20xx屆新高考一輪復(fù)習(xí)人教版-91-磁場及其對電流的作用-學(xué)案-資料下載頁
2025-04-05 06:04本頁面
【正文】 大小計(jì)算、牛頓第二定律、物體平衡的綜合應(yīng)用．(1)金屬棒受到的安培力F＝BIL，由平衡條件得μmg＝BIL，代入數(shù)據(jù)得μ＝.(2)電流增加到I′＝9 A時(shí)，金屬棒受到的安培力F′＝BI′L，由牛頓第二定律得BI′L－μmg＝ma，代入數(shù)據(jù)得a＝2 m/s2.(3)金屬棒靜止，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得B′IL＝mg，代入數(shù)據(jù)得B′＝3 T，根據(jù)左手定則可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向應(yīng)為水平沿ba方向．答案：(1) (2)2 m/s2 (3)3 T，水平沿ba方向例8 解析：方法一：等效法把環(huán)形電流等效為一個(gè)小磁針，如圖所示，磁體和線圈相互吸引，線圈將向左運(yùn)動．還可以將條形磁體等效為環(huán)形電流，根據(jù)安培定則可知等效電流方向如圖所示．由同向平行電流相互吸引可知，磁體和線圈相互吸引，線圈將向左運(yùn)動．方法二：電流元法把圓形線圈分成很多小段，每一小段可以看做一段直線電流，取其中的上下兩小段分析，其截面圖和受安培力的方向如圖所示．根據(jù)其中心對稱性可知，兩段直線電流所受合力水平向左，所以線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動．可見，線圈運(yùn)動的根本原因是安培力的作用．選項(xiàng)A正確．答案：A練6 解析：方法一：電流元法把線圈L1沿水平轉(zhuǎn)動軸分成上下兩部分，每一部分又可以看成由無數(shù)段直線電流元組成，電流元處在I2產(chǎn)生的磁場中，根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場方向，由左手定則可得，上半部分電流元所受安培力均指向紙外，下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi)，因此從左向右看，線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動．方法二：等效法把線圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2的中心，小磁針的N極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流I2的磁場方向，由安培定則知I2產(chǎn)生的磁場方向在其中心處豎直向上，而L1等效成小磁針后，轉(zhuǎn)動前，N極指向紙內(nèi)，因此小磁針的N極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上，所以從左向右看，線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動．方法三：結(jié)論法環(huán)形電流II2之間不平行，則必有相對轉(zhuǎn)動，直到兩環(huán)形電流同向平行為止．據(jù)此可得，從左向右看，線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動．答案：B練7 解析：本題考查安培力作用下的動態(tài)平衡問題．磁鐵外部的磁感線從N極出發(fā)回到S極，則此時(shí)在導(dǎo)線處磁感線平行于斜面向下，如圖所示，根據(jù)左手定則可以判斷導(dǎo)線受到的安培力方向垂直斜面向上，因電流增大，所以安培力增大，安培力與斜面垂直，根據(jù)牛頓第三定律與受力平衡可知磁鐵對斜面的壓力逐漸變大，彈簧彈力不變，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確．答案：D思維拓展典例 解析：由左手定則可知，金屬棒一開始向右加速運(yùn)動，當(dāng)電流反向以后，金屬棒開始減速，經(jīng)過一個(gè)周期速度變?yōu)榱?，然后重?fù)上述運(yùn)動，所以A、B項(xiàng)正確；安培力F＝BIL，由圖象可知前半個(gè)周期向右，后半個(gè)周期向左，不斷重復(fù)，C項(xiàng)正確；一個(gè)周期內(nèi)，金屬棒初、末速度相同，由動能定理可知安培力在一個(gè)周期內(nèi)做功為零，D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：ABC考法拓展1 解析：由左手定則可以判斷金屬棒所受的安培力的方向隨電流周期性變化，而其大小F＝BIL也隨電流周期性變化，由牛頓第二定律得金屬棒的加速度大小、方向周期性變化，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；金屬棒0～T4時(shí)間向右加速運(yùn)動，T4～T2時(shí)間向右減速運(yùn)動，T2時(shí)刻速度減為零，T2～3T4時(shí)間向左加速運(yùn)動，3T4～T時(shí)間向左減速運(yùn)動，T時(shí)刻速度減為零，金屬棒回到出發(fā)點(diǎn)，T2時(shí)刻金屬棒距離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)，C正確、D錯(cuò)誤．答案：BC考法拓展2 解析：由左手定則可以判斷，金屬棒在0～T2內(nèi)所受的安培力水平向右，大小恒定，金屬棒向右做勻加速直線運(yùn)動，在T2～T內(nèi)電流和磁場方向同時(shí)發(fā)生變化，由左手定則可以判斷金屬棒所受的安培力方向保持不變，故金屬棒一直向右做勻加速運(yùn)動，因此選項(xiàng)A正確，B、C錯(cuò)誤；由于安培力的大小和方向始終不變，故在一個(gè)周期內(nèi)，安培力一直做正功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：A考法拓展3 解析：由左手定則可知，金屬棒一開始向右加速運(yùn)動，當(dāng)t＝T4時(shí)電流反向，金屬棒開始減速，在t＝T2時(shí)刻速度變?yōu)榱?，然后反向加速再減速運(yùn)動，t＝T時(shí)速度變?yōu)榱悴⒒氐皆霭l(fā)點(diǎn)，接著重復(fù)上述運(yùn)動，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；安培力F＝BIL，由圖象可知安培力F隨時(shí)間周期性變化，選項(xiàng)C正確；一個(gè)周期內(nèi)，金屬棒初、末速度相同，由動能定理可知安培力在一個(gè)周期內(nèi)做功為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：BC練 解析：本題考查安培力作用下導(dǎo)體的加速問題．通電金屬桿在磁場中受安培力的作用而對彈體加速，由功能關(guān)系得BIdL＝12mvm2 ，代入數(shù)值解得B＝18 T；當(dāng)彈體速度最大時(shí)磁場力的功率也最大，即Pm＝BIdvm，代入數(shù)值得Pm＝106 W，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確．答案：D
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