2023届高考物理二轮小专题复习学案： 专题51磁场对通电导线的作用力

专题51磁场对通电导线的作用力 【知识梳理】 一、安培力的大小和方向 1．大小 (1)若I∥B，F＝ ； (2)若I⊥B，F＝ . (3)若I与B夹角为θ，F＝ . 2．方向 (1)可以用 来判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从 进入，并使四指指向 的方向，这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向． (2)安培力方向总垂直于 所决定的平面，即一定垂直于 和 ，但B与I不一定垂直． 3．两平行通电导线间的作用 同向电流相互 ，反向电流相互 ． 二、安培力作用下导体运动情况的判定 1．判定导体运动情况的基本思路 判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。 2．判定安培力作用下导体运动情况的常用方法 (1) 电流元法：将导体分割为电流元，用 判断电流元所受安培力方向，再分析整段导体所受合力方向，进而判断其运动方向 (2) 特殊位置法：在特殊位置用左手定则判断安培力方向，分析导体运动方向。 (3) 等效法：环形电流可以等效成 ，通电螺线管可以等效成 。 (4)结论法：同向电流互相 ，异向电流互相 ；两不平行的直线电流相互作用时，有转到 且 的趋势。 (5) 转换研究对象法：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力，从而确定磁体所受合力及运动方向。 三、安培力作用下的平衡问题 1．安培力作用下导体的平衡问题模型中，常见的由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成。这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定。因此解题时一定要先把立体图转化成平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系。 四、安培力做功和动能定理的综合应用 1．安培力做功的特点和实质 (1)安培力做功与路径 ，不像重力、电场力做功与路径无关。 (2)安培力做功的实质是 。 ①安培力做正功时将电源的能量转化为导线的动能或其他形式的能。 ②安培力做负功时将其他形式的能转化为电能后储存起来或转化为其他形式的能。 2.安培力做功与动能定理结合，其解题步骤如下： (1)选取研究对象，明确它的运动过程； (2)分析研究对象的受力情况(若是立体图就改画成平面图)和各个力的做功情况，特别是分析安培力的大小和方向，看安培力做正功还是负功，然后求各力做功的代数和； (3)明确初、末状态的动能； (4)列出动能定理的方程以及其他必要的解题方程进行求解． 【专题练习】 1．下列四个图中，标出了匀强磁场的磁感应强度B的方向、通电直导线中电流I的方向以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确表示这三个方向间关系的图是（　　） A． B． C． D． 2．在磁场中放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长为1cm，电流为0.5A，所受的安培力为5×10-4N，则（　　） A．该位置的磁感应强度为0.1T B．若将电流撤去，该位置的磁感应强度为零 C．若将通电导线跟磁场平行放置，导线所受安培力为5×10-4N D．若将长为2cm的通电导线跟磁场垂直放置，该导线所受安培力为5×10-4N 3．如图所示、一段导线位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。线段、、的长度均为L，且。经过导线的电流为I、方向如图中箭头所示，则导线段所受到的磁场作用力的合力为（　　） A．方向沿纸面向上，大小为 B．方向沿纸面向上，大小为 C．方向沿纸面向下，大小为 D．方向沿纸面向下，大小为 4．一条形磁铁放在水平桌面上，在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线。当导线中通以由内向外的电流时，则（　　） A．磁铁受到向左的摩擦力，磁铁对桌面的压力减小 B．磁铁受到向左的摩擦力，磁铁对桌面的压力增大 C．磁铁受到向右的摩擦力，磁铁对桌面的压力增大 D．磁铁受到向右的摩擦力，磁铁对桌面的压力减小 5．两条平行的通电直导线、通过磁场发生相互作用，电流方向如图所示。下列说法正确的是（　　） A．两根导线之间将相互排斥 B．产生的磁场在所在位置方向垂直纸面向里 C．将、中的电流同时反向后，两根导线将相互排斥 D．受到的力是由的磁场施加的 6．如图所示，三根长为L的直线电流固定在等边三角形的