2015年高三物理磁场对电流的作用力教案教学设计学案.docVIP

第九章 磁场 磁场对电流的作用力（总42） 【学习目标】 1.　会用左手定则判断安培力的方向；熟练计算匀强磁场中安培力的大小． 2、学会用动力学方法处理通电导线在磁场中的运动问题。 一、知识整理． 1.　左手定则：伸开左手，让磁感线从掌心进入，并使四指指向 ，这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 ． 2.安培力公式：Ｆ＝ ，其中θ为 电流 方向与 磁场 方向之间的夹角．当电流I和磁场B垂直时，F= 二、例题讨论： 【例1】关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向，正确的说法是（ ） Ａ　跟电流方向垂直，跟磁场方向平行 Ｂ　跟磁场方向垂直，跟电流方向平行 Ｃ　既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直 Ｄ　既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直 【例2】两条直导线互相垂直，如图所示，但相隔一小段距离，其中一条导线ＡＢ固定，另一条导线ＣＤ能自由活动，当稳恒电流按图示方向通入两条导线时，导线ＣＤ将（ ） Ａ　顺时针方向转动，同时靠近ＡＢ Ｂ　逆时针方向转动，同时靠近ＡＢ Ｃ　顺时针方向转动，同时远离ＡＢ Ｄ　逆时针方向转动，同时远离ＡＢ 【例3】铝圆环和磁铁在同一平面内，当圆环通入顺时针方向的电流时，圆环将（ ） Ａ　左边向里，右边向外，转动的同时向磁铁靠近 Ｂ　左边向外，右边向里，转动的同时向磁铁靠近 Ｃ　左边向里，右边向外，转动的同时与磁铁远离 Ｄ　圆环不会转动，但向磁铁靠近 【例4】如图所示，Ｕ形平行金属导轨与水平面成３７°角，金属杆ａｂ横跨放在导轨上，其有效长度为０.５ｍ，质量为０.２ｋｇ，与导轨间的动摩擦因数为０.１．空间存在竖直向上的磁感应强度为２Ｔ的匀强磁场．要使ａｂ杆在导轨上保持静止，则ａｂ中的电流大小应在什么范围？（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，g取10m/s2） 【例5】水平面上有电阻不计的Ｕ形导轨宽度为Ｌ，左端接入电动势为E的电源（不计内阻），现垂直于导轨搁一根质量为ｍ，电阻为Ｒ的金属棒ab，加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为Ｂ，方向与水平面成θ角，斜向上和ab垂直，如图所示，问： （１） 当棒静止时，棒受到的支持力和摩擦力各为多少？ （２） 若Ｂ的大小和方向均能改变，则要使棒所受支持力为零，Ｂ的大小至少为多少？此时Ｂ的方向如何？ 三、、巩固练习： 1.一根容易发生形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是（ ） 2．有一小段通电导线，长为１ｃｍ，电流大小为５Ａ，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为０.１Ｎ,则该点的磁感应强度Ｂ一定是（） A. Ｂ＝２T B. Ｂ≥２T C. Ｂ≤２T D. 以上情况都有可能 3. 倾角为α的导电轨道间接有电源，轨道上静止放有一根金属杆ab.现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，如图所示，磁感应强度B从零开始逐渐增加的过程中，ab杆受到的静摩擦力() A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 4. 一劲度系数为ｋ的轻质弹簧，下端挂有一匝数为n的矩形线框ａｂｃｄ，ｂｃ边长为l，线框的下半部处在匀强磁场中，磁感应强度大小为Ｂ，方向与线框平面垂直，在图中垂直于纸面向里.线框中通以电流I，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态，令磁场反向，磁感应强度的大小仍为Ｂ，线框达到新的平衡，在此过程中线框位移的大小Δx＝ ，方向 ． 5. 如图所示，水平放置的两根平行金属轨道相距０.２ ｍ，上面有一质量为０.０４ｋｇ的均匀金属棒ａｂ，电源电动势为６Ｖ、内阻为０.５Ω，滑动变阻器调到２.５Ω时，要在金属棒所在位置施加一个磁感应强度大小至少为 T、方向为 的匀强磁场，才能使金属棒ａｂ对轨道的压力恰好为零.（ｇ取１０ｍ／ｓ２） 6. 据报道，最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示.炮弹(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.开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁场加速，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d=0.10 m，导轨长L=5.0 m，炮弹质量m=0.30 kg.导轨上的电流I的方向如图中箭头所示.可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0 T，方向垂直于纸面向里.若炮弹出口速度为v=2.0×103 m/s，求通过导轨的电流I.（忽略摩擦力与重力