习题课:安培力的应用 [科学探究] 逆时针 例1 C [解析] 如图所示,将导线AB分成左、中、右三部分.中间一段开始时电流方向与磁场方向一致,不受力;左端一段所在处的磁场方向斜向上,根据左手定则可判断,其受力方向向外;右端一段所在处的磁场方向斜向下,根据左手定则可判断,其受力方向向里.当转过一定角度时,中间一段电流不再与磁场方向平行,由左手定则可判断,其受力方向向下,所以从上往下看,导线将沿逆时针方向转动,同时向下运动,选项C正确. 变式1 C [解析] 线圈通以逆时针的电流,由于处于S极的磁体附近,磁感线从右侧进入S极,根据左手定则可得,线圈左边受垂直于纸面向内的安培力,线圈右边受垂直于纸面向外的安培力,所以线圈会以悬线为轴旋转,不属于单纯地平移,故A、B错误;从上往下看,线圈顺时针转动,由于开始时环形电流产生的磁场垂直于纸面向外,所以转过90°角的过程中,环形电流产生的磁场N极在左,与条形磁铁S极逐渐靠近,二者为异名磁极,相互吸引,导致线圈在顺时针转动的同时向磁铁靠近,故C正确,D错误. [科学探究] 画出金属棒的受力示意图如图所示,根据共点力平衡条件可知,安培力的大小为F=mgtan θ. 例2 (1) (2) 方向垂直于斜面向上 [解析] (1)若磁场方向竖直向上,则从a向b观察,导体棒受力情况如图甲所示. 由平衡条件得,在水平方向上有F-Nsin θ=0, 在竖直方向上有mg-Ncos θ=0, 其中F=IlB, 联立解得B=. (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体棒垂直,另一方面应调整磁场方向使之与重力、支持力的合力相平衡的安培力最小. 如图乙所示,由力的矢量三角形可知,当安培力与支持力垂直时,安培力最小,对应的磁感应强度最小,若设其值为Bmin,则IlBmin=mgsin θ, 解得Bmin=, 根据左手定则可判断,磁感应强度的方向垂直于斜面向上. 例3 BC [解析] 两种情况下,导体棒受力如图所示,甲图中导体棒所受的安培力沿斜面向上,如图甲所示,根据共点力平衡得F1=mgsin θ,N1=mgcos θ,乙图中导轨棒所受的安培力水平向右,如图乙所示,根据共点力的平衡得F2=mgtan θ,N2=,又F1=BI1L,F2=BI2L,所以====,斜面对导体棒的弹力大小之比===,A、D错误,B、C正确. 变式2 B [解析] 对导体棒受力分析,受水平向右的安培力,则电流的方向垂直于纸面向里,由平衡条件可知mgtan 30°=BIL,解得I=,故B正确. 随堂巩固 1.C [解析] 同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,根据微元法思想可知,两导线环的运动情况是相互靠近;由牛顿第二、三运动定律可知两环加速度大小相同,故C正确. 2.B [解析] 将环形电流等效成一个条形磁铁,由安培定则可知,其左端为S极,根据异性磁极相互吸引可知,线圈将向左运动.也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流,根据结论“同向电流相互吸引,反向电流相互排斥”,也可判断出线圈向左运动,故B正确. 3.A [解析] 以MN为研究对象,从M向N观察,受力分析如图所示,根据平衡条件有tan θ==,由该式知,金属棒中的电流变大时,θ角变大,A正确;两悬线变短时,不影响平衡状态,θ角不变,B错误;金属棒质量变大时,θ角变小,C错误;磁感应强度变大时,θ角变大,D错误. 4.竖直向下 0.01 kg [解析] 开关闭合后,电流方向从b到a,由左手定则可知,金属棒所受的安培力方向竖直向下. 开关断开时,两弹簧各自相对于其原长的伸长量为Δl1=0.5 cm.由胡克定律和平衡条件得2kΔl1=mg 开关闭合后,金属棒所受安培力的大小为F=IlB 两弹簧各自又伸长了Δl2=0.3 cm,由胡克定律和平衡条件得2k(Δl1+Δl2)=mg+F 由闭合电路欧姆定律有E=IR 联立解得m=0.01 kg.习题课:安培力的应用 1.A [解析] 根据安培定则,Q在其圆心处产生的磁场的方向垂直于纸面向里,P在其圆心处产生的磁场方向水平向右,将Q等效于S极在外、N极在里的小磁针,P等效于左侧为S极、右侧为N极的小磁针,根据同名磁极相 ... ...
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