2安培力及应用
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2012—2013 学年第一学期高（ 高二物理 ）学案
授课时间 课 题 学 习 目 标 重 点 难 点 周星期 授课班级 授课教师 方法、技巧、规律 2.安培力大小的计算 F=BLIsinα （α 为 B、L 间的夹角） 要求会计算α =0（不受安培力）和α =90°两种情况。 【例 4】 如图所示，光滑导轨与水平面成α 角，导轨宽 L。匀强磁场磁感应强度为 B。 金属杆长也为 L ，质量为 m，水平放在导轨上。当回路总电流为 I1 时，金属杆正好 磁场对通电直导线的作用，安培力 通电直导线在复合场中的平衡和运动问题 1.安培力方向的判定 α （1）用左手定则。 （2）用“同性相斥，异性相吸” （只适用于磁铁之间或磁体位于螺 线管外部时） 。 （3）用“同向电流相吸，反向电流相斥” （反映了磁现象的电本质） 。 可以把条形磁铁等效为长直螺线管（不要把长直螺线管等效为 条形磁铁） 。 【例 1】如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，不计 通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？ 学 习 过 程 θ M a R O α 【例 5】如图所示，半径为 R、单位长度电阻为 的均匀导体环固定在水平面上，圆 环中心为 O，匀强磁场垂直于水平面方向向下，磁感应强度为 B。平行于直径 MON 的导体杆， 沿垂直于杆的方向向右运动。 杆的电阻可以忽略不计， 杆于圆环接触良好。 某时刻，杆的位置如图，∠aOb=2θ ，速度为 v，求此时刻作用在杆上的安培力的大 小。 能静止。求：⑴B 至少多大？这时 B 的方向如何？⑵若保持 B 的大小不变而将 B 的 方向改为竖直向上，应把回路总电流 I2 调到多大才能使金属杆保持静止？
b
【例 2】 如图在条形磁铁 N 极附近悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时 N
【例 3】 电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所 S Baidu Nhomakorabea。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏 转？
N
i
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2012—2013 学年第一学期高（ 高二物理 ）学案
【例 7】安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有 N 匝，它的下部悬在均匀磁场 B 内，下边一段长为 L，它与 B 垂直。当线 圈的导线中通有电流 I 时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这 时需要在一臂上加质量为 m 的砝码，才能使两臂再 达到平衡。求磁感应强度 B 的大小。 4.电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982 年澳大利亚国立大学 制成了能把 2.2 g 的弹体（包括金属杆 EF 的质量）加速到 10 km/s 的电磁炮（常规炮 弹速度大小约为 2 km/s） ，若轨道宽 2 m，长为 100 m，通过的电流为 10 A，则轨道间 所加匀强磁场的磁感应强度为_______ T，磁场力的最大功率 P=_______ W（轨道摩 擦不计）.
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针对训练： 1. 关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向，正确的 说法是 A.跟电流方向垂直，跟磁场方向平行 B.跟磁场方向垂直，跟电流方向平行 C.既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直 D.既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直 2.如图所示， 直导线处于足够大的匀强磁场中， 与磁感线成θ =30°角， 导线中通过的电流为 I， 为了增大导线所受的磁场力， 可采取下列四种办法， 其中不正确的是 A.增大电流 I B.增加直导线的长度 C.使导线在纸面内顺时针转 30° D.使导线在纸面内逆时针转 60° 3.（2000 年上海高考试题）如图所示，两根平行放置的长直导线 a 和 b 载有大小相同、方向相反的电流，a 受到的磁场力大小为 F1，当加入一与 导线所在平面垂直的匀强磁场后，a 受到的磁场力大小变 为 F2，则此时 b 受到的磁场力大小变为 A.F2 C.F1＋F2 B.F1－F2 D.2F1－F2 6.在原子反应堆中抽动液态金属时，由于不允许转动机械部分和液态金属接触， 常使用一种电磁泵.如图 1—34—13 所示是这种电磁泵的结构示意图，图中 A 是导管 的一段，垂直于匀强磁场放置，导管内充满液态金属. 当电流 I 垂直于导管和磁场方向穿过液态金属时， 液态 金属即被驱动，并保持匀速运动.若导管内截面宽为 a， 高为 b，磁场区域中的液体通过的电流为 I，磁感应强 度为 B.求： （1）电流 I 的方向； （2）驱动力对液体造成的压强差. 5.如图所示，在两根劲度系数都为 k 的相同的轻质弹簧下悬挂有一根导体棒 ab， 导体棒置于水平方向的匀强磁场中，且与磁场垂直.磁场方向垂直纸面向里，当导体 棒中通以自左向右的恒定电流时，两弹簧各伸长了Δ l1；若只将电流反向而保持其他 条件不变，则两弹簧各伸长了Δ l2，求： （1）导体棒通电后受到的磁场力的大小?（2） 若导体棒中无电流，则每根弹簧的伸长量为多少?
安培力及应用
1．掌握磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则 2．能够分析计算通电直导线在复合场中的平衡和运动问题。
I
针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？
S
N 【例 6】如图所示，两根平行金属导轨间的距离为 0.4 m，导轨平面与水平面的夹角
为 37°， 磁感应强度为 0.5 T 的匀强磁场垂直于导轨平面斜向上， 两根电阻均为 1Ω 、 重均为 0.1 N 的金属杆 ab、cd 水平地放在导轨上，杆与导轨间的动摩擦因数为 0.3， 导轨的电阻可以忽略.为使 ab 杆能静止在导轨上，必须使 cd 杆以多大的速率沿斜面 向上运动?
授课时间 课 题 学 习 目 标 重 点 难 点 周星期 授课班级 授课教师 方法、技巧、规律 2.安培力大小的计算 F=BLIsinα （α 为 B、L 间的夹角） 要求会计算α =0（不受安培力）和α =90°两种情况。 【例 4】 如图所示，光滑导轨与水平面成α 角，导轨宽 L。匀强磁场磁感应强度为 B。 金属杆长也为 L ，质量为 m，水平放在导轨上。当回路总电流为 I1 时，金属杆正好 磁场对通电直导线的作用，安培力 通电直导线在复合场中的平衡和运动问题 1.安培力方向的判定 α （1）用左手定则。 （2）用“同性相斥，异性相吸” （只适用于磁铁之间或磁体位于螺 线管外部时） 。 （3）用“同向电流相吸，反向电流相斥” （反映了磁现象的电本质） 。 可以把条形磁铁等效为长直螺线管（不要把长直螺线管等效为 条形磁铁） 。 【例 1】如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，不计 通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？ 学 习 过 程 θ M a R O α 【例 5】如图所示，半径为 R、单位长度电阻为 的均匀导体环固定在水平面上，圆 环中心为 O，匀强磁场垂直于水平面方向向下，磁感应强度为 B。平行于直径 MON 的导体杆， 沿垂直于杆的方向向右运动。 杆的电阻可以忽略不计， 杆于圆环接触良好。 某时刻，杆的位置如图，∠aOb=2θ ，速度为 v，求此时刻作用在杆上的安培力的大 小。 能静止。求：⑴B 至少多大？这时 B 的方向如何？⑵若保持 B 的大小不变而将 B 的 方向改为竖直向上，应把回路总电流 I2 调到多大才能使金属杆保持静止？
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【例 2】 如图在条形磁铁 N 极附近悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时 N
【例 3】 电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所 S Baidu Nhomakorabea。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏 转？
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2012—2013 学年第一学期高（ 高二物理 ）学案
【例 7】安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有 N 匝，它的下部悬在均匀磁场 B 内，下边一段长为 L，它与 B 垂直。当线 圈的导线中通有电流 I 时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这 时需要在一臂上加质量为 m 的砝码，才能使两臂再 达到平衡。求磁感应强度 B 的大小。 4.电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982 年澳大利亚国立大学 制成了能把 2.2 g 的弹体（包括金属杆 EF 的质量）加速到 10 km/s 的电磁炮（常规炮 弹速度大小约为 2 km/s） ，若轨道宽 2 m，长为 100 m，通过的电流为 10 A，则轨道间 所加匀强磁场的磁感应强度为_______ T，磁场力的最大功率 P=_______ W（轨道摩 擦不计）.
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2012—2013 学年第一学期高（ 高二物理 ）学案
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2012—2013 学年第一学期高（ 高二物理 ）学案
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针对训练： 1. 关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向，正确的 说法是 A.跟电流方向垂直，跟磁场方向平行 B.跟磁场方向垂直，跟电流方向平行 C.既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直 D.既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直 2.如图所示， 直导线处于足够大的匀强磁场中， 与磁感线成θ =30°角， 导线中通过的电流为 I， 为了增大导线所受的磁场力， 可采取下列四种办法， 其中不正确的是 A.增大电流 I B.增加直导线的长度 C.使导线在纸面内顺时针转 30° D.使导线在纸面内逆时针转 60° 3.（2000 年上海高考试题）如图所示，两根平行放置的长直导线 a 和 b 载有大小相同、方向相反的电流，a 受到的磁场力大小为 F1，当加入一与 导线所在平面垂直的匀强磁场后，a 受到的磁场力大小变 为 F2，则此时 b 受到的磁场力大小变为 A.F2 C.F1＋F2 B.F1－F2 D.2F1－F2 6.在原子反应堆中抽动液态金属时，由于不允许转动机械部分和液态金属接触， 常使用一种电磁泵.如图 1—34—13 所示是这种电磁泵的结构示意图，图中 A 是导管 的一段，垂直于匀强磁场放置，导管内充满液态金属. 当电流 I 垂直于导管和磁场方向穿过液态金属时， 液态 金属即被驱动，并保持匀速运动.若导管内截面宽为 a， 高为 b，磁场区域中的液体通过的电流为 I，磁感应强 度为 B.求： （1）电流 I 的方向； （2）驱动力对液体造成的压强差. 5.如图所示，在两根劲度系数都为 k 的相同的轻质弹簧下悬挂有一根导体棒 ab， 导体棒置于水平方向的匀强磁场中，且与磁场垂直.磁场方向垂直纸面向里，当导体 棒中通以自左向右的恒定电流时，两弹簧各伸长了Δ l1；若只将电流反向而保持其他 条件不变，则两弹簧各伸长了Δ l2，求： （1）导体棒通电后受到的磁场力的大小?（2） 若导体棒中无电流，则每根弹簧的伸长量为多少?
安培力及应用
1．掌握磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则 2．能够分析计算通电直导线在复合场中的平衡和运动问题。
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针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？
S
N 【例 6】如图所示，两根平行金属导轨间的距离为 0.4 m，导轨平面与水平面的夹角
为 37°， 磁感应强度为 0.5 T 的匀强磁场垂直于导轨平面斜向上， 两根电阻均为 1Ω 、 重均为 0.1 N 的金属杆 ab、cd 水平地放在导轨上，杆与导轨间的动摩擦因数为 0.3， 导轨的电阻可以忽略.为使 ab 杆能静止在导轨上，必须使 cd 杆以多大的速率沿斜面 向上运动?