。 。 内部文件，版权追溯 内部文件，版权追溯 内部文件，版权追溯 学案八 磁感应强度 安培力作用下导体的平衡
一、安培定则的应用和磁场的叠加
1．通电导线周围磁场的方向利用安培定则确定．
2．磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和．
【例1】半径为r，电流为I1的通电圆环圆心a处的磁感应强度为B，在圆环下方距圆心a为
L的地方水平放置一根电流为I2的无限长直导线MN时，圆环圆心a处的磁感应强度变为零，
设圆环平面与长直导线在同一竖直平面内，如图所示，求：
(1)根据对称性，直导线电流I2在导线正下方L处的b点产生的磁感应强度大小是多少？方向如何？
(2)如果把圆环平移到b点，使圆环的圆心与b点重合，则圆环电流与直线电流在b点产生的合磁场的磁感应强度大小是多少？方向如何？ 针对训练
1．彼此绝缘、互相垂直放置的两通电直导线中电流方向如图所示，在两导线周围空间磁场较强的区域是( )
A．Ⅰ区 C．Ⅲ区
B．Ⅱ区 D．Ⅳ区
二、安培力作用下导体的运动问题 判定安培力作用下导体运动情况的常用方法
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电流元法 特殊位 置法 左手定则分割为电流元―――――→安培力方向→整段导体所受合力方向→运动方向 在特殊位置―→安培力方向―→运动方向 等效法 环形电流→小磁针 条形磁铁←通电螺线管→多个环形电流 同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问结论法 转换研究 对象法 题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向 【例2】如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流时，有关直导线运动情况的说法中正确的是(从上往下看)( )
A．顺时针方向转动，同时下降 B．顺时针方向转动，同时上升 C．逆时针方向转动，同时下降 D．逆时针方向转动，同时上升 针对训练
2．通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图所示．下列哪种情况将会发生( )
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A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动
B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动 C．L2绕轴O按顺时针方向转动 D．L2绕轴O按逆时针方向转动 三、导体的平衡与加速
【例3】如图，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O'，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为?。则磁感应强度方向和大小可能为( )
mgmg tan? B.y正向，ILILmgmgC.z负向，sin? tan? D.沿悬线向上，
ILILA.z正向，
【例4】如图所示，两平行导轨ab、cd竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触．现在金属棒PQ中通以变化的电流I，同时释放金属棒PQ使其运动．已知电流I随时间t变化的关系式为I＝kt(k为常数，k＞0)，金属棒与导轨间存在摩擦．则下面关于棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图象中，可能正确的有( )
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课时训练
1．当接通电源后，小磁针A按如图所示方向运动，则( )
A．小磁针B的N极向纸外转 B．小磁针B的N极向纸里转 C．小磁针B不转动
D．因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动
2．已知山东地面处的地磁场水平分量约为3×10 T，某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验．他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上，如下图所示．小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成60°角的方向．请在图上标明螺线管导线的绕向，并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小是________．(保留一位有效数字)
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3．如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图示方向的电流后，线圈的运动情况是( )
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A．线圈向左运动 B．线圈向右运动
C．从上往下看顺时针转动 D．从上往下看逆时针转动
4．如图所示，通电直导线ab位于两平行导线横截面MN的连线的中垂线上，当平行导线通以同向等值电流时，以下说法中正确的是（ ）
A．ab顺时针旋转
B．a端向外，b端向里旋转 C．ab逆时针旋转
D．a端向里，b端向外旋转
5．如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是( )
A.都绕圆柱转动
B.以不等的加速度相向运动 C.以相等的加速度相向运动 D.以相等的加速度相背运动
6．如图所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距L＝1 m．导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2 kg，棒的中点用细绳经定滑轮与一物体相连(绳与棒垂直)，物体的质量为
M＝0.3 kg.导体棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5(g取10 m/s2)，匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？
7．如图所示，在同一水平面的两导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为0.2 T，一根质量为0.6 kg，有效长度为2 m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5 A时，金属棒做匀速直线运动；当金属棒中的电流突然增大为8 A时，求金属棒能获得的加速
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高中物理学案八磁感应强度安培力作用下导体的平衡复习学案（含解析）新人教版选修3 - 1
