产生的转动力矩与螺旋弹簧形变产生的阻碍 转动的力矩达到平衡时 指针停留在某一刻度 越大 就越大 就 越大 通电导线 左手定则 磁感线 电流 安培力 BIL 0 磁铁 线圈 安培力 电流 安培力 指针偏角 2 一 判断通电导体 或磁铁 在安培力作用下运动的常用方法一 判断通电导体 或磁铁 在安培力作用下运动的常用方法 具体方法 实例 分析 电 流 元 法 把整段电流等效分成很多电流元 先用左手定则判断出每小段电流 元所受安培力的方向 从而判断
3、出 整段电流所受合力的方向 最后确 定运动方向 注意一般取对称的电 流元分析 把直线电流等效为AO BO两段 电流元 蹄形磁铁磁感线分布以及两 段电流元受安培力方向如图所示 可 见 导线将沿俯视逆时针方向转动 特 殊 位 置 法 根据通电导体在特殊位置所 受安培力的方向 判断其运动方向 然后推广到一般位置 判断 能自由移动的导线 运动情况 用导线转过90 的特殊位置 如 图所示的虚线位置 来分析 判得安 培力方向向下 故导线在逆时针转动 的同时向下运动 等 效 分 析 法 环形电流可以等效为小磁针 或条形磁铁 条形磁铁也可等 效成环形电流 通电螺线管可等效 为多个环形电流或条形磁铁 判断 环形
4、电流受到的安 培力方向 把环形电流等效成如图所示右 边的条形磁铁 可见两条形磁铁相互 吸引 不会有转动 电流受到的安培 力方向向左 结 论 法 1 两电流相互平行时无转 动趋势 同向电流相互吸引 反向 电流相互排斥 2 两电流不平 行时 有转动到相互平行且方向相 同的趋势 判断 光滑杆上的同向电 流的运动方向 同向电流直接相吸 两个环形电 流会相互靠拢 3 转 换 研 究 对 象 法 定性分析磁体在电流产生的 磁场中受力方向时 可先判断电流 在磁体磁场中的受力方向 然后再 根据牛顿第三定律判断磁体受力 方向 判断 图中所示磁铁受到 的地面摩擦力方向 电流受到的磁铁的作用力方向 如图所示 所以反
5、过来电流对磁铁的 作用力方向斜向右下 可知地面对磁 铁的作用力方向向左 例题例题 1 1 如图所示 把一根通电的直导线AB放在蹄形磁铁两个磁极上方 导线可以 自由转动 如果电流的方向是从A到B 那么导线的 A A端向纸内 B端向纸外 在水平面内转动 同时向下运动 B A端向纸外 B端向纸内 在水平面内转动 同时向上运动 C A端向上 B端向下 在竖直平面内转动 D A端向下 B端向上 在竖直平面内转动 参考答案 参考答案 A 二 安培力作用下物体的平衡和加速二 安培力作用下物体的平衡和加速 1 安培力作用下物体的平衡问题 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
6、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和动力学问题一样 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 3 常见的还有安培力与闭合电路欧姆定律相结合的题目 解答时主要应用的知识有 1 闭合电路欧姆定律 4 2 安培力的公式及左手定则 3 物体的平衡条件 牛顿第二定律 运动学公式 例题例题 2 2 2018 安徽合肥市高三调研性考试 如图所示 一水平放置的通电直导体 棒位于竖直向下的匀强磁场中 若将磁场在竖直面内顺时针旋转一小角度或将电流方向反向 则下列说法正确的是 A 将磁场旋转
7、 导体棒所受安培力的方向不变 B 将磁场旋转 导体棒所受安培力的大小不变 C 将电流反向 导体棒所受安培力的方向不变 D 将电流反向 导体棒所受安培力的大小不变 参考答案 参考答案 AD 1 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力 下列说法正确的是 A 安培力的方向可以不垂直于直导线 B 安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C 安培力的的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D 将直导线从中点折成直角 安培力的大小一定变为原来的一半 2 2018 浙江新高考选考科目 在城市建设施工中 经常需要确定地下金属管线的位置 如图所示 有一种探测方法是 首先给金属长直管线上同上电流 再用可以测量磁场强 弱
8、 方向的仪器进行一下操作 用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁场的最 5 强的某点 记为a 在a点附近的地面上 找到与a点磁感应强度相同的若干点 将 这些点连成直线EF 在地面上过a点垂直于EF的直线上 找到磁场方向与地面夹角 为 45 的b c两点 测得b c两点距离为L 由此可确定金属管线 A 平行于EF 深度为 B 平行于EF 深度为L C 垂直于FE 深度为 D 垂直于EF 深度为L 3 一只阴极射线管 左侧P点处不断有电子水平射出 若在管的正下方放一通电直导线AB 时 当通入如图方向从B到A的电流时 电子的运动方向将 A 向上偏转 B 向下偏转 C 向纸内偏转 D 向纸外偏转 4
9、 2018 江西省浮梁一中高考冲刺训练 极光 是由太阳发射的高速带电粒子受地磁 场的影响 进入两极附近时 撞击并激发高空中的空气分子和原子发光引起的 假如我 们在北极地区忽然发现正上方的某一高空出现了射向地球的 沿逆时针方向生成的紫色 弧状极光 显示带电粒子的运动轨迹 考虑大气的阻力 则关于引起这一现象的高速 粒子的电性及弧状极光的弯曲程度的说法中 正确的是 A 高速粒子带正电 B 高速粒子带负电 C 轨迹半径不变 D 轨迹半径逐渐增大 5 如图所示 A为一个水平旋转的橡胶盘 带有大量均匀分布的负电荷 在圆盘正上方水 6 平放置一根通电直导线 电流方向如图所示 当圆盘高速绕中心轴逆时针转动时
10、通电直导线所受安培力的方向是 A 竖直向上 B 竖直向下 C 水平向里 D 水平向外 6 2018 山东省藁城市第一中学高三冲刺卷 如图 AB CD是两根长度均为L 4 0 m 质量分别为m1 0 6 kg 和m2 0 2 kg 的金属棒 两根等长的细金属杆将两节干电池与两个 金属棒串联成闭合回路 整个回路用绝缘细线悬挂在天花板上 保证金属棒水平 整个 装置处于竖直向下的匀强磁场中 磁感应强度B 1 0 T 电路中的电流I 0 5 A 待系统 稳定之后 金属棒 细金属杆在力的作用下不会发生变形 取g 10 m s2 则 A 绝缘细线与竖直方向的夹角 0 B 绝缘细线与竖直方向的夹角 45 C
11、细金属杆与竖直方向的夹角 45 D 细金属杆与竖直方向的夹角 90 7 如图所示 条形磁铁放在水平桌面上 其中央正上方固定一根直导线 导线与磁铁垂直 并通以垂直纸面向外的电流 7 A 磁铁对桌面的压力减小 不受桌面摩擦力的作用 B 磁铁对桌面的压力减小 受到桌面摩擦力的作用 C 磁铁对桌面的压力增大 不受桌面摩擦力的作用 D 磁铁对桌面的压力增大 受到桌面摩擦力的作用 8 2018 福建省福州市八县一中联考高二期末 如图所示 两平行金属导轨间的距离 金属导轨所在的平面与水平面夹角 在导轨所在平面内 分布着磁感 应强度 方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场 金属导轨的一端接有电动 势 内阻的直流
12、电源 现把一个质量的导体棒ab放在金 属导轨上 此时导体棒恰好静止 导体棒与金属导轨垂直且接触良好 导体棒与金属导 轨 接 触 的 两 点 间 的 电 阻 金 属 导 轨 电 阻 不 计 g取 已 知 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 导体棒受到的安培力大小 2 导体棒受到的摩擦力大小及方向 3 某个时刻匀强磁场的大小保持不变 方向变为垂直于导轨所在平面向下 求以该时刻 为计时起点 2 s 末导体棒的速度大小 设金属导轨足够长 导体棒与金属导轨之 间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等 9 如图所示为电流天平 可以用来测量匀强磁场中的磁感应强度 它的右臂挂着矩形线圈 匝数为n 线圈
13、的水平边长为l 处于匀强磁场中 磁感应强度B的方向与线圈平面垂 直 当线圈中通过逆时针方向电流I时 调节砝码使两臂达到平衡 下列说法中正确的 是 8 A 线圈只有bc边受到安培力 B 线圈受到的磁场对它的力方向水平指向纸内 C 若电流大小不变而方向反向 线圈仍保持平衡状态 D 若发现左盘向上翘起 则增大线圈中的电流可使天平恢复平衡 10 2018 新疆哈密地区高二月考 如图 质量为m 长为L的直导线用两根绝缘细线悬 挂于O O 并处于匀强磁场中 当导线中通以沿x正方向的电流I 且导线保持静止 时 悬线与竖直方向的夹角为 则磁感应强度的方向和大小可能为 A z正向 tan B y正向 C z负向
14、 tan D 沿悬线向上 sin 11 如图所示 一根长为的铝棒用两个劲度系数均为的弹簧水平悬挂在匀强磁场中 磁 感应强度为B 方向垂直纸面向里 当铝棒中通过的电流方向从左到右时 弹簧的长 度变化了 则下列说法正确的是 9 A 弹簧长度缩短了 B B 弹簧长度缩短了 B C 弹簧长度伸长了 B D 弹簧长度伸长了 B 12 2018 山东省济南第一中学高二学考 如图所示 固定的水平金属导轨间距L 2 m 处 在磁感应强度B 4 l0 2 T 的竖直向上的匀强磁场中 导体棒MN垂直导轨放置 并始终 处于静止状态 已知电源的电动势E 6 V 内电阻r 0 5 电阻R 4 5 其他电阻 忽略不计 闭
15、合开关 S 待电流稳定后 试求 1 导体棒中的电流 2 导体棒受到的安培力的大小和方向 13 如图所示 在倾角为 37 的光滑斜面上有一根长为 0 4 m 质量为 6 10 2 kg 的通电直导 线 电流I 1 A 方向垂直纸面向外 导线用平行于斜面的轻绳拴住不动 整个装置放 在磁感应强度每秒增加 0 4 T 方向竖直向上的磁场中 设t 0 B 0 则需要多长时间 斜面对导线的支持力为零 g取 10 m s2 10 14 2017 新课标全国 卷 某同学自制的简易电动机示意图如图所示 矩形线圈由一根 漆包线绕制而成 漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出 并作为线圈的 转轴 将线圈架在
16、两个金属支架之间 线圈平面位于竖直面内 永磁铁置于线圈下方 为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来 该同学应将 A 左 右转轴下侧的绝缘漆都刮掉 B 左 右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 C 左转轴上侧的绝缘漆刮掉 右转轴下侧的绝缘漆刮掉 D 左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 右转轴下侧的绝缘漆刮掉 15 2015 江苏卷 如图所示 用天平测量匀强磁场的磁感应强度 下列各选项所示的载 流线圈匝数相同 边长NM相等 将它们分别挂在天平的右臂下方 线圈中通有大小相 同的电流 天平处于平衡状态 若磁场发生微小变化 天平最容易失去平衡的是 11 名师点睛 解决本题的关键是知道当导线的方向与磁场的方向平行 所受安培力为 0 最小 当导线的方向与磁场方向垂直时 安培力最大 为F BIL 2 A 解析 根据通电直导线产生的磁场特点 距离电流越近 产生的磁场强度越大 则a 点距离管线最近 EF上的点均是距离管线最近的点 管线在EF的正下方 与EF平行 根据安培定则做出管线产生磁场的横截面图示 则由几何关系可以确定a到管线的距离 为 故 A 正确 BCD 错误 3 B 解析 AB中电流的方向由B向A 由
