高中物理第三章磁場(chǎng)習(xí)題課安培力的應(yīng)用學(xué)案選修3-1解析

1、1習(xí)題課：安培力的應(yīng)用習(xí)題課：安培力的應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.會(huì)用左手定則判斷安培力的方向和導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向.2.會(huì)分析導(dǎo)體在安培力作用下的平衡問題.3.會(huì)結(jié)合牛頓第二定律求導(dǎo)體棒的瞬時(shí)加速度.一、安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向的判斷判斷安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)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(yùn)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(gè)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(yùn)動(dòng)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(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥；②兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì).(5)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法因?yàn)殡娏髦g，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(chǎng)

3、中的受力和運(yùn)動(dòng)時(shí)，可先分析電流在磁體的磁場(chǎng)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(jì)的通電直導(dǎo)線AB水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以在空間自由運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通以圖示方向電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)()3圖2A.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近直導(dǎo)線ABB.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開直導(dǎo)線ABC.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近直導(dǎo)線ABD.不動(dòng)答案C解析由安培定則判斷出AB導(dǎo)線右側(cè)的磁場(chǎng)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(yīng)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到與AB共面時(shí)，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(dǎo)線AB，故選項(xiàng)C正確.二、安培力作用下導(dǎo)體的平衡1.解題步驟(1)明確研究對(duì)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(chǎng)的方向標(biāo)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(shí)需要注意的問題(1)首先畫出

5、通電導(dǎo)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(dǎo)體放置的角度有關(guān)，但一般情況下只要求導(dǎo)體與磁場(chǎng)垂直的情況，其中L為導(dǎo)體垂直于磁場(chǎng)方向的長(zhǎng)度，為有效長(zhǎng)度.例2如圖3所示，用兩根輕細(xì)金屬絲將質(zhì)量為m、長(zhǎng)為l的金屬棒ab懸掛在c、d兩處，置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi).當(dāng)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(chǎng)的最小磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、方向?yàn)?)圖3A.tanθ，豎直向