第8章 第1节(课时4)安培力作用下导体的运动问题-2018年物理高三一轮总复习课件(鲁教版) .ppt
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1、思想方法: 安培力作用下导体 的运动问题,1.方法指导,2.例证突破,3.方法总结,4.跟踪训练,第八章 磁场,5.真题演练,一、方法指导,1.方法指导,易 错 点,(1)判断安培力的方向时没有使用左手定则,而错误地使用右手定则 (2)不能把立体图正确转化为平面图或截面图,每段电流元所受安培力方向 整段导体所受合力方向运动方向,在特殊位置安培力方向运动方向,环形电流小磁针条形磁铁 通电螺线管 多个环形电流,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,分析磁体与电流磁场作用下如何运动或运动趋势,可根据牛顿第三定律,通过分析一个物体的受力情况,
2、确定另一个物体所受磁场的作用力.,1.判定安培力作用下导体运动情况的常用方法:,2.安培力做功的特点和实质 (1)安培力做功与路径有关,不像重力、电场力做功与路径无关 (2)安培力做功的实质:起能量转化的作用 安培力做正功:是将电源的能量传递给通电导线后转化为导线的动能或转化为其他形式的能 安培力做负功:是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,二、例证突破,2. 例证突破,【例4】(2015郑州二模)如图示,用绝缘细线悬挂一个导线框,导线框是由两同心半圆弧导线和直导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路,导线框中通有图示方向的电流,处于静止状态.在半圆
3、弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P.当P中通以方向向外的电流时( ) A导线框将向左摆动 B导线框将向右摆动 C从上往下看,导线框将顺时针转动 D从上往下看,导线框将逆时针转动,解析 当直导线P中通以方向向外的电流时,由安培定则可判断出长直导线P产生的磁场方向为逆时针方向,磁感线是以P为圆心的同心圆,半圆弧导线与磁感线平行不受安培力,由左手定则可判断出直导线ab所受的安培力方向垂直纸面向外,cd所受的安培力方向垂直纸面向里,从上往下看,导线框将逆时针转动,故D正确。 答案 D,解析显隐,导线框各边受力情况怎样?,导线框各边受力情况怎样?,【拓展延伸】(1)若在例4中,将P
4、中通以方向向里的电流,试分析导线框的运动情况。 (2)若在例4中,将直导线P撤去,在导线框所在平面加垂直纸面向里的匀强磁场,试分析导线框的运动情况及导线框对细线的拉力大小。,解析 (1)若直导线P中通以方向向里的电流时,由安培定则可判断出长直导线P产生的磁场方向为顺时针方向,由左手定则可判断出直导线ab所受的安培力方向垂直纸面向里,cd所受的安培力方向垂直纸面向外,从上往下看,导线框将顺时针转动。 (2)大半圆弧的有效长度与小半圆弧及直导线ab、cd的总有效长度相同,电流方向相反,由FBIL和左手定则可以判断导线框两部分所受的安培力等大、反向,故导线框保持静止状态,且对细线的拉力等于导线框自身
5、的重力大小。 答案 (1)从上往下看,导线框将顺时针转动 (2)导线框静止 等于导线框自身的重力大小,解析显隐,【备选】 一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,如图示.当两线圈中通以图示方向的电流时,从左向右看,线圈L1将( ). A不动 B顺时针转动 C逆时针转动 D在纸面内平动,方法一(电流元分析法) 把L1看成无数段直线电流元,电流元处在L2产生的磁场中,由左手定则判断各电流元所受安培力,由所受合力判断L1转动情况,方法二(等效分析法) 把L1等效为小磁针,它处于环形电流I2的中心,由I2的磁场方向即可判断线圈L1的转动方向,方法三(利用结
6、论法) 环形电流I1、I2之间不平行,则必有相对转动,直到电流同向平行为止,据此可判断线圈L1转动情况.,审题析疑,转解析,解析 方法一(电流元分析法) 把线圈L1沿水平转动轴分成上下两部分,每一部分又可以看成无数段直线电流元,电流元处在L2产生的磁场中,根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上,由左手定则可得,上半部分电流元所受安培力均指向纸外,下半部分电流元所受安培力均指向纸内,因此从左向右看线圈L1将顺时针转动 方法二(等效分析法) 把线圈L1等效为小磁针,该小磁针刚好处于环形电流I2的中心,小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向,由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向
7、上,而L1等效成小磁针后,转动前,N极指向纸内,因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上,所以从左向右看,线圈L1将顺时针转动 方法三(利用结论法) 环形电流I1、I2之间不平行,则必有相对转动,直到两环形电流同向平行为止,据此可得,从左向右看,线圈L1将顺时针转动 答案 B,转原题,三、方法总结,3.方法总结,判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的思路,研究对象: 通电导线或导体,明确,导体所在位置的磁场分布情况,利用 左手定则,导体的受力情况,确定,导体的运动方向或运动趋势的方向,变三维为二维,如侧视图、剖面图或俯视图等,并画出平面受力分析图,其中安培力的方向要注意F安B、F安I.,(1
8、)同一问题可以用多种判断方法分析,可以根据不同的题目选择恰当的判断方法,(2)同一导体在安培力作用下,运动形式可能会发生变化,要根据受力情况进行判断,【变式训练5】如图示,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 CF1F2 DF1F2,对导体棒与磁铁分别进行受力分析,解析 如图甲所示,导体棒处的磁场方向指向右上方,根据左手定则可知,导体棒受到的安培力方向垂直于磁场方向指向右下方,根据牛顿第
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