微型專題7 安培力作用下的平衡和加速
[學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求]
物理觀念:進(jìn)一步熟練掌握安培定則、安培力公式和左手定則.
科學(xué)思維:1.熟練解決安培力作用下的實(shí)際問題.2.綜合力學(xué)規(guī)律分析安培力作用下的力學(xué)問題.
一、安培力作用下的平衡問題
1.解題步驟
(1)明確研究對(duì)象;
(2)先把立體圖改畫成平面圖,并將題中的角度、電流的方向、磁場(chǎng)的方向標(biāo)注在圖上;
(3)正確受力分析(包括安培力),然后根據(jù)平衡條件:F合=0列方程求解.
2.分析求解安培力時(shí)需要注意的問題
(1)首先畫出通電導(dǎo)體所在處的磁感線的方向,再根據(jù)左手定則判斷安培力方向;
(2)安培力大小與導(dǎo)體放置的角度有關(guān),但一般情況下只要求導(dǎo)體與磁場(chǎng)垂直的情況,其中L為導(dǎo)體垂直于磁場(chǎng)方向的長度,為有效長度.
例1 如圖1所示,在與水平方向夾角為60°的光滑金屬導(dǎo)軌間有一電源,在相距1m的平行導(dǎo)軌上垂直放一質(zhì)量為m=0.3kg的金屬棒ab,通以從b→a,I=3A的電流,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上,這時(shí)金屬棒恰好靜止.求:(g取10m/s2)
圖1
(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。
(2)ab棒對(duì)導(dǎo)軌的壓力大。
答案 (1)T (2)6N
解析 (1)ab棒靜止,受力情況如圖所示,
沿斜面方向受力平衡,則
mgsin60°=BILcos60°.
B==T=T.
(2)垂直斜面方向受力平衡,則FN=mgcos60°+BILsin60°=(0.3×10×+×3×1×) N=6N
由牛頓第三定律知ab棒對(duì)導(dǎo)軌的壓力為:N′=N=6N
例2 如圖2甲所示,一對(duì)光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面成α角,兩導(dǎo)軌的間距為L,兩導(dǎo)軌頂端接有電源,將一根質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒ab垂直放在兩導(dǎo)軌上.已知通過導(dǎo)體棒的電流大小恒為I,方向由a到b,圖乙為沿a→b方向觀察的側(cè)視圖.若重力加速度為g,在兩導(dǎo)軌間加一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),使導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上保持靜止.