人教版高二物理选修3 1：34通电导线在磁场中受到的力课件.pptx

1、高二物理选修3-1第三章磁场第4节通电导线在磁场中受到的力专题磁场中的通电导体棒【平衡的通电导体棒】【平衡的通电导体棒】1.通电导体棒在磁场中，只要导体棒与磁场不平行，磁场对导体棒就有安培力的作用，其安培力的方向可以用左手其安培力的方向可以用左手定则来判断，大小可利用安培力的公式定则来判断，大小可利用安培力的公式F=BILsinF=BILsin来计算来计算。2.通电导体棒在磁场中平衡时，它所受的合外力必为零。若通电导体棒受三个力平衡时，可利用把三个力围成一个若通电导体棒受三个力平衡时，可利用把三个力围成一个三角形，通过解此三角形求解此类问题。三角形，通过解此三角形求解此类问题。若通电导体棒受若

2、通电导体棒受三个力以上多个力平衡时，可利用正交分解方法求解此类三个力以上多个力平衡时，可利用正交分解方法求解此类问题问题。【典例试做】【典例试做】1.如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.4m，金属导轨所在的平面与水平面夹角=370，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.5T，方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.5的直流电源。现把一个质量m=40g的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的总电阻R=2.5，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin370=0.6，cos3

3、70=0.8。求：（1）导体棒受到的安培力；（2）导体棒受到的摩擦力；（3）若将磁场方向改为竖直向上，要使金属杆继续保持静止，且不受摩擦力作用，求此时磁场磁感应强度的大小？解析解析：（1）根据闭合电路欧姆定律得：I=E/(R+r)=1.5A；导体棒受到的安培力为：F安=ILB=0.3N，由左手定则可知，安培力沿斜面向上。（2）对导体棒受力分析如图所示，将重力正交分解正交分解，沿导轨方向有：F1=mgsin370=0.24N由于F1F安，根据平衡条件可知，摩擦力沿斜面向下。则：mgsin370+f=F安解得：f=0.06N；（3）当B的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，则导体棒受

4、力分析如图所示。导体所受的重力mg与安培力F安的合力与支持力FN一定平衡。解三角形解三角形可得：tan=F安/mg，ILB1=mgtan370B1=0.5T答：导体棒受到的安培力为0.3N；导体棒受到的摩擦力为0.06N；此时磁场磁感应强度的大小为0.5T。【运动的通电导体棒】【运动的通电导体棒】1.通电导体棒在磁场中运动时，一般指导体棒有一定的加速度，我们可以在对导体棒进行受力分析研究的基础上，根据题目涉及的物理量可选择不同的解题方法进行求解。2.若涉及加速度时利用若涉及加速度时利用牛顿第二定律求解；若涉及速度和时牛顿第二定律求解；若涉及速度和时间利用动量定理求解；涉及速度和位移利用动能定理

5、来求解间利用动量定理求解；涉及速度和位移利用动能定理来求解。【典例试做】【典例试做】2.电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如右图所示，利用这种装置可以把质量为2.0g的弹体（包括金属杆的质量）加速到6km/s。若这种装置的轨道宽2m，长为100m，通过的电流为10A，轨道摩擦不计。则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大，磁场力的最大功率是多少？+B解析解析:题目涉及速度和位移，不涉及时间和加速度，利用动能定理求解。由动能定理 可知 ,得出B=18T故P=BILvm=2.16106W2022121mvmvW合221mvILBx【典例试做】【典例试做】3.如图所示，与电源相连的光滑导轨末端放一质

6、量为m的导体棒ab，宽为l，高出地面h，整个装置放在匀强磁场中，已知电源的电动势为E，内阻为r，固定电阻R（其余电阻不计）磁感应强度为B，当开关S闭合后导体棒水平射程为L，求：（1）ab离开导轨时的速度？（2）经过开关的电量？解析解析：（1）导体棒通电后在安培力作用下，离开导轨后做平抛运动，根据平抛运动的公式，有：L=vt，h=gt2/2联立解得：（2）导体棒在闭合开关S后在短暂时间内加速运动，涉及电量q=It，根据动量定理，有：IlBt=mv-0整理得qlB=mv可得出：hgLtLv2hgBlmLq2【课堂训练】【课堂训练】1如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L、质量为

7、m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止于斜面上。则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是（）A.B=mgsin/IL,方向垂直斜面向下B.B=mgtan/IL,方向竖直向下C.B=mg/IL,方向水平向左D.B=mgcos/IL,方向水平向左2如图所示，两平行金属导轨CD、PQ间距为L，与电动势为E的电源相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成角为，回路其余电阻不计。为使ab棒静止，需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其方向分别为（）AmgR/EL，水平向右BmgRcos/EL，垂直于回路平面向上CmgRtan/EL，竖直向下DmgR

8、sin/EL，垂直于回路平面向下3如图所示的天平可用来测定磁感应强度。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽度为L，共N匝，线圈下端悬挂在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I时(方向如图)，在天平左右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡。当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡。由此可知磁感应强度的方向和大小是（）A向里，(m1-m2)g/NIL B向里，mg/2NILC向外，(m1-m2)g/NIL D向外，mg/2NIL4.如图，质量为m，长为L，通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与导轨平面成角斜向上且和棒ab

9、垂直，ab处于静止状态，求：（1）画出导体棒ab受力分析示意图；（2）导体棒ab受到的摩擦力；（3）导体棒ab受到的支持力。5如图所示，电源电动势为E=2V，内阻r=0.5，竖直导轨电阻可以忽略不计，金属棒的质量m=0.1kg，电阻R=0.5，有效长度为0.2m，靠在导轨的外面，它与导轨间的最大静摩擦力是其之间正压力的0.5倍。为使金属棒静止，我们施一与纸面夹角为37且与金属棒垂直的匀强磁场，求：（1）磁场是斜向上还是斜向下？（2）B的范围是多少？6.如图所示，质量为m，长为L的金属棒MN，通过柔软金属丝挂于a，b点，ab点间电压为U，电容为C的电容器与a、b相连，整个装置处于磁感应强度为B，

10、竖直向上的匀强磁场中。接通S，电容器瞬间结束放电后又断开S，则MN能摆起的最大高度是多少?7如图所示，光滑的平行导轨倾角为，处在竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源，电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m，长度为L的导体棒由静止释放，求导体棒在释放时的瞬时加速度的大小。cos)(sinrRmELBga8.与电源相连的水平放置的导线末端放一质量为m的导体棒ab，导轨宽度为l，高于地面h，如图所示，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向竖直向下，磁感应强度为B。已知电源电动势为E，内阻为r，电阻的阻值为R，其余电阻不计，当S闭合后，导体棒从导轨上飞出

11、，其水平射程为L。求：（1）经过电阻R的电荷量（2）磁场方向改成水平向右，当S闭合后，经过电阻R的电荷量不变导体棒上升的最大高度hglBmLq2hLH429.如图所示，导体棒ab质量为100g，用绝缘细线悬挂。当悬线竖直时ab棒恰好与宽度为50cm的光滑水平导轨良好接触。导轨上放有质量为200g的另一导体棒cd，位置如图所示，整个装置处于竖直向上的磁感强度B=0.2T的匀强磁场中。现保持悬线伸直将ab棒拉起0.8m高后无初速释放。当ab第一次摆到最低点与导轨瞬间接触后，还能继续向左摆到0.45m高处。求：（1）瞬间通过ab棒的电量（2）此过程中回路产生的焦耳热10如图所示，导体棒ab质量为0.10kg，用绝缘细线悬挂后，恰好与宽度为50cm的光滑水平导轨良好接触，导轨上还放有质量为0.20kg的另一导体棒cd，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。将ab棒向右拉起0.80m高，无初速释放，当ab棒第一次经过平衡位置向左摆起的瞬间，cd棒获得的速度是0.50m/s。在ab棒第一次经过平衡位置的过程中，通过cd棒的电荷量为1C。空气阻力不计，重力加速度g取10m/s2，求：（1）ab棒向左摆起的最大高度（2）匀强磁场的磁感应强度