通电导线在磁场中受力的典型例题练习版说课讲解.docx
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通电导线在磁场中受力的典型例题练习版说课讲解.docx
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通电导线在磁场中受力的典型例题练习版说课讲解
通电导线在磁场中受力的典型例题(练习版)
典例1:
磁场对通电导线的作用力
典例1:
考察概念。
下列关于通电直导线在磁场中受磁场力的说法中,正确的是[]
A•导线所受磁场力的大小只跟磁场的强弱和电流的强弱有关
B.导线所受磁场力的方向可以用左手定则来判定
C.导线所受磁场力的方向跟导线中的电流方向、磁场方向都有关系
D.如果导线受到的磁场力为零,导线所在处的磁感应强度一定为零
E安培力的方向可以不垂直于直导线
F安培力的方向总是垂直于磁场的方向
G.安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角无关
H.将直导线从中折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半
典例2:
关于通电导线所受安培力F的方向,磁场B的方向和电流I的方向之间的关
系,下列说法正确的是
A.F、B、I三者必须保持相互垂直
B.F必须垂直B、I,但B、I可以不相互垂直
C.B必须垂直F、I,但F、I可以不相互垂直
D.
lx.
XF
X
X
X
X
表示磁场方向、电流方向及导线所受安培力方向的相互关
C.
D.
I必须垂直F、B,但F、B可以不相互垂直
典例3:
下列各图中,
系,其中正确的是(
XXXX
xx|^xX
A.
:
B.
典例4:
如图所示•一边长为L底边,BC的电阻R,是两腰AB、AC的电阻RAB、RAC的两倍(RBC=2RAB=2RAC)的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁
易错训练:
如图所示,导线框中电流为I,导线框垂直于磁场放置,匀强磁场的磁感应
强度为B,AB与CD相距为d,则MN所受安培力大小为()
A.F=BldB.F=Bldsin0C.F=Bld/sin0D.F=Bldcos0
二、安培力作用下的运动
典例1图
典例2图
常用方法:
等效法、电流元法1、特殊值法2、推论法、转换研究对象法
典例1:
如图所示,用绝缘细线悬挂一个导线框,导线框是由两同心半圆弧导线和直
导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路,导线框中通有图示
方向的电流,处于静止状态。
在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置
一根长直导线P.当P中通以方向向外的电流时
A.导线框将向左摆动
B.导线框将向右摆动
C.从上往下看,导线框将顺时针转动
D.从上往下看,导线框将逆时针转动
典例2:
如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导
线可以自由移动,当导线通过图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看)
()
A.顺时针方向转动,同时下降B.顺时针方向转动,同时上升
C.逆时针方向转动,同时下降D.逆时针方向转动,同时上升
典例3:
通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内•电流方向如图所示,ad边与MN平行,若直导线中的顺时针的电流,关于MN的磁
场对线框的作用,下列叙述正确的是:
变式训练1图也,—P
A.线框有两条边所受的安培力方向相同
B.线框有两条边所受的安培力大小相同
C.线框所受安培力合力向里
D.线框所受安培力合力为零
变式训练1:
在等边三角形的三个顶点a、b、c处,各有一条长直导线垂直穿过纸
面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示•过c点的导线所受安培力的方向
()
A•与ab边平行,竖直向上
B与ab边平行,竖直向下
C与ab边垂直,指向左边
D•与ab边垂直,指向右边
典例
4:
(单选题)如图4所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在其右上方固定一根
与磁铁垂直的长直导线,若向导线通有方向如图示的电流时,通电后磁铁仍不动,
则:
1Q
mn
卅4
A.磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力,且磁铁受到向右的摩擦力
B.磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力,且磁铁受到向左的摩擦力
C.磁铁对桌面的压力小于磁铁的重力,且磁铁受到向右的摩擦力
D.磁铁对桌面的压力小于磁铁的重力,且磁铁受到向左的摩擦力
典例5:
(2014?
浙江)如图1,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒•从t=0
时刻起,棒上有如图2的持续交变电流I、周期为T,最大值为Im,图1中I所示方向为电流正方向.则金属棒()
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图1
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图2
A.—直向右移动
B•速度随时间周期性变化
C受到的安培力随时间周期性变化
D.受到的安培力在一个周期内做正功
三、安培力作用下的平衡问题分析
直方向夹角为B。
贝y磁感应强度的最小值及对应的方向为
典例1:
如图所示,质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于水平轴「匚上,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
A.匕,y轴正向:
B.止,Z轴负向
C.出,沿悬线向下D•見,沿悬线向上
典例2:
如图所示,金属细棒质量为m,用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中,弹簧的劲度系数为k,棒ab中通有稳恒电流,棒处于平衡,并且弹簧的弹力恰
好为零.右电流大小不变而方向相反,则
xxxfix
A.每根弹簧弹力的大小为mg
B.每根弹簧弹力的大小为2mg
C.弹簧形变量为mg/k
D.弹簧形变量为2mg/k典例3:
说法中,正确的是(
A.逐渐增大
)
B.逐渐减小
如图所示,在倾角为a的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L,质量为m的直导体棒.当导体棒中
的电流I垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,可加一平行于纸面的匀强磁场,当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中,下列关于B的大小变化的
D.先增大后减小
变式训练:
(单选题)如图所示,在倾角为a勺光滑斜面上,垂直纸面放置一根直导
体棒,在导体棒中通有垂直纸面向里的电流,图中a点在导体棒正下方,b点与导体
A.在a处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒
B.在b处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒
C.在c处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒
D.在d处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒
棒的连线与斜面垂直,c点在a点左侧,d点在b点右侧。
现欲使导体棒静止在斜面上,下列措施可行的是()
:
典例4:
如图所示,质量为m=0.04kg的导电细杆ab置于倾角为B=30°的平行放置的导轨上,导轨宽为d=0.4m,细杆ab与导轨垂直,导轨所在区域存在垂
直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度为B=1T,已知电源电动势E=1.5V,内
阻r=0.2Q,导轨和细杆的电阻均忽略不计(g取10m/s2).
(1)若导轨光滑,为保证释放细杆后ab保持静止不动,则滑动变阻器接入电路
的阻值是多大?
(2)若导轨粗糙,且与细杆的动摩擦因数口=V3/6
,为保证释放细杆后ab仍保持静止不动,则通过细杆的电流范围是多少?
(已
知最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
轮与质量为M=0.2kg的物体相连,物体M放在倾角为B=30。
的固定的斜面上,与M连接的轻绳与斜面平行。
整个装置区域存在一个方向与导体棒垂直且与水平面的夹角a
=53o斜向左上方的匀强磁场,重力加速度g取10m/s2。
变式训练1:
若磁感应强度
75
B=0.5T,物块M与斜面之间的动摩擦因素,且最大静摩擦力等于滑动摩擦
力,要保持导体棒ab静止不动,应该在棒中通入电流的范围?
电流的方向如何?
(引丸3丁=0.6?
気汀可=0.8)
变式训练2:
(15分)如图所示,PQ和MN为水平放置的平行金属导轨,间距为l=1.0m,导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=20g,棒的中点用细绳经轻滑轮与
物体c相连,物体c的质量M=30g。
在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B=0.2T的
B
匀强磁场,磁场方向竖直向上,重力加速度g取10m/sI
(1)若导轨是光滑的,为了使物体c能保持静止,应该在棒中通入多大的电流?
电流的方向如何?
(2)若导轨是粗糙的,且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5
倍,若要保持物体c静止不动,应该在棒中通入多大的电流?
电流的方向如何?
四:
安培力的应用
典例1:
电磁炮的基本原理如图所示,把待发射的炮弹(导体)放置在强磁场中的两—
条平行导轨(导轨与水平方向成a角)上,磁场方向和导轨平面垂直,若给导轨以很大的电流I,使用权炮弹作为一个载流导体在磁场的作用下,沿导轨作加速运动,以某一速度发射出去,已知匀强磁场的磁感应强度为B,两导轨间的距离为L,磁场中导轨的
长度为S,炮弹的质量为
m,炮弹和导轨间摩擦以及炮弹本身的长度均不计,试求炮
弹离开炮口时的速度.
变式训练1:
根据磁场对电流会产生作用力的原理,人们研制出一种新型的发射炮弹的装置一一电磁炮,其原理如图所示:
把待发炮弹(导体)放置在强磁场中的两平行
,给导轨通以大电流,使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运
动,并以某一速度发射出去。
现要提高电磁炮的发射速度,你认为下列方案在理论上可行的是I
A.增大磁感应强度B的值
B.增大电流I的值
C.减小磁感应强度B的值
D.改变磁感应强度B的方向,使之与炮弹前进方向平行
怯1
1J-X11.
■
QL
典例2:
如图所示为一电流表的原理示意图。
质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abed内有匀
强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外。
与MN的右端N连接的一绝缘轻
指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于",。
当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的ed边重合;当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流强度。
n
utLLL
1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?
(重力加速度为g)
(2)若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?
(3)若k=2.0N/m,"=0.20m,“=0.050m,B=0.20T,此电流表的量程是多少?
(不计通电时电流产生的磁场的作用)
(4)若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为多大?
典例4:
图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。
现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力,来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。
所用部分器材已在图中给出,其中D
为位于纸面内的U形金属框,其底边水平,两侧边竖直且等长;E为直流电源;R为电阻箱;A为电
流表;S为开关。
此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。
丸冷轻it轮
(1)在图中画线连接成实验电路图。
(2)完成下列主要实验步骤中的填空
1按图接线;
2保持开关S断开,在托盘内加入适量细沙,使D处于平衡状态;然后用天平称出细沙质量mi;
3闭合开关S,调节R的值使电流大小适当,在托盘内重新加入适量细沙,使D然后读出
用天平称出;
4用米尺测量;
(3)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小,可以得出B=。
(4)判定磁感应强度方向的方法是:
若感应强度方向垂直纸面向外;反之,磁感应强度方向垂直纸面向里。
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- 通电 导线 磁场 中受力 典型 例题 练习 版说课 讲解
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