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    人教版 (2019)选择性必修 第二册第一章 安培力与洛伦兹力1 磁场对通电导线的作用力评课课件ppt

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    这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册第一章 安培力与洛伦兹力1 磁场对通电导线的作用力评课课件ppt,共60页。PPT课件主要包含了课内互动探究,探究,探究,课堂达标检测等内容,欢迎下载使用。

    1.磁场对通电导线的作用力
    第2课时 安培力作用下导体的运动问题
    安培力作用下导体运动方向的判断
    要|点|提|炼1.判断导体在磁场中运动情况的常规思路(1)不管是电流还是磁体,对通电导体的作用都是通过磁场来实现的,因此必须要清楚导体所在位置的磁场分布情况。(2)结合左手定则准确判断导体所受安培力的方向。(3)由导体的受力情况判定导体的运动方向。
    2.判断导体在磁场中运动情况的几种常用方法
    典|例|剖|析 (2022·河南夏邑高二月考)如图所示,把一可自由运动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,当通以图示方向的电流时,导线的运动情况是(从下往上看)(   )A.顺时针方向转动,悬线张力减小B.顺时针方向转动,悬线张力增大C.逆时针方向转动,悬线张力减小D.逆时针方向转动,悬线张力增大
    解析:在导线两侧取两小段,左边一小段,根据左手定则,可知其所受的安培力方向垂直纸面向里,右侧一小段,根据左手定则,可知其所受安培力的方向垂直纸面向外,所以从下往上看时,可知导线逆时针转动;当导线转动90°,电流方向垂直纸面向里时,这时导线处于向右的磁场中,根据左手定则可知,其所受的安培力方向向下,故可知悬线张力增大,综上所述,导线的运动情况为,逆时针转动,悬线张力增大,A、C、B错误,D正确。
    (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通电导线,电流方向如图所示,在加上电流后的一小段时间内,台秤读数为F2,则以下说法正确的是(    )A.F1>F2 B.F1解析:磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极,因为长直导线在磁铁的中心偏左位置,所以此处的磁感线是斜向右上的,电流的方向垂直纸面向里,根据左手定则,导线受磁铁给的安培力方向是斜向右下,长直导线是固定不动的,根据物体间力的作用是相互的,导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左上的;将这个力在水平和竖直方向分解,因此光滑平板对磁铁支持力减小,由于在水平向左产生分力,所以弹簧压缩,弹簧长度将变短,故A、D正确,B、C错误。
    如图所示,A为一个水平旋转的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一根通电直导线,电流方向如图所示。当圆盘高速绕中心轴OO′顺时针(从上往下看)转动时,通电直导线所受安培力的方向是(   )A.竖直向上B.竖直向下C.垂直纸面向里D.垂直纸面向外
    解析:电流的方向与负电荷定向移动的方向相反,因为圆盘带负电,转动时,形成逆时针方向(从上往下看)的电流,根据安培定则可知,在圆盘正上方形成的磁场的有效分量方向竖直向上,根据左手定则可得直导线所受安培力的方向垂直纸面向里。故选C。
    安培力作用下物体的平衡问题
    要|点|提|炼1.解决安培力作用下的平衡与解一般物体平衡方法类似,只是多画出一个安培力。一般解题步骤为:(1)明确研究对象。(2)先把立体图改画成平面图,并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上。(3)正确受力分析,然后根据平衡条件:F合=0列方程求解。
    2.分析求解安培力时需要注意的问题(1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向,再根据左手定则判断安培力方向。(2)安培力大小与导体放置的角度有关,但一般情况下只要求导体与磁场垂直的情况,其中L为导体垂直于磁场方向的长度,为有效长度。
    典|例|剖|析 如图所示,通电直导线ab质量为m,水平地放置在倾角为θ的光滑导轨上,导轨宽度为L,通以图示方向的电流,电流大小为I,要求导线ab静止在斜面上。(1)若磁场的方向竖直向上,则磁感应强度为多大?(2)若要求磁感应强度最小,则磁感应强度的大小和方向如何?
    解析:(1)若磁场方向竖直向上,从a向b观察,导线受力情况如右图所示。
    (2)若要求磁感应强度最小,则一方面应使磁场方向与通电导线垂直,另一方面应调整磁场方向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小。如右图,由力的矢量三角形法则讨论可知,当安培力方向与支持力垂直时,安培力最小,对应的磁感应强度最小,设其值为Bmin,则 B minIL=mgsin θ,
    如右图所示,水平导轨间距为L=0.5 m,导轨电阻忽略不计;导体棒ab的质量m=1 kg,电阻R0=0.9 Ω,与导轨接触良好;电源电动势E=10 V,内阻r=0.1 Ω,电阻R=4 Ω;外加匀强磁场的磁感应强度B=5 T,方向垂直于ab,与导轨平面成α=53°角;ab与导轨间动摩擦因数为μ=0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),定滑轮摩擦不计,线对ab的拉力沿水平方向,重力加速度g取10 m/s2,ab处于静止状态。已知sin 53°=0.8,cs 53°=0.6。求:(1)通过ab的电流大小和方向。(2)ab受到的安培力大小。(3)重物重力G的取值范围。
    答案:(1)2 A 方向为由a到b (2)5 N(3)0.5 N≤G≤7.5 N
    (2)ab受到的安培力F=ILB=2×0.5×5 N=5 N。(3)对ab受力分析,如图所示,最大静摩擦力:fmax=μ(mg-Fcs 53°)=3.5 N由平衡条件得,当最大静摩擦力方向向左时:FT1=Fsin 53°+fmax=7.5 N当最大静摩擦力方向向右时:FT2=Fsin 53°-fmax=0.5 N由于重物受力平衡,即G=FT则重物重力G的取值范围为0.5 N≤G≤7.5 N。
    1.(2023·河北省新乐市高二月考)载流导体L1、L2处在同一平面内,L1是固定的,L2可绕垂直于纸面的固定转轴O转动,O为L2的中点,若各自的电流方向如图所示。将会发生下列哪种情况(   )A.L2绕轴O按逆时针方向转动B.因L2受的安培力处处相等,故L2不动C.L2绕轴O按顺时针方向转动D.因不受安培力,L2不动解析:由安培定则知,L1右边磁场垂直纸面向外,且离L1的距离越近,磁场越强,L2上每一小部分受到的安培力方向竖直向下,但轴O左侧安培力较大,所以L2绕轴O按逆时针方向转动,A正确。
    2.在等边三角形的三个顶点a、b、c处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,则过c点的导线所受安培力的方向(   )A.与ab边平行,向上B.与ab边平行,向下C.与ab边垂直,向左D.与ab边垂直,向右
    解析:方法一:根据题意,由安培定则可得a、b处的通电导线在c处的合磁场方向平行ab向下,再由左手定则可得c处导线所受安培力的方向与ab边垂直,向左,C正确。方法二:由“同向电流相吸”规律快速判断出c处导线受到的安培力方向与ab边垂直,向左。
    3. (多选)把轻质的导线圈用绝缘细线挂在磁铁的N极附近,磁铁的轴线穿过线圈中心且与线圈在同一平面内,如图所示。当线圈通以图示电流时,线圈将(   )A.发生转动同时远离磁铁B.发生转动同时靠近磁铁C.静止不动D.从上往下看顺时针转动解析:由安培定则可知,线圈向外的一面为S极,因为异名磁极相互吸引,因此从上往下看,线圈沿顺时针方向转动,同时靠近磁铁,故B、D选项正确。
    4.(2022·上海市复兴高级中学高二期末)如图,质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′,并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x正方向的电流I,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ。则磁感应强度方向和大小可能为(   )
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