专题强化1　安培力作用下导体的平衡和运动问题（课件 学案 练习，共3份） 鲁科版（2019）选择性必修 第二册

专题强化1　安培力作用下导体的平衡和运动问题 ［学习目标］　1.能处理安培力作用下导体的平衡问题(重点)。2.能处理安培力作用下导体的加速问题(重难点)。3.学会运用安培力作用下导体运动方向的常用判断方法(重难点)。 一、安培力作用下的平衡问题 如图所示，质量为m的通电金属杆ab置于倾角为θ的粗糙导轨上，导轨的宽度为L，两导轨间整个区域内分布有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向水平向右且与金属杆ab垂直。通过电流I时，ab静止在导轨上，重力加速度为g。 (1)画出金属杆ab的平面受力分析图； (2)由平衡条件写出平衡方程求静摩擦力的大小； (3)若将磁场方向变为竖直向上，摩擦力可能变为零吗？ _____ 解决安培力作用下的平衡问题与解决一般物体平衡方法类似，只是多出一个安培力。一般解题步骤为： 例1　如图所示，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，与导轨垂直且接触良好；电源电动势E=10 V，内阻r=0.1 Ω，定值电阻R=4 Ω；外加匀强磁场的磁感应强度大小B=5 T、方向垂直于ab，与导轨平面成α=53°角；ab与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，滑轮摩擦不计，绝缘细线对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，cos 53°=0.6。求： (1)通过ab的电流； (2)ab受到的安培力大小； _____ _____ _____ (3)重物重力G的取值范围。 _____ _____ _____ _____ 例2　(2023·重庆市北碚区高二期末)如图所示，在倾角为θ的光滑固定斜面上垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电流大小为I，方向垂直纸面向里，重力加速度为g，欲使导线静止于斜面上，外加磁场磁感应强度的最小值的大小和方向是(　　) A.B=，方向垂直斜面向下 B.B=，方向竖直向下 C.B=，方向水平向左 D.B=，方向水平向右 二、安培力作用下的加速问题 例3　如图所示，间距为l的光滑的平行导轨倾角为θ，处在磁感应强度大小为B、竖直向下的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源。电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m、长度为l的导体棒ab由静止释放，导体棒沿导轨向下运动，导体棒与导轨垂直且接触良好，求导体棒ab在释放瞬间的加速度的大小。(重力加速度为g) _____ _____ _____ _____ 1.解决在安培力作用下导体的加速运动问题，首先要对研究对象进行受力分析(不要漏掉安培力)，然后根据牛顿第二定律列方程求解。 2.选定观察角度画好平面图，标出电流方向和磁场方向，然后利用左手定则判断安培力的方向。 三、安培力作用下导体运动方向的判断 一个可以自由运动的线圈L1和一个水平固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示。当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将如何运动？ _____ 安培力作用下导体运动方向其他常用的判断方法 1.特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置(如转过90°角)后再判断所受安培力的方向。 2.转换研究对象法：定性分析磁铁在电流产生磁场作用下如何运动的问题，可先分析通电导体在磁铁磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律确定磁铁所受电流产生磁场的作用力，从而确定磁铁所受合力及运动的方向。 例4　(2023·三明市高二月考)如图所示，水平桌面上放一根条形磁铁，磁铁正中央上方吊着与磁铁垂直的导线，当导线中通入指向纸内的电流时(　　) A.悬线上的拉力没有变化 B.悬线上的拉力变小 C.条形磁铁对桌面压力变小 D.条形磁铁对桌面压力变大 例5　(2023·合肥市高二期中)如图所示，在固定放置的条形磁铁S极附近悬挂一个金属线圈，线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内。当在线圈中通入沿图示方向的电流时，将会看到(　　) A.线圈向左平移 B. ... ...