1、习题课 安培力的综合应用,研究学考明确要求,基 础 梳 理 通电导体在磁场中的运动实质是通电导线在磁场中受到安培力作用的运动。 (1)电流元法 即把整段通电导体等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段通电导体所受合力的方向。,(2)特殊位置法 把通电导体或磁铁放置到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向。 (3)等效法 环形导线和通电螺线管都可以等效成条形磁铁。条形磁铁也可等效成环形导线或通电螺线管。通电螺线管也可以等效成很多匝的环形导线来分析。,(4)利用结论法 两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥
2、； 两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。 转换研究对象法 因为电流之间，电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律。定性分析磁体在电流磁场作用下受力和运动时，可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力。,【例1】 如图1所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离，其中AB固定，CD能自由活动，当电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸里看) ( )A顺时针方向转动同时靠近导线ABB逆时针方向转动同时离开导线ABC顺时针方向转动同时离开导线ABD逆时针方向转动同时靠近导线AB,图1,典 例 精 析,解析 根据电流元分析法，把导线
3、CD等效成CO、OD两段导线。由安培定则画出CO、OD所在位置由AB导线中电流所产生的磁场方向，由左手定则可判断CO、OD受力如图甲所示，可见导线CD逆时针转动。,由特殊位置分析法，让CD逆时针转动90，如图乙所示，并画出CD此时位置AB导线中电流所产生的磁感线分布，据左手定则可判断CD受力垂直于纸面向里，可见导线CD靠近导线AB，故选项D正确。 答案 D,通电导体在非匀强磁场中受力运动的判断：不管是通电导体还是磁体，对另一通电导体的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导体的受力情况或将要发生的运动。,即 学 即 练 1如图2所示，把轻质
4、导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面。当线圈内通以图示方向的电流(从右向左看沿逆时针方向)后，线圈的运动情况是 ( ),图2,A线圈向左运动 B线圈向右运动C从上往下看顺时针转动 D从上往下看逆时针转动,解析 将环形电流等效成小磁针，如图所示，根据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，根据结论“同向 电流相吸引，异向电流相排斥” 也可判断出线圈向左运动，选项A正确。 答案 A,基 础 梳 理 1解决安培力作用下的平衡与解一般物体平衡方法类似，只是多画出一个安培力。一般解题步骤为：(1)明确研究对象；(2)先把立体图改画成平面图
5、，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上；(3)正确受力分析，然后根据平衡条件：F合0列方程求解。,2分析求解安培力时需要注意的问题(1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力方向；(2)安培力大小与导体放置的角度有关，只要求导体与磁场垂直的情况，其中L为导体垂直于磁场方向的长度，为有效长度。,图3,答案 D,图4,基 础 梳 理 解决安培力作用下的力学综合问题，全面受力分析是前提，注意安培力的存在，其次根据题设条件明确运动状态，再恰当选取物理规律列方程求解。,图5,答案 C,图6,答案 2 m/s2,1(2018宁波效实中学期中)如图7所示，通电导线MN中的
6、电流保持不变，当它在纸面内从a位置绕其一端M转至b位置时，通电导线所受安培力的大小变化情况是 ( ),图7,A变小 B不变 C变大 D不能确定,解析 导线转动后电流方向与磁场方向仍然垂直，故安培力大小不变。 答案 B,2(2018浙江省五校第一次联考)在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极，并把它们与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水。如果把玻璃皿放在磁场中，如图8所示，通过所学的知识可知，当接通电源后从上向下看( ),图8,A液体将顺时针旋转 B液体将逆时针旋转 C若仅调换N、S极位置，液体旋转方向不变 D若仅调换电源正、负极位置，液体旋转方向不变,解
7、析 以上向下看，导电液体中形成了如图所示的电流，由于磁场方向向上，通过左手定则判定，液体将逆时针旋转，选项A错误，B正确；由左手定则可判定选项C、D错误。,答案 B,3(20174月浙江选考，9)如图9所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内，则 ( )Ab点的磁感应强度为零Bef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里Ccd导线受到的安培力方向向右D同时改变两导线的电流方向、cd导线受到的安培力方向不变,图9,答案 D,图10,解析 由于带负电的圆环顺时针方向旋转，形成的等效电流为逆时针方向，所产生的磁场方向竖直向上。由左手定则可判定通电直导线所受安培力的方向水平向里。 答案 C,5如图11所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是( )A磁铁对桌面的压力减小 B磁铁对桌面的压力增大C磁铁对桌面的压力不变 D以上说法都不对,图11,解析 本题直接判断通电导线对磁铁的作用力不是很方便，可以先判断磁铁对通电导线的作用力的方向。由左手定则可判断出通电导线受到磁铁竖直向下的安培力作用，由牛顿第三定律可知，通电导线对磁铁有竖直向上的反作用力。对磁铁受力分析，易知磁铁对桌面的压力减小。 答案 A,
