第一章　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）粤教版（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棒的平衡问题（重点）。2.会结合牛顿第二定律求导体棒的瞬时加速度。3.掌握几种常见的安培力作用下导体运动方向的判断方法（重难点）。 一、安培力作用下的平衡和加速问题 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并求静摩擦力和支持力的大小； （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或加速问题与解决一般物体平衡或加速问题方法类似，只是多出一个安培力。一般解题步骤为： 例1　（2024·广州市高二期中）如图所示，金属棒ab的质量为m，通过的电流为I，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面的夹角为θ，ab静止于两根间距为L的水平导轨上且与磁场方向垂直。下列说法正确的是（　　） A.金属棒ab受到的安培力大小F=BILsin θ B.金属棒ab受到的摩擦力大小f=BILcos θ C.若只增大磁感应强度B，则金属棒ab对导轨的压力将增大 D.若只改变电流方向，则金属棒ab对导轨的压力将增大 例2　如图所示，在倾角为θ的光滑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 例3　（2024·汕头市高二期中）电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤性武器。如图甲所示为电磁炮工作原理示意图，可简化为图乙模型。某电磁炮导轨长10 m，两导轨之间的距离为0.5 m。导轨间的磁场可认为是方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为1.5 T，电流方向如图所示，电流大小为6×106 A。质量为10 kg的炮弹受到安培力的作用从导轨右端静止开始一直做匀加速直线运动，到达最左端离开导轨发射出去。整个电磁炮固定在水平面上，忽略炮弹与导轨间的摩擦力。求： （1）炮弹在导轨中所受安培力的大小。 （2）炮弹到达左端时离开导轨的速度。 二、安培力作用下导体运动方向的判断 1.电流元法 把整段导线分为多段直电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动的方向。如图甲所示，将通电直导线AB用弹性绳悬挂在蹄形磁铁的正上方，直导线可自由转动。 把直线电流等效为AO、BO两段电流元，如图乙，导线将　　　　（选填“逆时针”或“顺时针”）转动（俯视）。 2.特殊位置法 如图丙所示，用导线逆时针转过90°的特殊位置来分析，可知安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时　　　　（选填“向上”或“向下”）运动，绳子拉力　　　　（选填“变大”或“变小”）。 3.等效法 环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。 如图丁所示，把环形电流等效成条形磁铁，可见两条形磁铁相互　　　　（选填“吸引”或“排斥”），则环形电流受到的安培力方向　　　　（选填“向左”或“向右”）。 4.结论法 （1）两直线电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥。 （2）两直线电流不平行时，有转动到相互平行且方向相同的趋势。如图戊所示，两条有限长导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中AB是固定的，CD能自由活动，当直流电流按图示方向通过两条导线时，导线CD将（从纸外向纸内看）沿　　　　（选填“逆时针”或“顺时针”）转 ... ...