2023届高考物理一轮复习学案：12.2通电导体在安培力作用下的运动

2022-2023学年第一学期高三物理导学案 主备人： 迪克民 审核：高三物理组 使用时间： 班级： 姓名： 编号：XBX1085 第十二章 第2讲通电导体在安培力作用下的运动　学案 【知识落实】 1．安培力的方向根据左手定则判断。安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面． 左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向． 2．应用安培力公式F＝BIl分析和计算时注意: (1)l与B垂直． (2)l是指有效长度． 弯曲通电导线的有效长度l等于连接导线两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图所示． (3)B与I平行时,F=0。 1.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感线分布情况,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。 3.通电导体在安培力作用下的平衡和加速问题分析思路 (1)选定研究对象． (2)对研究对象受力分析．受力分析时，变立体图为平面图，如侧视图、剖面图或俯视图等，注意安培力的方向F安⊥B、F安⊥I.如图所示： (3)结合研究对象的运动状态根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程进行求解． 【典型例题】 1． 如图所示，条形磁铁放置在固定斜面上，在其上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以方向垂直纸而向外的电流。条形磁铁始终静止。在导线通电前后关于条形磁铁的受力，下列说法正确的是（　　） A．斜面对磁铁的支持力一定减小，磁铁可能受到斜面的摩擦力作用 B．斜面对磁铁的支持力一定减小，磁铁一定受到斜面的摩擦力作用 C．斜面对磁铁的支持力一定增大，磁铁可能受到斜面的摩擦力作用 D．斜面对磁铁的支持力一定增大，磁铁一定受到斜面的摩擦力作用 【答案】B 【解析】通电后，条形磁铁的受力分析如图所示 由图可知，磁铁一定受到斜面的摩擦力的作用，垂直于斜面方向重力的分力等于斜面对磁铁的支持力与通电导线对磁铁的作用力在垂直于斜面方向的分力之和，而通电前重力垂直于斜面方向的分力等于斜面对磁铁的支持力，所以通电后斜面对磁铁的支持力一定减小。 故选B。 2．边长L的硬轻质正三角形导线框abc置于竖直平面内，ab边水平，绝缘细线下端c点悬挂重物，匀强磁场大小为B垂直纸面向里。现将a、b接在恒恒定电流的正负极上，当ab边的电流强度为I，重物恰好对地无压力，则重物重力的大小为（　　） A．BIL B．2BIL C． D． 【答案】C 【解析】根据平衡条件得 解得 故选C。 3．(多选) 如图所示，一根通电的直导线放在倾斜的粗糙导轨上，置于图示方向的匀强磁场中，处于静止状态。现逐渐增大电流，导体棒仍静止，则在增大电流过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是（　　） A．一直增大 B．先增大后减小 C．先减小后增大 D．始终为零 【答案】AC 【解析】根据左手定则可知，导体棒所受安培力方向沿斜面向上，导体棒处于静止状态，所受外力的合力为0。当 时，随电流的增大，导体棒有沿斜面向上运动的趋势，摩擦力方向沿斜面向下，且 增大电流，安培力增大，摩擦力增大。当 时，导体棒开始有沿斜面向下运动的趋势，摩擦力方向沿斜面向上，且 增大电流，安培力增大，摩擦力先减小，当安培力大小等于重力沿斜面向下的分力时，摩擦力减为0，之后随安培力的进一步增大，导体棒有沿斜面向上运动的趋势，摩擦力方向沿斜面向下，此时增大电流，安培力增大，摩擦力增大，即摩擦力先减小，后增大。 故选AC。 【同步练习】 4．如图所示，质量为m、长度为L、电阻为R的直导体棒MN静止于电阻不计的光滑水平矩形导轨上，水平导轨的左端接有电动势为E、内阻不计的电源，整个装置处于一匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向与轨道平面成θ角（斜向上）。现闭合开关S，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关S后，导体棒向左运动 B．闭合开关S后，穿过闭合回路的磁通量减小 C．闭合开关S的瞬间，导体棒MN所受安培力的大小为 D．闭合开关S的瞬间，导体棒MN的加速度大小为 【答案】D 【解析】A．闭合开关S后，导体棒中的电流N到M，根据左手定则判断安培力向右下，故导体棒向右运动，故A错误； B．闭合开关S后，导体棒向右运动，面积变大，穿过闭合回路的磁通量变大，故B错误； CD．闭合开关S的瞬间，导体棒MN所受安培力的大小为 加速度 故C错误D正确。 故选D。 【当堂小结】 无所畏惧，坚持到底，绝不放弃