专题一：安培力作用下的运动和平衡问题 课件 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

专题一：安培力作用下的运动和平衡问题 学习目标 2、掌握应用牛顿第三定律通过转换研究对象分析安培力的方法 3、会通过力学方法分析安培力作用下的平衡问题 1、会熟练使用左手定则判断安培力的方向和导体的运动方向 4、会结合牛顿第二定律求导体棒的瞬时加速度 2 一、安培力作用下通电导线的运动 解题思路： （3）由导体的受力情况判定导体的运动方向。 （1）不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况； （2）结合左手定则准确判断导线所受安培力的方向。 一、安培力作用下通电导线的运动 1、电流元法： 把整段电流等效为许多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元所受安培力的方向，然后判断整段电流元所受合力的方向，从而确定导线运动方向 【例1】如图所示，把一通电导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动．当导线通过电流I时，如果只考虑安培力的作用，则从上往下看，导线的运动情况是(　　) 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 C 一、安培力作用下通电导线的运动 2、等效法 环形电流可等效为小磁针，通电螺线管可等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。 【例2】如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，则线圈(　　) A．向左运动 B．向右运动 C．静止不动 D．无法确定 A 一、安培力作用下通电导线的运动 3、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。 4、结论法 两直线电流相互平行时，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两直线电流不平行时，有转到相互平行且电流方向相同的趋势。 一、安培力作用下通电导线的运动 【例3】如图所示，一弓形线圈通过逆时针方向的电流，在其圆弧的圆心处，垂直于纸面放置一直导线，当直导线通有指向纸内的电流时，线圈将(　　) A．a端向纸内，b端向纸外转动，且靠近导线 B．a端向纸内，b端向纸外转动，且远离导线 C．a端向纸外，b端向纸内转动，且靠近导线 D．a端向纸外，b端向纸内转动，且远离导线 A 一、安培力作用下通电导线的运动 5、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力，从而确定磁体所受合力及运动方向。 【例4】(多选)如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1.现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是(　　) A．弹簧长度将变长　　　 B．弹簧长度将变短 C．F1>F2 D．F1<F2 BC 一、安培力作用下通电导线的运动 两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（　） A.顺时针方向转动，同时靠近ab B.逆时针方向转动，同时离开ab C.顺时针方向转动，同时离开ab D.逆时针方向转动，同时靠近ab a b c d A 二、安培力作用下的平衡与加速问题 1、将立体图转化为平面图 立体图 平面图 B 二、安培力作用下的平衡问题 例：如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.4m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V，内阻r=0.5Ω的直流电源。现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2，已知sin37°=0.60,cos37°=0.80求：   （1）通过导体棒的电流；   （2）导体棒受到的安培力大小；   （3）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。 二、安培力作用下的平衡问题 练习：【湖南2022·3］如图（a），直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴00＇上，其所在区域存在方向垂直指向00＇的磁场，与00＇距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截面图如图（b）所示.导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ.下列说法正确的是(    )                               图（a）图（b）   A.当导线静止在图（a）右侧位置时，导线中电流方向由N指向M B.电流I增大，静止后，导线对悬线的拉力不变   C.tanθ与电流I成正比   D.sinθ与电流I成正比   A.当导线静止在图（a）右侧位置时，导线中电流方向由N指向M B.电流I增大，静止后，导线对悬线的拉力不变   C.tanθ与电流I成正比   D.sinθ与电流I成正比 图（a） 图（b） D 二、安培力作用下的加速问题 例：电磁炮是一种新式兵器，其主要原理如图所示。某电磁炮能够把m=2.2g的弹体（包括金属杆CD的质量）加速到v=10km/s。若轨道宽L=2m，长s=100m，通过的电流为I=10A，忽略轨道摩擦。 （1）轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度为多少？ （2）电磁炮的最大功率为多少？ $