1、第三章第5讲习题课安培力的综合应用目标定位1.知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向.2.理解并熟练应用安培力的计算公式FBILsin .3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题.1 预习导学 梳理识记点拨 2 课堂讲义 理解深化探究3 对点练习 巩固应用反馈4 第5讲习题课安培力的综合应用1.通电导线周围的磁感线的方向可以根据 定则(也叫_定则)判断，使用时注意：(1)判断直线电流周围的磁场时， 的方向与电流方向一致， 所指的方向就是磁感线的环绕方向.(2)判断环形电流的磁场时， 与环形电流的方向一致， 所指的方向为轴线上磁感线的方向.预习导学 梳理识记点拨大拇指安
2、培右手螺旋大拇指所指弯曲的四指弯曲的四指5 第5讲习题课安培力的综合应用2.安培力(1)大小：磁场和电流垂直时：F ；磁场和电流平行时：F ；磁场和电流的夹角为时：F ，其中L为导线垂直磁场的有效长度.(2)方向：用 定则判定，让磁感线 穿入手心，并使伸开的 指向电流的方向，那么 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.(3)其特点：FB，FI，即F垂直于 决定的平面.B和IBIL0BILsin 左手垂直四指大拇指6 第5讲习题课安培力的综合应用课堂讲义 理解深化探究一、安培力作用下物体运动方向的判断方法通电导体在磁场中的运动实质是在磁场对电流的安培力作用下导体的运动.(1)电流元法即
3、把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向.7 第5讲习题课安培力的综合应用(2)特殊位置法把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力的方向，从而确定运动方向.(3)等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁.条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管.通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析.8 第5讲习题课安培力的综合应用(4)利用结论法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；两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势.(5)转换研究对象法因为电流之间，电流与磁体之间的
4、相互作用满足牛顿第三定律.定性分析磁体在电流磁场作用的受力和运动时，可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力.9 第5讲习题课安培力的综合应用例1如图1所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离.其中AB固定，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(从纸外向纸里看)()A.顺时针方向转动同时靠近导线ABB.逆时针方向转动同时离开导线ABC.顺时针方向转动同时离开导线ABD.逆时针方向转动同时靠近导线AB图110 第5讲习题课安培力的综合应用解析根据电流元分析法，把电流CD等效成CO、 OD两段电流.由安培定则画出CO、 OD所在
5、位置的AB电流的磁场，由左手定则可判断CO、 OD受力如图甲所示，可见导线CD逆时针转动.由特殊位置分析法，让CD逆时针转动90，如图乙所示，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，可见导线CD靠近导线AB，故D选项正确.答案D11 第5讲习题课安培力的综合应用借题发挥电流在非匀强磁场中受力运动的判断：不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动.12 第5讲习题课安培力的综合应用例2如图2所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的
6、轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面.当线圈内通以从左向右看沿顺时针方向的电流后，线圈的运动情况是()A.线圈向左运动B.线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动图213 第5讲习题课安培力的综合应用解析解法一电流元法.首先将圆形线圈分成很多小段，每一段均可看作一直线电流元，取其上、下两小段分析，其截面图和所受安培力情况如图甲所示.根据对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动.只有选项A正确.甲14 第5讲习题课安培力的综合应用解法二等效法.将环形电流等效成小磁针，如图乙所示，根据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，选A.也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，根据结论
7、“同向电流相吸引，异向电流相排斥”也可判断出线圈向左运动，选A.乙答案A15 第5讲习题课安培力的综合应用二、安培力作用下的导线的平衡1.解题一般步骤为：(1)明确研究对象；(2)先把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上；(3)根据平衡条件：F合0列方程求解.16 第5讲习题课安培力的综合应用2.分析求解安培力时注意的问题(1)首先画出通电导线所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力的方向；(2)安培力大小与导线放置的角度有关，但一般情况下只要求导线与磁场垂直的情况，其中导线垂直于磁场方向的长度为有效长度.17 第5讲习题课安培力的综合应用例3如图3所示
8、， 质量m0.1 kg的导体棒静止于倾角为30的斜面上， 导体棒长度L0.5 m.通入垂直纸面向里的电流， 电流大小I2 A， 整个装置处于磁感应强度B0.5 T ， 方向竖直向上的匀强磁场中.求： (取g10 m/s2)图3(1)导体棒所受安培力的大小和方向；解析解决此题的关键是分析导体棒的受力情况，明确各力的方向和大小.安培力F安BIL20.50.5 N0.5 N，由左手定则可知安培力的方向水平向右.答案0.5 N水平向右18 第5讲习题课安培力的综合应用(2)导体棒所受静摩擦力的大小和方向.解析建立如图坐标系，分解重力和安培力.在x轴方向上，设导体棒受的静摩擦力大小为f，方向沿斜面向下.
9、在x轴方向上有：mgsin fF安cos ，解得f0.067 N.负号说明静摩擦力的方向与假设的方向相反，即沿斜面向上.答案0.067 N沿斜面向上19 第5讲习题课安培力的综合应用三、安培力和牛顿第二定律的结合1.题目特点：受力分析时，多了一个安培力.2.解题步骤：选准研究对象做好全面受力分析对研究对象进行过程分析，要根据题设条件明确运动状态恰当选取物理规律、公式列方程求解.20 第5讲习题课安培力的综合应用例4如图4所示，光滑的平行导轨倾角为，处在磁感应强度为B、 方向竖直向下的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、 内阻为r的直流电源.电路中有一阻值为R的电阻， 其余电阻不计， 将质量为m、
10、 长度为L的导体棒由静止释放 ， 求导体棒在释放瞬间的加速度的大小.图4解析受力分析如图所示，导体棒受重力mg、导轨对导体棒的支持力FN和安培力F，由牛顿第二定律：21 第5讲习题课安培力的综合应用mgsin Fcos ma FBIL 22 第5讲习题课安培力的综合应用对点练习 巩固应用反馈安培力作用下导体的运动1.两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图5所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是 ()A.都绕圆柱体转动B.彼此相向运动，且具有大小相等的加速度C.彼此相向运动，电流大的加速度大D.彼此背向运动，电流大的加速度大图5B23 第5讲习题课安培力的
11、综合应用安培力作用下导体的平衡2.如图6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的夹角均为，如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是()A.棒中的电流变大，角变大B.两悬线等长变短，角变小C.金属棒质量变大，角变大D.磁感应强度变大，角变小图6A24 第5讲习题课安培力的综合应用安培力和牛顿第二定律的结合3.澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10 km/s的电磁炮(常规炮弹的速度约为2 km/s).如图7所示，若轨道宽为2 m，长为100 m，通过的电流为10 A，匀强磁场的方向垂直金属杆EF所在水平面向上，试求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度的大小 (轨道摩擦不计).图725 第5讲习题课安培力的综合应用解析由运动学公式求出加速度a，由牛顿第二定律和安培力公式联立求出B.根据牛顿第二定律Fma得炮弹所受的安培力Fma2.2103 5105 N1.1103 N，答案55 T
