安培力及安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷01020304備選訓(xùn)練

課堂互動(dòng)

題組剖析

規(guī)律總結(jié)

課堂互動(dòng)1．安培力的方向根據(jù)左手定則判斷。2．安培力公式F＝BIL的應(yīng)用條件(1)B與L垂直。(2)L是有效長(zhǎng)度。如彎曲通電導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于連接兩端點(diǎn)的直線的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿兩端點(diǎn)連線

由始端流向末端，如圖所示課堂互動(dòng)電流元法特殊位置法等效法結(jié)論法轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法每段電流元所受安培力方向→整段導(dǎo)體所受合力方向→運(yùn)動(dòng)方向在特殊位置→安培力方向→運(yùn)動(dòng)方向環(huán)形電流

小磁針

條形磁鐵通電螺線管

多個(gè)環(huán)形電流同向電流互相吸引,異向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時(shí),有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì)分析磁體與電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),可根據(jù)牛頓第三定律,通過(guò)分析一個(gè)物體的受力情況，確定另一個(gè)物體所受磁場(chǎng)的作用力.3.判定安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的常用方法:課堂互動(dòng)4.安培力做功的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)(1)安培力做功與路徑有關(guān)，不像重力、電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)．(2)安培力做功的實(shí)質(zhì)：起能量轉(zhuǎn)化的作用．①安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線后轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動(dòng)能或轉(zhuǎn)化為其他形式的能．②安培力做負(fù)功：是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能后儲(chǔ)存起來(lái)或轉(zhuǎn)化為其他形式的能．題組剖析轉(zhuǎn)到解析題組剖析轉(zhuǎn)回原題題組剖析1．(2017·上海單科，11)如圖，一導(dǎo)體棒ab靜止在U形鐵芯的兩臂之間。電鍵閉合后導(dǎo)體棒受到的安培力方向(

)A．向上

B．向下

C．向左

D．向右轉(zhuǎn)到解析題組剖析解析

本題考查電流的磁效應(yīng)、安培力及左手定則。根據(jù)圖中的電流方向，由安培定則知U形鐵芯下端為N極，上端為S極，ab中的電流方向由a―→b，由左手定則可知導(dǎo)體棒受到的安培力方向向右，選項(xiàng)D正確。答案

D轉(zhuǎn)回原題2．一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如圖所示，如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動(dòng)且通以由a到b的電流，則關(guān)于導(dǎo)線ab受磁場(chǎng)力后的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法正確的是(

)A．從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管B．從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管C．從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管D．從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管解析

方法一(電流元法)由安培定則可判定通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，導(dǎo)線等效為Oa、Ob兩電流元，由左手定則可判定兩電流元所受安培力的方向，如圖所示，所以從上向下看導(dǎo)線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)再用左手定則可判定導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力向下，即導(dǎo)線在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還要靠近螺線管，選項(xiàng)D正確。題組剖析轉(zhuǎn)到下頁(yè)題組剖析方法二(結(jié)論法)

結(jié)論1：兩電流相互平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，電流方向相同時(shí)相互吸引，電流方向相反時(shí)相互排斥。結(jié)論2：兩電流不平行時(shí)，將發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，有轉(zhuǎn)到兩電流相互平行且方向相同的趨勢(shì)。通電螺線管上部離導(dǎo)線近，所以只考慮這部分電流與導(dǎo)線的作用，此時(shí)螺線管相當(dāng)于垂直紙面向里的直導(dǎo)線，由上述結(jié)論可知導(dǎo)線ab受磁場(chǎng)力后(從上向下看)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管，選項(xiàng)D正確。答案

D轉(zhuǎn)到上頁(yè)題組剖析3．如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無(wú)電流時(shí)磁鐵對(duì)斜面的壓力為FN1；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外的電流時(shí)，磁鐵對(duì)斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于磁鐵對(duì)斜面的壓力和彈簧的伸長(zhǎng)量的說(shuō)法正確的是(

)A．FN1<FN2，彈簧的伸長(zhǎng)量減小B．FN1＝FN2，彈簧的伸長(zhǎng)量減小C．FN1>FN2，彈簧的伸長(zhǎng)量增大D．FN1>FN2，彈簧的伸長(zhǎng)量減小轉(zhuǎn)到解析題組剖析解析在題圖中，由于條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)到S極，所以可畫出磁鐵在導(dǎo)線A處的一條磁感線，其方向是斜向左下方的，如圖所示，導(dǎo)線A中的電流垂直紙面向外時(shí)，由左手定則可判斷導(dǎo)線A必受斜向右下方的安培力F，由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力F′的方向是斜向左上方，所以磁鐵對(duì)斜面的壓力減小，即FN1>FN2。同時(shí)，F(xiàn)′有沿斜面向下的分力，使得彈簧彈力增大，可知彈簧的伸長(zhǎng)量增大，所以選項(xiàng)C正確。答案

C轉(zhuǎn)回原題4．(2017·全國(guó)卷Ⅱ，21)(多選)某同學(xué)自制的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對(duì)邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個(gè)金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，該同學(xué)應(yīng)將(

)A．左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉B．左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C．左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉D．左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉題組剖析轉(zhuǎn)到解析題組剖析轉(zhuǎn)回原題解析若將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉，這樣當(dāng)線圈在圖示位置時(shí)，線圈的上下邊受到水平方向的安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)一周后再次受到同樣的安培力而使其連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；若將左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，則當(dāng)線圈在圖示位置時(shí)，線圈的上下邊受到安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)半周后再次受到相反方向的安培力而使其停止轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，電路不能接通，故不能轉(zhuǎn)起來(lái)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若將左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，這樣當(dāng)線圈在圖示位置時(shí)，線圈的上下邊受到安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)半周后電路不導(dǎo)通，轉(zhuǎn)過(guò)一周后再次受到同樣的安培力而使其連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確。答案

AD規(guī)律總結(jié)研究對(duì)象：通電導(dǎo)線或?qū)w明確導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)分布情況利用左手定則導(dǎo)體的受力情況確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I.判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的思路規(guī)律總結(jié)(1)同一問(wèn)題可以用多種判斷方法分析，可以根據(jù)不同的題目選擇恰當(dāng)?shù)呐袛喾椒ǎ?2)同一導(dǎo)體在安培力作用下，運(yùn)動(dòng)形式可能會(huì)發(fā)生變化，要根據(jù)受力情況進(jìn)行判斷．判斷通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意的兩點(diǎn)備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練1】直導(dǎo)線ab與線圈所在的平面垂直且隔有一小段距離，其中直導(dǎo)線固定，線圈可自由運(yùn)動(dòng)，當(dāng)通過(guò)如圖所示的電流方向時(shí)(同時(shí)通電)，從左向右看，線圈將(

)．

A．不動(dòng)

B．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向右平移

C．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向左平移

D．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向右平衡解析

用安培定則判斷線圈所處的B的方向，由左手定則及特殊位置法判定運(yùn)動(dòng)情況．答案B先判斷直導(dǎo)線ab產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向及分布，再由左手定則判定線圈所受安培力及運(yùn)動(dòng)情況.外里備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練2】：如圖所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向的電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)(

)A.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降

B.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升

C.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降

D.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升總結(jié)提升：分析通電導(dǎo)線在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)，首先要明確通電導(dǎo)線所在處的磁場(chǎng)方向；然后用左手定則確定通電導(dǎo)線所受安培力的方向，切記安培力垂直于通電導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向決定的平面，注重各種判斷方法的靈活運(yùn)用．轉(zhuǎn)到解析備選訓(xùn)練解析：(1)電流元法：

如圖示,把直線電流等效為AO′、O′O、OB三段(O′O段極短)電流元,由于O′O段電流方向與該處磁場(chǎng)方向平行,所以不受安培力作用；AO′段電流元所在處的磁場(chǎng)方向傾斜向上,根據(jù)左手定則可知其所受安培力方向垂直于紙面向外；OB段電流元所在處的磁場(chǎng)方向傾斜向下,同理可知其所受安培力方向垂直于紙面向里．綜上可知導(dǎo)線將以O(shè)O′段為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視)．(2)特殊位置法：把導(dǎo)線轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)的特殊位置來(lái)分析，根據(jù)左手定則判得安培力方向向下，故導(dǎo)線在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)．綜上所述，選項(xiàng)A正確．答案：A轉(zhuǎn)回原題備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練3】電磁炮的基本原理如圖示,把待發(fā)射的炮彈(導(dǎo)體)放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩條平行導(dǎo)軌(導(dǎo)軌與水平方向成α角)上，磁場(chǎng)方向和導(dǎo)軌平面垂直，若給導(dǎo)軌以很大的電流I，使炮彈作為一個(gè)載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)的作用下沿導(dǎo)軌做加速運(yùn)動(dòng)，以某一速度射出去．已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng),磁場(chǎng)中導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為s，炮彈的質(zhì)量為m，炮彈和導(dǎo)軌間摩擦不計(jì)．試問(wèn)：在導(dǎo)軌與水平方向夾角一定時(shí),要想提高炮彈發(fā)射時(shí)的速度v0，從設(shè)計(jì)角度看可以怎么辦？(通過(guò)列式分析，加以說(shuō)明)轉(zhuǎn)到解析備選訓(xùn)練轉(zhuǎn)回原題備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練4】（2016·全國(guó)卷Ⅲ，22）某同學(xué)用圖中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。兩根金屬導(dǎo)軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵（未畫出）的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方，S極位于兩導(dǎo)軌的正下方，一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直。（1）在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)電路。要求滑動(dòng)變阻器以限流方式接入電路，且在開關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動(dòng)。（2）為使金屬棒在離開導(dǎo)軌時(shí)具有更大的速度，有人提出以下建議：

A.適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離

B.換一根更長(zhǎng)的金屬棒

C.適當(dāng)增大金屬棒中的電流其中正確的是

（填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào)）。轉(zhuǎn)到解析AC備選訓(xùn)練解