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LK · 物理 选修1-1
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通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向的判断
1.电流元分析法
把整段电流等效为多段直线电流元,先用左手定则判断每小段电流元所受的安培力的方向,从而判断出整段电流所受合力方向,最后确定运动的方向.
2.等效分析法
环形电流可等效为小磁针,条形磁铁可等效为环形电流,通电螺线管可等效为多个环形电流或小磁铁.
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3.特殊位置分析法
把通电导体转到一个便于分析的特殊位置后判断其安培力方向,从而确定运动方向.
4.转换研究对象法
因为电流之间、电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律,这样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,然后用牛顿第三定律,再确定磁体所受电流的作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向.
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如图3-1所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方,导线可以自由转动,当导线通入图示方向电流I时,导线的运动情况(从上往下看)( )
A.顺时针方向转动,同时下降
B.顺时针方向转动,同时上升
C.逆时针方向转动,同时下降
D.逆时针方向转动,同时上升
图3-1
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【解析】 特殊位置法:作出通电瞬间直导线所在处的磁场分布如图甲所示,由左手定则得N极正上方导线受到的安培力垂直纸面向外,S极正上方导线受到的安培力垂直纸面向里.可见从上往下看,导线在两安培力作用下按逆时针转动.当转动到导线与纸面垂直时,如图乙所示,导线受到的安培力方向竖直向下,导线继续向下运动,故导线在安培力作用下逆时针转动(从上往下看),同时下降.
甲 乙
【答案】 C
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带电粒子在磁场中的运动
1.若v∥B,带电粒子以v做匀速直线运动.此时粒子受的洛伦兹力为零.
2.若v⊥B,带电粒子在垂直于磁场的平面内以v做匀速圆周运动.
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(1)向心力由洛伦兹力提供:qvB=meq \f(v2,R).
(2)轨道半径公式:R=eq \f(mv,Bq).
(3)周期公式:T=eq \f(2πR,v)=eq \f(2πm,qB).
频率:f=eq \f(1,T)=eq \f(qB,2πm).
角速度:ω=eq \f(v,R)=eq \f(qB,m).
(4)动能公式:Ek=eq \f(1,2)mv2=eq \f(BqR2,2m).
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(2013·淄博高二检测)如图3-2中MN表示真空室中垂直于纸面的平板,它的一侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B,一带电粒子从平板上的狭缝O处以垂直于平板的初速度v射入磁场区域,最后到达平板的P点.已知B、v以及P到O的距离l,不计重力,求此粒子的电荷q与质量m之比.
图3-2
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【解析】 粒子初速度v垂直于磁场,粒子在磁场中受洛伦兹力而做匀速圆周运动,设其半径为R,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律,有qvB=meq \f(v2,R).①
因粒子经O点时的速度垂直于OP,故OP是直径,l=2R.②
由此得eq \f(q,m)=eq \f(2v,Bl).③
【答案】 2v/Bl
$$菜 单
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当堂双基达标
菜 单
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当堂双基达标
课 标 解 读 重 点 难 点
1.知道影响安培力大小和方向的因素,知道左手定则和安培力大小的计算公式.能用左手定则判断安培力的方向,能计算在匀强磁场中,当通电导线与磁场方向垂直时安培力的大小.
2.了解线圈在磁场中的运动情况,以及磁电式仪表的工作原理.
3.知道电动机的工作原理. 1.安培力的计算,左手定则的应用,电动机的原理.(重点)
2.磁感应强度的理解,左手定则的应用.(难点)
第1节磁场中的通电导线
菜 单
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会动的导线
通电导线
相互垂直
手心
四指
拇指
1.基本知识
(1)安培力
①定义: 在磁场中受到的作用力.
②方向:用左手定则判断
左手定则:伸开左手,四指与拇指在同一平面内 并 ,让磁感线垂直穿过 , 指向电流