第一章 专题强化1 动量定理的应用（配套课件）-2021-2022学年高二物理【步步高】学习笔记（人教版选择性必修第二册）

专题强化1　安培力作用下导体的 运动和平衡问题 第一章　安培力与洛伦兹力 【学习目标】 1.会用左手定则判断安培力的方向和导体的运动方向. 2.会分析在安培力作用下的平衡问题. 3.会结合牛顿第二定律求导体棒的瞬时加速度. 【内容索引】 探究重点 提升素养 随堂演练 逐点落实 专题 强化练 3 TANJIUZHONGDIAN　 TISHENGSUYANG 探究重点　提升素养 1 一、安培力作用下导体运动的判断 电流元法 把整段导线分为许多段直电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向 等效法 环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可等效成条形磁体或多个环形电流，反过来等效也成立 特殊位置法 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置(如转过90°角)，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向 结论法 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势 转换研究对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律确定磁体所受电流磁场的作用，从而确定磁体所受合力及运动方向 考向1　电流元法　特殊位置法 图1 例1　如图1所示，把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁体磁极的正上方，导线可以在空间中自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看) A.顺时针转动，同时下降 B.顺时针转动，同时上升 C.逆时针转动，同时下降 D.逆时针转动，同时上升 √ 解析　如图所示，将导线AB分成左、中、右三部分.中间一段开始时电流方向与磁场方向一致，不受力；左端一段所在处的磁场方向斜向右上，根据左手定则知其受力方向向外；右端一段所在处的磁场方向斜向右下，受力方向向里.当转过一定角度时，中间一段电流不再与磁场方向平行，由左手定则可知其受力方向向下，所以从上往下看导线将一边逆时针转动，一边向下运动，C选项正确. 考向2　等效法 例2　如图2所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁体N极附近，磁体的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面.当线圈内通以图示方向的电流(从右向左看沿逆时针方向)后，线圈的运动情况是 A.线圈向左运动 B.线圈向右运动 C.从上往下看顺时针转动 D.从上往下看逆时针转动 √ 图2 解析　将环形电流等效成小磁针，如图所示，根据异名磁极相互吸引知，线圈将向左运动；也可将左侧条形磁体等效成环形电流，根据“同向电流相吸引，异向电流相排斥”可知线圈向左运动，选A. 考向3　结论法 例3　两条导线互相垂直，如图3所示，但相隔一段小距离，其中AB是固定的，CD能自由活动，当直流电流按图示方向通过两条导线时，导线CD将(从纸外向纸内看) A.顺时针方向转动，同时靠近导线AB B.逆时针方向转动，同时靠近导线AB C.逆时针方向转动，同时远离导线AB D.顺时针方向转动，同时远离导线AB √ 图3 解析　两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流相同的趋势，假设CD导线转过90°，此时两电流为同向电流，相互吸引.所以导线CD逆时针方向转动，同时靠近导线AB.故B正确，A、C、D错误. 考向4　转换研究对象法 例4　(多选)如图4所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁体连接起来，此时磁体对水平面的压力大小为FN1，现在磁体左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁体对水平面的压力大小为FN2，则 A.弹簧长度将变长 B.弹簧长度将变短 C.FN1＞FN2 D.FN1＜FN2 √ 图4 √ 二、安培力作用下导体的平衡 1.求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路 2.分析求解安培力时需要注意的问题 (1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力方向. (2)安培力大小与导体放置的角度有关，l为导体垂直于磁场方向的长度，即有效长度. 例5　质量为m＝0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d＝0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，最大 答案　0.14 A≤I≤0.46 A 图5 静摩擦力等于滑动摩擦力，磁感应强度大小B＝2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图5所示.现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少. (sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2) 解析　杆ab中的电流方向为从a到b，所受安培力的方向平行于导轨向上.当电流较大时，杆有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下；当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值F1，此时通