新课标高中物理选修习题课五安培力的综合应用课件.pptx

1、1创新设计创新设计习题课五习题课五 安培力的综合应用安培力的综合应用2创新设计创新设计安培力作用下导体运动方向的判断安培力作用下导体运动方向的判断要点归纳要点归纳1.判断导体在磁场中运动情况的常规思路判断导体在磁场中运动情况的常规思路不不管是电流还是磁体，对通电导体的作用都是通过磁场来实现的，因此，此类问管是电流还是磁体，对通电导体的作用都是通过磁场来实现的，因此，此类问题可按下面步骤进行分析：题可按下面步骤进行分析：(1)确定导体所在位置的磁场分布情况。确定导体所在位置的磁场分布情况。(2)结合左手定则判断导体所受安培力的方向。结合左手定则判断导体所受安培力的方向。(3)由导体的受力情况判定

2、导体的运动方向。由导体的受力情况判定导体的运动方向。3创新设计创新设计2.判断安培力作用下导体的运动方向的常用方法判断安培力作用下导体的运动方向的常用方法(1)电流元法电流元法即即把整段电流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受安培把整段电流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受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向。力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向。(2)特殊位置法特殊位置法把把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向，从而确定电流或磁铁转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。运动方向。(3)等效

3、法等效法环环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁。条形磁铁也可以等效成环形电流形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁。条形磁铁也可以等效成环形电流或通电螺线管。通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。或通电螺线管。通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。4创新设计创新设计(4)4)利用结论法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；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；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。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。(5)转换研究对象法转换研究对象法因为电流之间，

4、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的受力和运动时，可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力，然电流磁场作用的受力和运动时，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。后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力。5创新设计创新设计 精典示例精典示例例例1 一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图1所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由

5、a到到b的电流，则的电流，则导线导线ab受磁场力方向后的运动情况为受磁场力方向后的运动情况为()A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管从上向下看顺时针转动并远离螺线管C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管从上向下看逆时针转动并远离螺线管D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管从上向下看逆时针转动并靠近螺线管图图16创新设计创新设计解析解析先由安培定则判断通电螺线管的先由安培定则判断通电螺线管的N、S极，找出导线左右两端磁感应强度的极，找出导线左右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图方向，并用左手定则判断

6、这两端受到的安培力的方向，如图(a)所示。可以判断导所示。可以判断导线受磁场力后从上向下看按逆时针方向转动，再分析此时导线位置的磁场方向，线受磁场力后从上向下看按逆时针方向转动，再分析此时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线受磁场力的方向，如图再次用左手定则判断导线受磁场力的方向，如图(b)所示，导线还要靠近螺线管，所示，导线还要靠近螺线管，所以所以D正确，正确，A、B、C错误。错误。答案答案D7创新设计创新设计 针对训练针对训练1 把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触，并使它组成如图杯里的水银面相接触

7、，并使它组成如图2所示的电路图。当开关所示的电路图。当开关S接通后，接通后，将看到的现象是将看到的现象是()图图2A.弹簧向上收缩弹簧向上收缩B.弹簧被拉长弹簧被拉长C.弹簧上下跳动弹簧上下跳动D.弹簧仍静止不动弹簧仍静止不动解析解析因为通电后，弹簧中每一圈的电流都是同向的，互相吸引，弹簧就因为通电后，弹簧中每一圈的电流都是同向的，互相吸引，弹簧就缩短，电路就断开了，一断开没电流了，弹簧就又掉下来接通电路缩短，电路就断开了，一断开没电流了，弹簧就又掉下来接通电路如如此通断通断，就上下跳动。此通断通断，就上下跳动。答案答案C8创新设计创新设计安培力作用下的平衡与加速问题安培力作用下的平衡与加速问

8、题要点归纳要点归纳解解决安培力作用下的力学综合问题，做好全面受力分析是前提，其中重要的是决安培力作用下的力学综合问题，做好全面受力分析是前提，其中重要的是不要漏掉安培力，其次要根据题设条件明确运动状态，再根据牛顿第二定律和不要漏掉安培力，其次要根据题设条件明确运动状态，再根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。运动学公式列方程求解。9创新设计创新设计 精典示例精典示例例例2 如图如图3所示，光滑的平行导轨倾角为所示，光滑的平行导轨倾角为，处在磁感应强度为，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，的匀强磁场中，导轨中接入电动势为导轨中接入电动势为E、内阻为、内阻为r的直流电源。电路中有一阻值为的直流电源

9、。电路中有一阻值为R的电阻，其余的电阻，其余电阻不计，将质量为电阻不计，将质量为m、长度为、长度为L的导体棒由静止释放，求导体棒在释放瞬间的的导体棒由静止释放，求导体棒在释放瞬间的加速度的大小。加速度的大小。图图310创新设计创新设计解析解析受力分析如图所示，导体棒受重力受力分析如图所示，导体棒受重力mg、支持力、支持力FN和安培力和安培力F，由牛顿第二，由牛顿第二定律得定律得11创新设计创新设计分分析通电导体在安培力作用下的平衡和运动问题的关键是将立体图转化为平面图。析通电导体在安培力作用下的平衡和运动问题的关键是将立体图转化为平面图。首先选定观察角度画好平面图，其次是标出电流方向和磁场方向

10、，然后利用左手定首先选定观察角度画好平面图，其次是标出电流方向和磁场方向，然后利用左手定则判断安培力的方向。则判断安培力的方向。12创新设计创新设计针对训练针对训练2(2019湖南师大附中高二上期末湖南师大附中高二上期末)(多选多选)位于同一水平面上的两根平行位于同一水平面上的两根平行导轨，放置在斜向左上方、与水平面成导轨，放置在斜向左上方、与水平面成60角、范围足够大的匀强磁场中，现角、范围足够大的匀强磁场中，现给出这一装置的侧视图给出这一装置的侧视图(如图如图4所示所示)。一根通有恒定电流的金属棒正在导轨上向。一根通有恒定电流的金属棒正在导轨上向右做匀速运动，在匀强磁场沿顺时针方向缓慢转过

11、右做匀速运动，在匀强磁场沿顺时针方向缓慢转过30的过程中，金属棒始终的过程中，金属棒始终保持匀速运动，则磁感应强度保持匀速运动，则磁感应强度B的大小变化可能是的大小变化可能是()图图4A.始终变大始终变大 B.始终变小始终变小C.先变大后变小先变大后变小 D.先变小后变大先变小后变大13创新设计创新设计解析解析以金属棒为研究对象，金属棒受重力、安培力、支持力和摩擦力，如图所以金属棒为研究对象，金属棒受重力、安培力、支持力和摩擦力，如图所示。示。安培力安培力FBIL图中两角度的关系为图中两角度的关系为90FfFN由平衡条件得由平衡条件得GFNBILsin，FfBILcos 14创新设计创新设计在

12、在B转过转过30的过程中，安培力也沿顺时针方向转动，所以的过程中，安培力也沿顺时针方向转动，所以从从30减小到减小到0，由数学知识可知，磁感应强度可能始终变大，也可能先变小后变大，故由数学知识可知，磁感应强度可能始终变大，也可能先变小后变大，故A、D正确。正确。答案答案AD15创新设计创新设计安培力的实际应用问题安培力的实际应用问题精典示例精典示例例例3 据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图5所示。所示。炮弹炮弹(可视为长方形导体可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。开始时置于两固定的平行导轨

13、之间，并与轨道壁密接。开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离出口高速射出。设两导轨之间的距离L0.10 m，导轨长，导轨长x5.0 m，炮弹质量，炮弹质量m0.30 kg。导轨上的电流。导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。可以认为，炮弹在轨道内运的方向如图中箭头所示。可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B2.0 T，方向垂直于纸面向里。若，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为炮弹出口速度为v2.010

14、3 m/s，求通过导轨的电流，求通过导轨的电流I。忽略摩擦力与重力的影。忽略摩擦力与重力的影响。响。16创新设计创新设计图图5答案答案6105 A17创新设计创新设计 针对训练针对训练3 物理老师在课上做了一个物理老师在课上做了一个“旋转的液体旋转的液体”实验，实验实验，实验装置如图装置如图6所示，装有导电液的玻璃器皿放在上端为所示，装有导电液的玻璃器皿放在上端为S极的蹄形磁极的蹄形磁铁的磁场中，器皿中心的圆柱形电极与电源负极相连，内壁边缘铁的磁场中，器皿中心的圆柱形电极与电源负极相连，内壁边缘的圆环形电极与电源正极相连。接通电源后液体旋转起来，关于的圆环形电极与电源正极相连。接通电源后液体旋

15、转起来，关于这个实验以下说法正确的是这个实验以下说法正确的是()图图6A.液体中电流由边缘流向中心，从上往下俯视，液体逆时针旋转液体中电流由边缘流向中心，从上往下俯视，液体逆时针旋转B.液体中电流由边缘流向中心，从上往下俯视，液体顺时针旋转液体中电流由边缘流向中心，从上往下俯视，液体顺时针旋转C.液体中电流由中心流向边缘，从上往下俯视，液体逆时针旋转液体中电流由中心流向边缘，从上往下俯视，液体逆时针旋转D.液体中电流由中心流向边缘，从上往下俯视，液体顺时针旋转液体中电流由中心流向边缘，从上往下俯视，液体顺时针旋转18创新设计创新设计解析解析由图可知电流由边缘流向中心，器皿所在处的磁场竖直向上，从上往下俯由图可知电流由边缘流向中心，器皿所在处的磁场竖直向上，从上往下俯视，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针视，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故选项方向旋转，故选项A正确。正确。答案答案A