【物理】2019届一轮复习人教版安培力作用下物体的运动、平衡问题学案 5页

‎ 安培力作用下物体的运动、平衡问题 高考频度：★★★☆☆‎ 难易程度：★★★☆☆‎ 如图所示，一水平导轨处于与水平方向成45°角斜向左上方的匀强磁场中，一根通有恒定电流的金属棒，由于受到安培力作用而在粗糙的导轨上向右做匀速运动。现将磁场方向沿顺时针缓慢转动至竖直向上，在此过程中，金属棒始终保持匀速运动，已知棒与导轨间动摩擦因数μ<1，则磁感应强度B的大小变化情况是 A．不变 B．一直减小 C．一直增大 D．先变小后变大 ‎【参考答案】D ‎【试题解析】分析金属棒的受力如图所示。由平衡条件有BILsin θ=Ff，Ff=μFN=μ(mg+BILcos θ)，可解得B=，其中φ=arctan μ，因为θ从45°变化到90°。所以当θ+φ=90°时，B最小，此过程中B应先减小后增大，D正确。‎ ‎【知识补给】‎ 准确理解安培力 ‎（1）安培力F=BILsin θ，其大小取决于磁感应强度、电流强度、导体长度及磁场方向与直导体之间的夹角，此公式一般只适用于匀强磁场。‎ ‎（2）安培力的方向用左手定则判定。‎ 通电导线在磁场中的运动状态的判定方法 要判定通电导线在安培力作用下的运动状态，首先必须清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后才能结合左手定则判定导线的受力情况，进而确定导线的运动方向。‎ 电流元法 把整段弯曲的导线分为多段直线电流元，先用左手定则判定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，从而确定导线的运动方向 ‎ 特殊位置法 转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向 等效法 环形电流等效成小磁针，通电螺线管可等效为条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立 结论法 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反相电流互相排斥；两部平行的直线电流互相作用时，有转到平行电流方向的趋势 ‎（2018·云南省玉溪市一中高一下学期期末考试物）如图所示，金属棒MN两端用等长的细软导线连接后水平地悬挂。MN处在向里的水平匀强磁场中，棒中通有由M流向N的电流，此时悬线受金属棒的拉力作用。为了使悬线中的拉力减小，可采取的措施有 A．使磁场反向 B．使电流反向 C．增大电流强度 D．减小磁感应强度 如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，可以 A．将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极 B．将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极 C．将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极 D．将b、c端接在电源正极，a、d端接在电源负极 ‎（2018·内蒙古翁牛特旗乌丹第一中学高二上学期期末考试）如图所示，两平行金属导轨EF、CD间距为L，与电动势为E的电源相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成角θ，回路其余电阻不计。为使ab棒静止，需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其方向分别为 A．，水平向右 B．，垂直于回路平面向上 C．，垂直于回路平面向下 D．，竖直向下 两条通电的直导线互相垂直，如图所示，但两导线相隔一小段距离，其中导线AB是固定的，另一条导线CD能自由转动。它们通以图示方向的直流电时，CD导线将 A．逆时针方向转动，同时靠近导线AB B．顺时针方向转动，同时靠近导线AB C．逆时针方向转动，同时离开导线AB D．顺时针方向转动，同时离开导线AB ‎（2018·重庆市万州二中高二上期期末考试）如图所示，电源电动势E＝3‎ ‎ V，内阻不计，水平导轨不计电阻，不计摩擦阻力，宽为0.1 m。在相互平行的导轨上放一导体，其电阻为1 Ω，串联电阻R的阻值为2 Ω，导体处于竖直向上的匀强磁场中，现用水平轻绳通过光滑定滑轮吊着质量为0.02 kg的重物，此时重物恰能静止在倾角为30°的斜面上。‎ ‎（1）若斜面光滑，则磁感应强度B为多大？‎ ‎（2）若斜面动摩擦因数μ，则磁感应强度B可能为多大？‎ ‎【参考答案】‎ C 金属棒处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有从M流向N的电流，根据左手定则可知，棒所受安培力的方向竖直向上，由于此时悬线上有拉力，为了使拉力减小，则安培力必须增加，由安培力公式F=BIL知，可以适当增加电流强度，或增大磁场，若使电流或磁场反向，安培力方向竖直向下，悬线的拉力将增大。故C正确，ABD错误。故选C。‎ ‎【点睛】解决本题的关键要掌握安培力的方向判断方法：左手定则以及安培力大小公式F=BIL。‎ ‎2.AB C 对金属棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示：‎ 从图象可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小；故安培力的最小值为：FA=mgsinθ，故磁感应强度的最小值为：，根据欧姆定律，有：E=IR，故有：，根据左手定则，磁场方向垂直平面向上，故C正确、ABD错误。‎ ‎【点睛】本题是三力平衡中动态分析问题，即其中第一个力大小和方向都不变，第二个力方向不变，大小可变，则当地三个力与第二个力垂直时，第三个力取最小值。‎ ‎4.A ‎（1）B＝1 T （2）B＝0.5 T或1.5 T