2.安培力F的方向既与磁场方向垂直,又与通电导线垂直,即F跟BI所在的面垂直.但B与I的方向不一定垂直.
1.用左手定则判定安培力方向的方法:伸开左手,使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,并使四指指向电流方向,这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直,大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向.
3.安培力公式的适用条件:
①公式F=BIL一般适用于匀强磁场中I⊥B的情况,对于非匀强磁场只是近似适用(如对电流元),但对某些特殊情况仍适用.
如图所示,电流I1//I2,如I1在I2处磁场的磁感应强度为B,则I1对I2的安培力F=BI2L,方向向左,同理I2对I1,安培力向右,即同向电流相吸,异向电流相斥.
②根据力的相互作用原理,如果是磁体对通电导体有力的作用,则通电导体对磁体有反作用力.两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律.
2.安培力的计算公式:F=BILsinθ(θ是I与B的夹角);通电导线与磁场方向垂直时,即θ=900,此时安培力有最大值;通电导线与磁场方向平行时,即θ=00,此时安培力有最小值,F=0N;00<B<900时,安培力F介于0和最大值之间.
1.安培力:通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力.
说明:磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用,磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力.
13.如图所示,质量为m ,电量为q 的带正电物体,在磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,沿动摩擦因数为μ的水平面向左运动,则 ( D )
A.物体的速度由v减小到零的时间等于mv/μ(mg+Bqv)
B.物体的速度由v减小到零的时间小于mv/μ(mg+Bqv)
C.若另加一个电场强度大小为(mg+Bqv)/q,方向水平向右的匀强电场,物体将作匀速运动
D.若另加一个电场强度大小为(mg+Bqv)/q,方向竖直向上的匀强电场,物体将作匀速运动
第二单元 磁场对电流的作用
知识目标
12、如右图所示,木板质量为M,静止于水平地面上,木板上固定一质量不计的框架,框架上悬有磁铁A,木板上放有磁铁B,两磁铁质量均为m,设木板对地面的压力为N1,B对木板的压力为N2,A对悬线的拉力为T,则下面结论正确的是( )
A.N1 B.
C. D.以上答案全不对
解:把木板、框架及磁铁A、B看成一个系统,则系统受有重力,地面的弹力N1’。由牛顿第三定律可知,由系统平衡条件可知,即。
磁铁B受有重力、木块的弹力N2’、磁铁A的吸引力。由平衡条件可知N2’。由牛顿第三定律N2’= N2,所以有N2=。
磁铁A受有重力,悬线拉力T’,B磁铁的吸引力。由平衡条件可知。由牛顿第三定律可知,所以有。
此题答案应选A。
10、根据图中合上电键K后小磁针A向右摆动的现象,分析小磁针B、C的转动方向.
解析 合上电键后小磁针A向右移,说明受到向右的力作用,通电螺线管左端相当于S极.根据安培定则,B处导线中的电流方向向左,此电流在B处产生的磁场方向垂直纸面向外,所以小磁针B的N极受磁场力垂直纸面向外,故小磁针B的N极向外运动.通电螺线管在C处的磁场方向向左,小磁针C的N极受磁场力向左,故小磁针C转动后N极指向左,如图所示.
答案 小磁针B的N极向外转动、小磁针C转动后N极指向左.
11、如右图所示,条形磁铁放在水平桌面上,它的正中央的上方固定一与磁铁垂直的通电直导线,电流方向垂直纸面向外,则下面结论正确的是( )
A.磁铁对桌面的压力减小,它不受摩擦力;
B.磁铁对桌面的压力减小,它受到摩擦力;
C.磁铁对桌面的压力加大,它不受摩擦力;
D.磁铁对桌面的压力加大,它受到摩擦力;
解:直线电流磁场中通过磁铁N、S极的磁感线如左图所示。由磁铁N极在磁场中某处所受磁场力方向与该处磁场方向相同,S极在磁场中某处所受磁场力方向与该处磁场方向相反的结论可知, N、S两极所受磁场力的方向应分别如图中、所示。由对称性可知,与的
竖直分量大小相等方向相同,水平分量则大小相等方向相反。以磁铁为研究对象,其受力情况如上图所示。由磁铁在竖直方向平衡可知地面对磁铁弹力N小于磁铁重力G,由牛顿第三定律可知,磁铁对地面的压力N’也小于G。可见与导线中未通电时相比,磁铁对地面的压力变小了。由于磁铁在水平方向没有受到促使它相对地面产生运动趋势的外力,所以不受地面的静摩擦力;磁铁没有沿地运动,也不受地面的滑动摩擦力。
此题答案应选A。
9、19世纪20年代,以塞贝克(数学家)为代表的科学家已认识到:温度差会引起电流,安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差,从而提出如下假设:地球磁场是由绕地球的环形电流引起的,则该假设中的电流方向是。( B)
A.由西向东垂直磁子午线
B.由东向西垂直磁子午线
C.由南向北沿磁子午线
D.由赤道向两极沿磁子午线方向
(注:磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线)
[解析] 地磁北极在地理南极;地磁南极在地理北极,根据安培定则判知.
8、如图所示,两根无限长的平行导线水平放置,两导线中均通以向右的、大小相等的恒定电流I,图中的A点与两导线共面,且到两导线的距离相等,则这两根通电导线在该点产生的磁场的磁感应强度的合矢量 ( )
A. 方向水平向右 B.方向水平向左
C.大小一定为零 D.大小一定不为零
解析:本题考查直线电流的磁场及磁感应强度的合成,
由安培定则可判出两电流在A产生的磁场方向相反,又A点与两导线共面,且等距,故磁感应强度的合矢量大小一定为零。选项C正确.
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