安培力的计算及方向的判断.doc

安培力的计算及方向的判断
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高中物理
安培力的计算及方向的判断
编稿老师
刘汝发
一校
杨雪
二校
黄楠
审核
王红仙
考点突破：
知识点
考纲要求
水平向左的作用力F，水平向右的安培力F安，由牛顿第二定律得F－F安＝，解得F＝ N， N， N，选项D正确。
答案：D
【方法提炼】求解通电导体在磁场中的力学问题的方法
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（1）选定研究对象；
（2）变三维为二维，画出平面受力分析图，判断安培力的方向时切忌跟着感觉走，一定要用左手定则来判断，注意F安⊥B、F安⊥I；
（3）根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程进行求解。
满分训练：如图甲所示，在水平地面上固定一对与水平面倾角为α的光滑平行导电轨道，轨道间的距离为l，两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接有电源，将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上，且与两轨道垂直，已知通过导体棒的恒定电流大小为I，方向由a到b，图乙为图甲沿a→b方向观察的平面图，若重力加速度为g，在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在轨道上保持静止。
（1）请在图乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图；
（2）求出磁场对导体棒的安培力的大小；
（3）如果改变导轨所在空间的磁场方向，试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度B的最小值大小和方向。
思路分析：（1）如图所示
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（2）根据共点力平衡条件可知，磁场对导体棒的安培力的大小
F安＝mgtan α
（3）要使磁感应强度最小，则要求安培力最小，根据受力情况可知，最小安培力
F安min＝mgsin α，方向平行于轨道斜向上
所以最小磁感应强度Bmin＝
根据左手定则可判断出，此时的磁感应强度的方向为垂直轨道平面斜向上。
答案：（1）见思路分析图
（2）mgtan α
（3）Bmin＝，方向为垂直轨道平面斜向上
（答题时间：30分钟）
1. 如图所示，条形磁铁放在桌面上，一条通电的直导线由S极的上端平移到N极的上端，在此过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图，则这个过程中磁铁的受力情况为（ ）
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A. 支持力先大于重力后小于重力
B. 支持力始终大于重力
C. 摩擦力的方向由向右变为向左
D. 摩擦力的方向保持不变
2. 用相同金属材料制成的两根粗细均匀的电阻丝，质量分别为m1、m2，横截面积分别为S1、S2。若给电阻丝两端加相同的电压，垂直于磁场方向放入同一匀强磁场中，两电阻丝所受的安培力F1、F2的大小关系为（ ）
A. 若则 B. 若，则
C. 若，则 D. 若，则
3. 如图所示，某空间内存在着与圆台母线垂直向外的磁场，各处的磁感应强度大小均为B，圆台母线与竖直方向的夹角为θ。一个质量为m、半径为r的匀质金属圆环位于圆台底部。圆环中维持恒定的电流I，圆环由静止向上运动，经过时间t后撤去该恒定电流并保持圆环闭合，圆环上升的最大高度为H。已知重力加速度为g，磁场的范围足够大。在圆环向上运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
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A. 在最初t时间内安培力对圆环做的功为mgH
B. 圆环运动的最大速度为
C. 圆环先做匀加速运动后做匀减速运动
D. 圆环先有扩张后有收缩的趋势
4. 如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F，为使F=0，可以使用的方法是（ ）
A. 加水平向右的磁场
B. 加水平向左的磁场
C. 加垂直纸面向外的磁场
D. 加垂直纸面向里的磁场
5. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为，质量为的直导体棒，在导体棒中的电流垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度的大小和方向正确的是（ ）
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A. ，方向垂直斜面向上
B. ，方向竖直向上
C. ，方向垂直斜面向下
D. ，方向竖直向下
6. 如图所示，一根长度为L的直导体棒中通以大小为I的电流，静止放在导轨上，垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B，B的方向与竖直方向成θ角。下列说法中正确的是（ ）
A. 导体棒受到磁场力大小为BLIsinθ
B. 导体棒对轨道压力大小为