20xx粵教版高中物理選修3-1第3章第3節(jié)探究安培力-wenkub
2022-11-29 02:04:34 本頁(yè)面
【正文】 導(dǎo)線為研究對(duì)象．要分析導(dǎo)線 AB受力，先確定 AB所處的外磁場(chǎng) (CD所產(chǎn)生的磁場(chǎng) )方向垂直紙面向外，如圖所示，再由左手定則可判知 AB受到的安培力水平向右，同樣方法可得 CD受 AB的作用力水平向左，二者是作用力與反作用力． ? ?題后反思 ? 本題綜合運(yùn)用了安培定則和左手定則，解題時(shí)應(yīng)注意區(qū)別運(yùn)用． ? 兩導(dǎo)線各自處在對(duì)方的磁場(chǎng)中，應(yīng)先用安培定則判磁場(chǎng)再用左手定則判安培力． ? 如圖 3－ 3－ 5所示，用兩根相同的細(xì)繩水平懸掛一段均勻載流直導(dǎo)線 MN，電流 I方向從 M到 N，繩子的拉力均為 F，為使 F＝ 0，可能達(dá)到要求的方法是 ( ) ? A．加水平向右的磁場(chǎng) ? B．加水平向左的磁場(chǎng) ? C．加垂直紙面向里的磁場(chǎng) ? D．加垂直紙面向外的磁場(chǎng) 圖 3－ 3－ 5 ? 【 答案 】 C [要使繩子的拉力變?yōu)榱?，加上磁?chǎng)后，應(yīng)使導(dǎo)線所受安培力等于導(dǎo)線的重力，由左手定則可判斷，所加磁場(chǎng)方向應(yīng)垂直紙面向里，導(dǎo)線所受安培力向上． ] ? 一、對(duì)安培力公式的理解 ? (1)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)， F＝ BIL. ? (2)B對(duì)放入的通電導(dǎo)線來(lái)說(shuō)是外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度． ? (3)導(dǎo)線 L所處的磁場(chǎng)應(yīng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)；在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，公式F＝ BILsinθ僅適用于很短的通電導(dǎo)線 (直線電流元 )． ?安培力的大小計(jì)算 圖 3－ 3－ 6 ? (4)式中的 L為導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向的有效長(zhǎng)度，如圖 3－ 3－ 6所示，半徑為 r的半圓形導(dǎo)線與磁場(chǎng) B垂直放置，當(dāng)導(dǎo)線中通以電流 I時(shí)，導(dǎo)線的等效長(zhǎng)度為 2r，故安培力 F＝ 2BIr. ? (5)在通電導(dǎo)線平行于磁場(chǎng)方向時(shí)，安培力 F＝ 0. ? 二、安培力作用下的物體平衡 ? 1．有安培力參與的物體平衡，此平衡與前面所講的物體平衡一樣，也是利用物體平衡條件解題，只是多了一個(gè)安培力而已． ? 2．與閉合電路歐姆定律相結(jié)合的題目，主要應(yīng)用： ? (1)閉合電路歐姆定律． ? (2)安培力公式 F＝ BIL. ? (3)物體平衡條件． ? 3．在安培力作用下的物體平衡的解題步驟和共點(diǎn)力平衡相似，一般也是先進(jìn)行受力分析，再根據(jù)共點(diǎn)力平衡的條件列出平衡方程，其中重要的是在受力分析過(guò)程中不要漏掉了安培力． ? 三、安培力的做功問(wèn)題 ? 1．安培力做功與路徑有關(guān)，所以繞閉合回路一周，安培力做功可以為正，可以為負(fù)，也可以為零，不像重力和電場(chǎng)力做功一定為零． 圖 3－ 3－ 7 ? 2．安培力做功的實(shí)質(zhì)：起傳遞能量的作用，將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線，而磁場(chǎng)本身并不提供能量．如圖 3－ 3－ 7所示，導(dǎo)體 ab在安培力作用下向右運(yùn)動(dòng)，安培力做功的結(jié)果是將電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的動(dòng)能． ? 【 例 2】 如圖 3－ 3－ 8所示的天平可用來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．天平的右臂下面掛一個(gè)矩形線圈，寬為 L，共 N匝，線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面．當(dāng)線圈中通有電流 I(方向如圖 )時(shí)，在天平兩邊加上質(zhì)量分別為 m m2的砝碼時(shí)，天平平衡；當(dāng)電流反向 (大小不變 )時(shí)，右邊再加上質(zhì)量為 m的砝碼后，天平又重新平衡．由此可知 ( ) 圖 3－ 3－ 8 A ．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，大小為? m 1 － m 2 ? gNIL B ．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，大小為mg2 NIL C ．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，大小為? m 1 － m 2 ? gNIL D ．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，大小為mg2 NIL 解析： 由題目所給條件，先判斷出磁場(chǎng)的方向，再根據(jù)天平的工作原理列出對(duì)應(yīng)關(guān)系式．因?yàn)殡娏鞣聪驎r(shí)，右邊再加砝碼才能重新平衡，所以此時(shí)安培力豎直向上，由左手定則判斷磁場(chǎng)向里．電流反向前 ，有 m 1 g ＝ m 2 g ＋ m 3 g ＋ NB IL ，其中 m 3為線圈質(zhì)量．電流反向后，有 m 1 g ＝ m 2 g ＋ m 3 g ＋ mg － NB IL .由以上兩式可得 B ＝mg2 NIL， B 正確． 答案： B ? ?題后反思 ? 電流天平是測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的一種裝置，其工作原理是：天平兩個(gè)盤(pán)中放入質(zhì)量分別為 m m2的砝碼 (其中一盤(pán)下方掛有線圈 )時(shí)平衡．若將線圈通電并放入磁場(chǎng)中，平衡被打破，要使天平重新平衡，需要在右盤(pán)中增減砝碼，根據(jù)所給數(shù)據(jù)，就可以計(jì)算出磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。? ? 如圖 3－ 3－ 9所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)邊長(zhǎng)為 L的正六邊形線圈，線圈平面垂直于磁場(chǎng)方向，線圈通有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?，電流大小?I，
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