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1、课时21 通电导 线和运动电荷在 磁场中受到的力 考点1考点2考点3考点4 安培力及其方向 1.安培力:通电导线在磁场中受到的力。 2.安培力的方向可用左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余四个 手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并 使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场 中所受安培力的方向。 1.安培力既与磁场方向垂直,又与导线垂直,即F垂直于B和I决定 的平面。 2.两平行的通电导线的作用:同向电流相互吸引,反向电流相互排 斥。 考点1考点2考点3考点4 典例典例1(2017浙江4月学考)如图所示,两平行直导线cd和ef竖直放 置,通以方向相反大小
2、相等的电流,a、b两点位于两导线所在的平 面内。则( ) A.b点的磁感应强度为零 B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里 C.cd导线受到的安培力方向向右 D.同时改变两导线的电流方向,cd导线受到的 安培力方向不变 答案解析解析 关闭 根据右手定则可知导线cd和ef在b处的两分磁场方向均为垂直纸面向外, 所以选项A错误;ef导线在a处的磁场垂直纸面向外,所以选项B错误;根据左 手定则可判断,通有电流方向相反的两根导线相互排斥,所以选项C错误; 不管电流方向如何,只要电流方向相反,就互相排斥,选项D正确。 答案解析 关闭 D 考点1考点2考点3考点4 安培力的大小 当磁场和电流垂直时,
3、安培力最大F=ILB;当磁场和电流平行时, 安培力最小F=0。其中L是指“有效长度”,对通电直导线是导线在 磁场中的那段长度;对弯曲导线,当导线所在平面与磁场方向垂直, 且磁场为匀强磁场时,L等于弯曲导线两端点连接直线的长度,如图 所示,相应的电流方向沿L由始端流向末端。 考点1考点2考点3考点4 典例典例2一根长为0.2 m的电流为2 A的通电导线,放在磁感应强度为 0.5 T的匀强磁场中,受到的安培力大小不可能的是( ) A.0.4 NB.0.2 NC.0.1 ND.0 答案解析解析 关闭 当通电导线与磁场垂直时,导线所受的磁场力最大,Fmax=BIL=0.520.2 N=0.2 N。当导
4、线与磁场平行时,导线所受磁场力最小为零。则导线所受 磁场力的范围为00.2 N,故B、C、D可能,A不可能。 答案解析 关闭 A 考点1考点2考点3考点4 洛伦兹力及其大小 1.洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力。 2.洛伦兹力大小:当vB时,F=qvB;当vB时,F=0。 考点1考点2考点3考点4 典例典例3如图所示,将两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上 的M、N两小孔中,O为M、N连线中点,连线上a、b两点关于O点对 称,导线通有大小相等、方向相反的电流I,已知通电长直导线在周 围产生的磁场的磁感应强度B=k,式中k是常数、I是导线中的电流、 r为点到导线的距离,一带正电的小球(图中未画
5、出)以初速度v0从a 点出发沿M、N连线运动到b点,关于上述过程,下列说法正确的是( ) A.小球先做加速运动后做减速运动 B.小球一直做匀速直线运动 C.小球对桌面的压力先减小后增大 D.小球对桌面的压力一直在增大 答案解析解析 关闭 由安培定则和磁场叠加原理可以判断出在M、N连线上的磁场方向平行 桌面向里,所以小球所受洛伦兹力的方向垂直桌面向上。对小球受力分析, 受重力、桌面支持力、洛伦兹力3个力作用,小球沿桌面方向不受力,故从 a点到b点,小球一直做匀速直线运动,A错误,B正确;由于从a至b合磁感应强 度先减小后增大,则小球所受洛伦兹力先减小后增大,桌面对小球的支持 力先增大后减小,由作
6、用力与反作用力的关系知小球对桌面的压力先增大 后减小,C、D都错误。 答案解析 关闭 B 考点1考点2考点3考点4 洛伦兹力方向的判定 左手定则:磁感线垂直穿入掌心,四指指向正电荷运动的方向或 负电荷运动的反方向,拇指指向洛伦兹力的方向。在相同条件下, 负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。 1.洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直,即洛伦 兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向共同确定 的平面。 2.因为洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直,所以洛伦兹力对运动 电荷不做功。 考点1考点2考点3考点4 3.洛伦兹力与静电力的比较: 考点1考点2考点3考点4 考点1考点2考点3考
7、点4 典例典例4如图所示,在赤道处,将一小球向东水平抛出,落地点为a;给 小球带上电荷后,仍以原来的速度抛出,考虑地磁场的影响,下列说 法正确的是( ) A.无论小球带何种电荷,小球仍会落在a点 B.无论小球带何种电荷,小球下落时间都会延长 C.若小球带负电荷,小球会落在更远的b点 D.若小球带正电荷,小球会落在更远的b点 答案解析解析 关闭 地磁场在赤道上空水平由南向北,从南向北观察,如果小球带正电荷,则洛 伦兹力斜向右上方,该洛伦兹力在竖直向上和水平向右方向均有分力,因 此,小球落地时间会变长,水平位移会变大;同理,若小球带负电,则小球落地 时间会变短,水平位移会变小,故D正确。 答案解析 关闭 D