安培力作用下物体的平衡.pptx

安培力作用下物体的平衡安培力作用下物体的平衡与加速与加速1 1、20122012年年济济宁宁模模拟拟)粗粗细细均均匀匀的的直直导导线线abab的的两两端端悬悬挂挂在在两两根根相相同同的的弹弹簧簧下下边边，abab恰恰好好处处在在水水平平位位置置(如如图图所所示示)已已知知abab的的质质量量为为m m10 10 g g，长长度度L L60 60 cmcm，沿沿水水平平方方向向与与abab垂垂直的匀强磁场的磁感应强度直的匀强磁场的磁感应强度B B0.4 T.0.4 T.(1)(1)要要使使两两根根弹弹簧簧能能处处在在自自然然状状态态，既既不不被被拉拉长长，也也不不被被压压缩，缩，abab中应沿什么方向、通过多大的电流？中应沿什么方向、通过多大的电流？(2)(2)当当导导线线中中有有方方向向从从a a到到b b、大大小小为为0.2 0.2 A A的的电电流流通通过过时时，两根弹簧均被拉长了两根弹簧均被拉长了x x1 mm1 mm，求该弹簧的劲度系数，求该弹簧的劲度系数(3)(3)当当导导线线中中由由b b到到a a方方向向通通过过0.2 0.2 A A的的电电流流时时两两根根弹弹簧簧被被拉拉长多少？长多少？(取取g g9.6 m/s9.6 m/s2 29.6 N/kg)9.6 N/kg)ab答案：答案：(1)由由a到到b0.4 A(2)24 N/m(3)3 mm 如如图图所所示示，金金属属棒棒MNMN两两端端由由等等长长的的轻轻质质细细线线水水平平悬悬挂挂，处处于于竖竖直直向向上上的的匀匀强强磁磁场场中中，棒棒中中通通以以由由M M向向N N的的电电流流，平平衡衡时时两两悬悬线线与与竖竖直直方方向向夹夹角角均均为为。如如果果仅仅改改变变下下列列某某一一个个条条件件，角角的的相相应应变变化化情况是情况是A A棒中的电流变大，棒中的电流变大，角变大角变大B B两悬线等长变短，两悬线等长变短，角变小角变小C C金属棒质量变大，金属棒质量变大，角变大角变大D D磁感应强度变大，磁感应强度变大，角变小角变小【答案】：A小结 确定研究对象，对研究对象做好受力分析，要注意安培力方向的确定最后根据平衡条件列出方程，求解。2 2、(2012(2012浙浙江江省省金金华华联联考考)如如图图8 81 12626所所示示，在在倾倾角角为为的的光光滑滑斜斜面面上上，垂垂直直纸纸面面放放置置一一根根长长为为L L，质质量量为为m m的的直直导导体体棒棒当当导导体体棒棒中中的的电电流流I I垂垂直直纸纸面面向向里里时时，欲欲使使导导体体棒棒静静止止在在斜斜面面上上，可可将将导导体体棒棒置置于于匀匀强强磁磁场场中中，当当外外加加匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度B B的的方方向向在在纸纸面面内内由由竖竖直直向向上上沿沿逆逆时时针针转转至至水水平平向向左左的的过过程程中中，下下列列关关于于B B的的大大小小变变化化的的说说法法中，正确的是中，正确的是()A A逐渐增大逐渐增大 B B逐渐减小逐渐减小C C先减小后增大先减小后增大 D D先增大后减小先增大后减小C3 3、在倾斜角为、在倾斜角为的光滑斜面上的光滑斜面上,置置一通有电流一通有电流I,I,长为长为L,L,质质 量为量为m m的导的导 体棒，如图所示体棒，如图所示,在竖直向上的磁场在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度中静止，则磁感应强度B B为为 _._.FBNmg4 4如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为3737的光滑斜面上有一根长为的光滑斜面上有一根长为0.4 m0.4 m，质，质量为量为6106102 2 kg kg的通电直导线，电流强度的通电直导线，电流强度I I1 A1 A，方向垂直于纸，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加应强度每秒增加0.4 T0.4 T，方向竖直向上的磁场中设，方向竖直向上的磁场中设t t0 0时，时，B B0 0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？此时绳的拉力，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？此时绳的拉力？(g g取取10 m/s10 m/s2 2)拓：电流仅反向、经多长时间绳的拓：电流仅反向、经多长时间绳的拉力为零？拉力为零？(g g取取10 m/s10 m/s2 2)5 5、(2012(2012北北京京东东城城区区检检测测)如如图图8 81 12828所所示示，在在倾倾角角为为3030的的斜斜面面上上，固固定定一一宽宽L L0.25 0.25 m m的的平平行行金金属属导导轨轨，在在导导轨轨上上端端接接入入电电源源和和滑滑动动变变阻阻器器R R.电电源源电电动动势势E E12 12 V V，内内阻阻r r1 1，一一质质量量m m20 20 g g的的金金属属棒棒abab与与两两导导轨轨垂垂直直并并接接触触良良好好整整个个装装置置处处于于磁磁感感应应强强度度B B0.80 0.80 T T、垂垂直直于于斜斜面面向向上上的的匀匀强强磁磁场场中中(导导轨轨与与金金属属棒棒的的电电阻阻不不计计)金金属属导导轨轨是是光光滑滑的的，取取g g10 10 m/sm/s2 2，要要保保持持金金属属棒在导轨上静止，求：棒在导轨上静止，求：(1)(1)金属棒所受到的安培力大小；金属棒所受到的安培力大小；(2)(2)通过金属棒的电流；通过金属棒的电流；(3)(3)滑动变阻器滑动变阻器R R接入电路中的阻值接入电路中的阻值 6 6、如图所示，光滑导轨与水平面成如图所示，光滑导轨与水平面成角，角，导轨宽导轨宽L L。匀强磁场磁感应强度为。匀强磁场磁感应强度为B B。金属杆。金属杆长也为长也为L L ，质量为，质量为m m，水平放在导轨上。当回，水平放在导轨上。当回路总电流为路总电流为I I1 1时，金属杆正好能静止。求：时，金属杆正好能静止。求：B B至少多大？这时至少多大？这时B B的方向如何？的方向如何？(2)(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度加匀强磁场的磁感应强度B B的大小和方向？的大小和方向？7 7、(2012(2012辽宁联考辽宁联考)如图如图8 81 12929所示，所示，PQPQ和和EFEF为水平放置的平行金属导轨，间距为为水平放置的平行金属导轨，间距为L L1.0 m1.0 m，导体棒导体棒abab跨放在导轨上，棒的质量为跨放在导轨上，棒的质量为m m20 g20 g，棒，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体的中点用细绳经轻滑轮与物体c c相连，物体相连，物体c c的质的质量量M M30 g30 g在垂直导轨平面方向存在磁感应强度在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B B0.2 T0.2 T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2.若导轨是粗糙的，且导体棒与若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒导轨间的最大静摩擦力为导体棒abab重力的重力的0.50.5倍，倍，若要保持物体若要保持物体c c静止不动，应该在棒中通入多大的静止不动，应该在棒中通入多大的电流？电流的方向如何？电流？电流的方向如何？答案：1.0 AI2.0 A由a到b8 8、如如图图8 81 12828所所示示，在在倾倾角角为为3737的的斜斜面面上上，固固定定一一宽宽L L0.2 0.2 m m的的平平行行金金属属导导轨轨，杆杆abab与与导导轨轨间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为0.40.4，质质量量为为0.02Kg0.02Kg，装装置置处处于于磁磁感感应应强强度度B B2 2 T T，垂垂直直于于斜斜面面向向上上的的匀匀强强磁磁场场中中，(取取g g10 10 m/sm/s2 2），通通过过调调节节R R要要保保持持金金属属棒棒在在导导轨轨上静止，求：通过金属棒的电流范围？上静止，求：通过金属棒的电流范围？安培力作用下的加速安培力作用下的加速1 1、如如图图8 81 12222所所示示，两两个个完完全全相相同同的的闭闭合合导导线线环环挂挂在在光光滑滑绝绝缘缘的的水水平平横横杆杆上上，当当导导线线环环中中通通有有同同向向电电流流时时(如如图图)，两两导导线线环的运动情况是环的运动情况是()A A互相吸引，电流大的环其加速度也大互相吸引，电流大的环其加速度也大B B互相排斥，电流小的环其加速度较大互相排斥，电流小的环其加速度较大C C互相吸引，两环加速度大小相同互相吸引，两环加速度大小相同D D互相排斥，两环加速度大小相同互相排斥，两环加速度大小相同C2 2、与与电电源源相相连连光光滑滑水水平平放放置置的的导导轨轨末末端端放放一一质质量量为为m m的的导导体体棒棒abab，宽宽为为L L，高高出出地地面面H H（如如图图7 7所所示示）整整个个装装置置放放在在匀匀强强磁磁场场中中，已已知知电电源源电电动动势势为为E E，内内阻阻为为r r，电电阻阻为为R R（其其余余电电阻阻不不计计），磁磁感感应应强强度度为为B B，当当K K闭闭合合后后导导体体棒棒水水平平射射程程为为s s，求求：闭闭合合开开关关瞬间棒的加速度？安培力所做的功？瞬间棒的加速度？安培力所做的功？安培力做功的特点实质：起传递能量的作用。实质：起传递能量的作用。安培力做正功：是将电源的能量传递给通安培力做正功：是将电源的能量传递给通电导线，或转化为导线的动能，或转化为电导线，或转化为导线的动能，或转化为其它形式的能。其它形式的能。安培力做负功：时将其他形式的能转化为安培力做负功：时将其他形式的能转化为电能，储存后再转化为其他形式的能。电能，储存后再转化为其他形式的能。3 3、(2011(2011高高考考新新课课标标全全国国卷卷)电电磁磁轨轨道道炮炮工工作作原原理理如如图图8 81 12525所所示示待待发发射射弹弹体体可可在在两两平平行行轨轨道道之之间间自自由由移移动动，并并与与轨轨道道保保持持良良好好接接触触电电流流I I从从一一条条轨轨道道流流入入，通通过过导导电电弹弹体体后后从从另另一一条条轨轨道道流流回回轨轨道道电电流流可可形形成成在在弹弹体体处处垂垂直直于于轨轨道道面面的的磁磁场场(可可视视为为匀匀强强磁磁场场)，磁磁感感应应强强度度的的大大小小与与I I成成正正比比通通电电的的弹弹体体在在轨轨道道上上受受到到安安培培力力的的作作用用而而高高速速射射出出求求射射出出时时的的速速度度表表达达式式？现现欲欲使使弹弹体体的的出出射射速度增加至原来的速度增加至原来的2 2倍，理论上可采用的办法倍，理论上可采用的办法4 4、水平放置的光滑金属导轨宽、水平放置的光滑金属导轨宽L L0.2 m0.2 m，接有电源电动势接有电源电动势E E3 V3 V，电源内阻及导轨，电源内阻及导轨电阻不计匀强磁场竖直向下穿过导轨，电阻不计匀强磁场竖直向下穿过导轨，磁感应强度磁感应强度B B1 T1 T导体棒导体棒abab的电阻的电阻R R6 6，质量，质量m m10 g10 g，垂直放在导轨上并良好，垂直放在导轨上并良好接触，求合上开关的瞬间，接触，求合上开关的瞬间，1 1、金属棒受的安培力大小和方向，加速度。、金属棒受的安培力大小和方向，加速度。拓：若磁场方向与轨道平面夹角为拓：若磁场方向与轨道平面夹角为6060度时，度时，闭合开关瞬间，轨道受到的压力？加速度？闭合开关瞬间，轨道受到的压力？加速度？b