(新課改省份專(zhuān)用)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 第1節(jié) 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用學(xué)案(含解析).doc
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磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 新課程標(biāo)準(zhǔn) 核心知識(shí)提煉 1.了解我國(guó)古代對(duì)磁現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用及其對(duì)人類(lèi)文明的影響。 2.通過(guò)實(shí)驗(yàn),了解磁場(chǎng)。知道磁場(chǎng)是一種物質(zhì),體會(huì)場(chǎng)的統(tǒng)一性與多樣性。知道磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量。能用磁感線描述磁場(chǎng)。體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。 3.知道電流的磁場(chǎng)。會(huì)判斷通電直導(dǎo)線和通電線圈周?chē)拇艌?chǎng)方向。 4.通過(guò)實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)安培力。能判斷安培力的方向,會(huì)計(jì)算安培力的大小。了解安培力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。 5.通過(guò)實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)洛倫茲力。能判斷洛倫茲力的方向,會(huì)計(jì)算洛倫茲力的大小。能用洛倫茲力分析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)。了解帶電粒子的磁偏轉(zhuǎn)原理及其應(yīng)用。 磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量 磁感線 電流產(chǎn)生的磁場(chǎng) 安培定則 安培力的方向和大小 洛倫茲力的方向和大小 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng) 帶電粒子的磁偏轉(zhuǎn)原理及其應(yīng)用 第1節(jié) 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度 1.磁場(chǎng) 基本性質(zhì):磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁場(chǎng)力的作用。 2.磁感應(yīng)強(qiáng)度 (1)物理意義:描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。 (2)大小:B=。[注1] (3)方向:小磁針的N極所受磁場(chǎng)力的方向,也就是小磁針靜止時(shí)N極的指向。 (4)單位:特斯拉(T)。 3.勻強(qiáng)磁場(chǎng) (1)定義:磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同的磁場(chǎng)稱(chēng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 (2)特點(diǎn):磁感線疏密程度相同、方向相同。 二、磁感線 通電直導(dǎo)線和通電線圈周?chē)艌?chǎng)的方向 1.磁感線及其特點(diǎn) (1)磁感線:在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線,使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致。 (2)特點(diǎn)[注2] ①磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。 ②磁感線的疏密定性地表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。 ③磁感線是閉合曲線,沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)。 ④磁感線是假想的曲線,客觀上不存在。 2.電流的磁場(chǎng) 通電直導(dǎo)線 通電螺線管 環(huán)形電流 安 培 定 則 三、安培力、安培力的方向 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力 1.安培力的大小 (1)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí):F=BIL。 (2)磁場(chǎng)和電流平行時(shí):F=。 2.安培力的方向 左手定則判斷: [注3] (1)伸出左手,讓拇指與其余四指垂直,并且都在同一個(gè)平面內(nèi)。 (2)讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使四指指向電流方向。 (3)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。 【注解釋疑】 [注1] B的大小和方向由磁場(chǎng)本身決定,與該處放不放通電導(dǎo)線無(wú)關(guān),在定義式中一定要強(qiáng)調(diào)通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)。 [注2] 磁場(chǎng)是客觀存在的特殊物質(zhì),磁感線是假想的曲線;磁感線是閉合的曲線,而電場(chǎng)線是不閉合的曲線。 [注3] 安培力方向一定垂直電流與磁場(chǎng)方向決定的平面,即同時(shí)有FA⊥I,F(xiàn)A⊥B。而磁場(chǎng)與電流的方向可以不垂直。 [深化理解] 1.電流不受安培力或運(yùn)動(dòng)電荷不受洛倫茲力,都不能說(shuō)明該處沒(méi)有磁場(chǎng),這一點(diǎn)與電場(chǎng)不同,電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力作用。 2.安培力可以做功,而洛倫茲力永不做功。 3.安培力的沖量I=BLq。 [基礎(chǔ)自測(cè)] 一、判斷題 (1)磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況無(wú)關(guān)。(√) (2)磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場(chǎng)力的方向一致。() (3)垂直磁場(chǎng)放置的線圈面積減小時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量可能增大。(√) (4)小磁針N極所指的方向就是該處磁場(chǎng)的方向。() (5)在同一幅圖中,磁感線越密,磁場(chǎng)越強(qiáng)。(√) (6)將通電導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中,若不受安培力,說(shuō)明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。() (7)1820年,丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周?chē)男〈裴槹l(fā)生偏轉(zhuǎn),稱(chēng)為電流的磁效應(yīng)。(√) 二、選擇題 1.[粵教版選修3-1 P84T1]把一小段通電直導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中,導(dǎo)線受到安培力的作用。關(guān)于安培力的方向,下列說(shuō)法中正確的是( ) A.安培力的方向一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同 B.安培力的方向一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直,但不一定跟電流方向垂直 C.安培力的方向一定跟電流方向垂直,但不一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直 D.安培力的方向一定跟電流方向垂直,也一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直 解析:選D 根據(jù)左手定則可知,安培力的方向一定跟電流方向垂直,也一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,故D正確。 2.[教科版選修3-1 P83T3](多選)如圖為通電螺線管。A為螺線管外一點(diǎn),B、C兩點(diǎn)在螺線管的垂直平分線上,則下列說(shuō)法正確的是( ) A.磁感線最密處為A處,最疏處為B處 B.磁感線最密處為B處,最疏處為C處 C.小磁針在B處和A處N極都指向左方 D.小磁針在B處和C處N極都指向右方 解析:選BC 根據(jù)安培定則可知,A、B兩處磁場(chǎng)方向向左,C處磁場(chǎng)方向向右;根據(jù)通電螺線管周?chē)拇鸥芯€分布情況可知,B處磁感線最密,C處磁感線最疏。 3.(多選)一小段長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中,當(dāng)通過(guò)它的電流為I時(shí),所受安培力為F。以下關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B的說(shuō)法正確的是( ) A.磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定等于 B.磁感應(yīng)強(qiáng)度B可能大于或等于 C.磁場(chǎng)中通電直導(dǎo)線受安培力大的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大 D.在磁場(chǎng)中通電直導(dǎo)線也可以不受安培力 答案:BD 4.[人教版選修3-1 P94T3改編]如圖所示,用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同,邊長(zhǎng)MN相等,將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流,天平處于平衡狀態(tài)。若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化,天平最容易失去平衡的是( ) 解析:選A 由安培力F=BIL可知,線圈在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度越大,天平越容易失去平衡,故A正確。 高考對(duì)本節(jié)內(nèi)容的考查,主要集中在安培定則和磁場(chǎng)疊加、安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷與平衡問(wèn)題,對(duì)三個(gè)考點(diǎn)的考查,主要以選擇題的形式呈現(xiàn),難度一般,而對(duì)安培力作用下的平衡問(wèn)題有時(shí)考查計(jì)算題,難度中等。 考點(diǎn)一 安培定則的應(yīng)用和磁場(chǎng)的疊加[基礎(chǔ)自修類(lèi)] [題點(diǎn)全練] 1.[安培定則的應(yīng)用] 如圖所示,圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷,當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí),a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),以下說(shuō)法正確的是( ) A.a(chǎn)、b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn) B.b的N極向紙外轉(zhuǎn),而a、c的N極向紙里轉(zhuǎn) C.b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn),而a的N極向紙外轉(zhuǎn) D.b的N極向紙里轉(zhuǎn),而a、c的N極向紙外轉(zhuǎn) 解析:選B 由于圓環(huán)帶負(fù)電荷,故當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí),等效電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針,由安培定則可判斷環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,環(huán)外磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi),磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向即是放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極的指向,所以小磁針b的N極向紙外轉(zhuǎn),a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)。故B正確。 2.[兩電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的疊加] (多選)(2018全國(guó)卷Ⅱ)如圖,紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線L1、L2,L1中的電流方向向左,L2中的電流方向向上;L1的正上方有a、b兩點(diǎn),它們相對(duì)于L2對(duì)稱(chēng)。整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中,外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B0和B0,方向也垂直于紙面向外。則( ) A.流經(jīng)L1的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0 B.流經(jīng)L1的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0 C.流經(jīng)L2的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0 D.流經(jīng)L2的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0 解析:選AC 外磁場(chǎng)、電流的磁場(chǎng)方向如圖所示,由題意知 在b點(diǎn):B0=B0-B1+B2 在a點(diǎn):B0=B0-B1-B2 由上述兩式解得B1=B0,B2=B0,故A、C正確。 3.[多個(gè)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的疊加] 四根相互平行的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線a、b、c、d電流均為I,如圖所示放在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上,每根通電直導(dǎo)線單獨(dú)存;在時(shí),正方形中心O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都是B,則四根通電導(dǎo)線同時(shí)存在時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向?yàn)? ) A.2B,方向向左 B.2B,方向向下 C.2B,方向向右 D.2B,方向向上 解析:選A 根據(jù)安培定則判斷四根導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向分別為:a導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)镺d方向;c導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)镺d方向;同理,b導(dǎo)線產(chǎn)生的方向?yàn)镺a方向,d導(dǎo)線產(chǎn)生的方向?yàn)镺a方向,則根據(jù)平行四邊形定則進(jìn)行合成可知,所以四根導(dǎo)線同時(shí)存在時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B,方向水平向左。故A正確。 [名師微點(diǎn)] 1.安培定則的應(yīng)用 在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流及通電螺線管的磁場(chǎng)時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”。 原因(電流方向) 結(jié)果(磁場(chǎng)方向) 直線電流的磁場(chǎng) 大拇指 四指 環(huán)形電流及通電螺線管的磁場(chǎng) 四指 大拇指 2.磁場(chǎng)的疊加 磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量,合成與分解遵循平行四邊形定則。 考點(diǎn)二 安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷[師生共研類(lèi)] 1.判定導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的基本思路 判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁感線分布情況,然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況,進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向。 2.五種常用判定方法 電流元法 分割為電流元安培力方向―→整段導(dǎo)體所受合力方向―→運(yùn)動(dòng)方向 特殊 位置法 在特殊位置→安培力方向→運(yùn)動(dòng)方向 等效法 環(huán)形電流→小磁針,通電螺線管→條形磁鐵 結(jié)論法 同向電流互相吸引,異向電流互相排斥;兩不平行的直線電流相互作用時(shí),有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì) 轉(zhuǎn)換研究 對(duì)象法 定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的問(wèn)題,可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力,然后由牛頓第三定律,確定磁體所受電流磁場(chǎng)的作用力,從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向 [典例] 如圖所示,把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方,導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時(shí),導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)( ) A.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)下降 B.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)上升 C.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)下降 D.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)上升 [解析] 如圖甲所示,把直線電流等效為無(wú)數(shù)小段,中間的點(diǎn)為O點(diǎn),選擇在O點(diǎn)左側(cè)S極右上方的一小段為研究對(duì)象,該處的磁場(chǎng)方向指向左下方,由左手定則判斷,該小段受到的安培力的方向垂直紙面向里,在O點(diǎn)左側(cè)的各段電流元都受到垂直紙面向里的安培力,把各段電流元受到的力合成,則O點(diǎn)左側(cè)導(dǎo)線受到垂直紙面向里的安培力;同理判斷出O點(diǎn)右側(cè)的導(dǎo)線受到垂直紙面向外的安培力。因此,由上向下看,導(dǎo)線沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。 分析導(dǎo)線轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)的情形,如圖乙所示。導(dǎo)線中的電流向外,由左手定則可知,導(dǎo)線受到向下的安培力。由以上分析可知,導(dǎo)線在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)。選項(xiàng)A正確。 [答案] A [題點(diǎn)全練] 1.[等效法] 如圖所示,在固定放置的條形磁鐵S極附近懸掛一個(gè)金屬線圈,線圈與水平磁鐵位于同一豎直平面內(nèi),當(dāng)在線圈中通入沿圖示方向流動(dòng)的電流時(shí),將會(huì)看到( ) A.線圈向左平移 B.線圈向右平移 C.從上往下看,線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)靠近磁鐵 D.從上往下看,線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)靠近磁鐵 解析:選C 把通電線圈等效成小磁針,等效小磁針的N極垂直于紙面向外,根據(jù)同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引可知:從上往下看,線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)靠近磁鐵,C正確。 2.[結(jié)論法與電流元法組合] 如圖所示,一通電金屬環(huán)固定在絕緣的水平面上,在其左端放置一可繞中點(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動(dòng)且可在水平方向自由移動(dòng)的豎;直金屬棒,中點(diǎn)O與金屬環(huán)在同一水平面內(nèi),當(dāng)在金屬環(huán)與金屬棒中通有圖中所示方向的電流時(shí),則( ) A.金屬棒始終靜止不動(dòng) B.金屬棒的上半部分向紙面外轉(zhuǎn),下半部分向紙面里轉(zhuǎn),同時(shí)靠近金屬環(huán) C.金屬棒的上半部分向紙面里轉(zhuǎn),下半部分向紙面外轉(zhuǎn),同時(shí)靠近金屬環(huán) D.金屬棒的上半部分向紙面里轉(zhuǎn),下半部分向紙面外轉(zhuǎn),同時(shí)遠(yuǎn)離金屬環(huán) 解析:選B 由通電金屬環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)特點(diǎn)可知,其在金屬棒的上半部分產(chǎn)生有水平向左的磁場(chǎng)分量,由左手定則可判斷金屬棒上半部分受到方向垂直紙面向外的安培力,故向紙面外轉(zhuǎn);同理可判斷金屬棒的下半部分向紙面里轉(zhuǎn)。當(dāng)金屬棒轉(zhuǎn)動(dòng)到平行水平面時(shí),由同向電流相吸,反向電流相斥可知,金屬棒在靠近金屬環(huán),B正確。 3.[一題多法] 一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)的線圈L1和一個(gè)固定的線圈L2互相絕緣垂直放置,且兩個(gè)線圈的圓心重合,如圖所示。當(dāng)兩線圈中通以;圖示方向的電流時(shí),從左向右看,線圈L1將( ) A.不動(dòng) B.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D.在紙面內(nèi)平動(dòng) 解析:選B 法一:電流元法 把線圈L1沿水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸分成上下兩部分,每一部分又可以看成無(wú)數(shù)段直線電流元,電流元處在L2產(chǎn)生的磁場(chǎng)中,根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場(chǎng)方向向上,由左手定則可得,上半部分電流元所受安培力均指向紙外,下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi),因此從左向右看線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 法二:等效法 把線圈L1等效為小磁針,該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2的中心,小磁針的N極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流I2的磁場(chǎng)方向,由安培定則知I2產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在其中心處豎直向上,而L1等效成小磁針后,轉(zhuǎn)動(dòng)前,N極指向紙內(nèi),因此小磁針的N極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上,所以從左向右看,線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 法三:結(jié)論法 環(huán)形電流I1、I2之間不平行,則必有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),直到兩環(huán)形電流同向平行為止,據(jù)此可得,從左向右看,線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。故B正確。 考點(diǎn)三 安培力作用下的平衡問(wèn)題[多維探究類(lèi)] 題型(一) 安培力的疊加 [例1] (多選)(2017全國(guó)卷Ⅰ)如圖,三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線L1、L2和L3兩 兩等距,均通有電流I,L1中電流方向與L2中的相同,與L3中的相反。下列說(shuō)法 正確的是( ) A.L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直 B.L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1、L2所在平面垂直 C.L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1∶1∶ D.L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為∶∶1 [解析] 由安培定則可判斷出L2在L1處產(chǎn)生的磁場(chǎng)(B21)方向垂直L1和L2的連線豎直向上,L3在L1處產(chǎn)生的磁場(chǎng)(B31)方向垂直L1和L3的連線指向右下方,根據(jù)磁場(chǎng)疊加原理,L3和L2在L1處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)(B合1)方向如圖1所示,根據(jù)左手定則可判斷出L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2和L3所在平面平行,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;同理,如圖2所示,可判斷出L3所受磁場(chǎng)(B合3)作用力的方向(豎直向上)與L1、L2所在平面垂直,選項(xiàng)B正確;同理,如圖3所示,設(shè)一根長(zhǎng)直導(dǎo)線在另一根導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,根據(jù)幾何知識(shí)可知,B合1=B,B合2=B,B合3=B,由安培力公式F=BIL可知L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1∶1∶,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 [答案] BC 安培力的大小 安培力大小計(jì)算常用公式F=BIL,要求兩兩垂直,應(yīng)用時(shí)要滿足: (1)B與L垂直; (2)L是有效長(zhǎng)度,即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長(zhǎng)度。 如彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度(如圖所示),相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端。因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈,其有效長(zhǎng)度為零,所以閉合線圈通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,受到的安培力的矢量和為零。 題型(二) 通電金屬棒的平衡問(wèn)題 [例2] (多選)如圖所示,空間中有一斜向右下方、與水平方向成θ角的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,一絕緣豎直擋板AC垂直于紙面所在的平面豎直放置,一根通有垂直紙面向外的電流的水平金屬桿,緊貼擋板上的O點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是( ) A.若擋板AC表面光滑,略減小桿中電流,桿可能仍然靜止于O點(diǎn) B.若擋板AC表面光滑,略增大桿中電流,要使桿仍然靜止,可將擋板繞過(guò)O點(diǎn)垂直紙面的軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度 C.若擋板AC表面粗糙,略增大桿中電流,桿可能仍然靜止,且桿所受的靜摩擦力一定增大 D.若擋板AC表面粗糙,略減小桿中電流,桿可能仍然靜止,且桿所受的靜摩擦力方向可能豎直向上 [解析] 若擋板AC表面光滑,則桿受重力G、支持力N和安培力F的作用而靜止,如圖甲所示,根據(jù)平衡條件有Fcos θ=G,而F=BIL,得BILcos θ=G,當(dāng)略減小桿中電流I時(shí),有BILcos θ- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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