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高中物理第三章磁场习题课安培力的应用学案选修3-1教案
角形知识可得tan θ＝
BIL，所以当金属棒中的电流I、磁感应强度B变大时，θ角变大，mg选项A正确，选项D错误；当金属棒质量m变大时，θ角变小，选项C错误；θ角的大小与悬线长短无关，选项B错误.
例3 如图5所示，条形磁铁放在桌面上，一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图所示.则这个过程中磁铁受到的摩擦力(磁铁保持静止)( )
图5
A.为零
B.方向由向左变为向右 C.方向保持不变 D.方向由向右变为向左 答案 B
解析 首先磁铁上方的磁感线从N极出发回到S极，是曲线，直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，电流的受力由左上方变为正上方再变为右上方，根据牛顿第三定律磁铁受到的力由右下方变为正下方再变为左下方，磁铁静止不动，所以所受摩擦力方向由向左变为向右.B正确.
三、安培力和牛顿第二定律的综合
例4 如图6所示，光滑的平行导轨倾角为θ，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源.电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m、长度为L的导体棒由静止释放，求导体棒在释放瞬间的加速度的大小.
图6
答案 gsin θ－
BELcos θ
mR＋r5 / 15
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解析 对导体棒受力分析如图所示，导体棒受重力mg、支持力FN和安培力F，由牛顿第二定律得：
mgsin θ－Fcos θ＝ma F＝BIL EI＝ R＋r由①②③式可得
① ② ③
BELcos θa＝gsin θ－.
mR＋r
1.两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图7所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是( )
图7
A.都绕圆柱体转动
B.彼此相向运动，且具有大小相等的加速度 C.彼此相向运动，电流大的加速度大 D.彼此背向运动，电流大的加速度大 答案 B
2.(多选)如图8所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面的压力为FN1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为FN2，则以下说法正确的是( )
图8 6 / 15
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A.弹簧长度将变长 B.弹簧长度将变短 C.FN1＞FN2 D.FN1＜FN2 答案 BC
3.如图9所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离.其中AB固定，CD能自由活动，当电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸里看)( )
图9
A.顺时针方向转动同时靠近导线AB B.逆时针方向转动同时离开导线AB C.顺时针方向转动同时离开导线AB D.逆时针方向转动同时靠近导线AB 答案 D
解析 (1)根据电流元分析法，把导线CD等效成CO、OD两段导线.由安培定则画出CO、OD所在位置由AB导线中电流所产生的磁场方向，由左手定则可判断CO、OD受力如图甲所示，可见导线CD逆时针转动.
(2)由特殊位置分析法，让CD逆时针转动90°，如图乙所示，并画出CD此时位置AB导线中电流所产生的磁场的磁感线分布，据左手定则可判断CD受力垂直于纸面向里，可见导线CD靠近导线AB，故D选项正确.
4.(多选)如图10所示，一根通电的直导体放在倾斜的粗糙斜面上，置于图示方向的匀强磁场中，处于静止状态.现增大电流，导体棒仍静止，则在增大电流过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是( )
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图10
A.一直增大 C.先增大后减小 答案 AB
解析 若F安＜mgsin α，因安培力向上，则摩擦力向上，当F安增大时，Ff减小到零，再向下增大，B对，C、D错；若F安＞mgsin α，摩擦力向下，随F安增大而一直增大，A对. 5.如图11所示，无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I，导线正上方沿竖直方向有一绝缘细线悬挂着的正方形线框.线框中通有沿逆时针方向的恒定电流I，线框的边长为L，线框下边与直导线平行，且到直导线的距离也为L.已知在长直导线的磁场中距长直导线r处的磁感应强度大小为B＝k(k为常量)，线框的质量为m，则剪断细线的瞬间，线框的加速度为( )
B.先减小后增大 D.始终为零
Ir
图11
kI2kI2kI2
A.0 B.＋g C.－g D.＋g
mm2m答案 D
解析 线框下边受到的安培力的大小为F1＝kIL＝kI，方向向下，
IL2
kI12
线框上边受到的安培力大小F2＝·IL＝kI，方向向上，
2L2
根据牛顿第二定律可得，F1＋mg－F2＝ma
F1＋mg－F2kI2
解得：a＝＝＋g，故A、B、C错误，D正确.
m2m
一、选择题(1～7题为单选题，8题为多选题)
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