高中物理第三章磁場習題課安培力的應用學案選修3-1解析

1、1習題課：安培力的應用習題課：安培力的應用[學習目標]1.會用左手定則判斷安培力的方向和導體的運動方向.2.會分析導體在安培力作用下的平衡問題.3.會結(jié)合牛頓第二定律求導體棒的瞬時加速度.一、安培力作用下導體運動方向的判斷判斷安培力作用下導體的運動方向，常有以下幾種方法：(1)電流元法即把整段電流等效為多段直線電流元，運用左手定則判斷出每小段電流元受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向.(2)特殊位置法把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個便于

2、分析的特殊位置后再判斷所受安培力方向，從而確定運動方向.(3)等效法環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵.條形磁鐵也可以等效成環(huán)形電流或通電螺線管.通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來分析.(4)利用結(jié)論法①兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥；②兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同的趨勢.(5)轉(zhuǎn)換研究對象法因為電流之間，電流與磁體之間的相互作用滿足牛頓第三定律.定性分析磁體在電流產(chǎn)生的磁場

3、中的受力和運動時，可先分析電流在磁體的磁場中受到的安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受電流的作用力.例1如圖1所示，把一重力不計的通電直導線AB水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導線可以在空間自由運動，當導線通以圖示方向電流I時，導線的運動情況是(從上往下看)()3圖2A.順時針轉(zhuǎn)動，同時靠近直導線ABB.順時針轉(zhuǎn)動，同時離開直導線ABC.逆時針轉(zhuǎn)動，同時靠近直導線ABD.不動答案C解析由安培定則判斷出AB導線右側(cè)的磁場向里，因此環(huán)形

4、電流內(nèi)側(cè)受力向下、外側(cè)受力向上，從左向右看應逆時針方向轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)到與AB共面時，AB與環(huán)左側(cè)吸引，與環(huán)右側(cè)排斥，由于左側(cè)離AB較近，則引力大于斥力，所以環(huán)靠近導線AB，故選項C正確.二、安培力作用下導體的平衡1.解題步驟(1)明確研究對象；(2)先把立體圖改畫成平面圖，并將題中的角度、電流的方向、磁場的方向標注在圖上；(3)正確受力分析(包括安培力)，然后根據(jù)平衡條件：F合＝0列方程求解.2.分析求解安培力時需要注意的問題(1)首先畫出

5、通電導體所在處的磁感線的方向，再根據(jù)左手定則判斷安培力方向；(2)安培力大小與導體放置的角度有關，但一般情況下只要求導體與磁場垂直的情況，其中L為導體垂直于磁場方向的長度，為有效長度.例2如圖3所示，用兩根輕細金屬絲將質(zhì)量為m、長為l的金屬棒ab懸掛在c、d兩處，置于勻強磁場內(nèi).當棒中通以從a到b的電流I后，兩懸線偏離豎直方向θ角而處于平衡狀態(tài).為了使棒平衡在該位置上，所需的磁場的最小磁感應強度的大小、方向為()圖3A.tanθ，豎直向