(共21张PPT)
1.安培力:磁场对通电导线的作用力。
2.相互平行的通电导线间的作用力
(1)反向电流相互排斥。(2)同向电流相互吸引。
3.安培力方向的决定因素
(1)实验装置
1 安培力
必备知识 清单破
知识点 1 安培力及其方向
(2)实验结论:决定安培力方向的因素有两个:①磁场方向;②电流方向。
4.左手定则:伸出左手,四指并拢,使大拇指和其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁
感线垂直穿过手心,四指指向电流方向,则大拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向,
如图所示。
导师点睛 当通电导线与磁场方向不垂直,而是与磁场方向的夹角为θ时,可把磁感应强度B
分解为垂直导线方向与平行导线方向的分量B⊥和B∥,应用左手定则判断安培力方向时,应使
B⊥垂直穿入手心。
1.垂直于磁场(磁感应强度为B)的方向放置的长为L的一段导线,当通过导线的电流为I时,它
所受的安培力为F=ILB。
2.当磁感应强度B的方向与通电导线的方向平行时,安培力为0。
3.当磁感应强度B的方向与电流方向成θ角时,安培力F=ILB sin θ,如图所示。
知识点 2 安培力的大小
知识辨析
1.柔软导线绕成的单匝矩形线圈,放在光滑的水平面上,当给线圈通上电流时,它将变成什么
形状
2.若通电导体在某处受到的安培力为零,该处的磁感应强度一定为零吗
3.只要将通电导线垂直于磁场方向放置,其所受安培力大小就等于磁感应强度B、电流I和导
线长度L的乘积。这句话对吗
4.通电导线所受安培力的方向一定与电流方向垂直,那么是不是安培力对通电导线一定不做
功
一语破的
1.圆形。给矩形线圈通上电流后,线圈上每个电流元将受到一个向外的安培力,这些力将使线
圈发生形变,直到变成圆形为止。
2.不一定。可能是导体中电流方向与该处磁感应强度方向平行。
3.不对。当导线垂直磁场方向放置,计算导线所受安培力大小时,公式F=BIL中的长度L指的
是导线在磁场中的有效长度,而导线的有效长度不一定等于导线的长度,例如非直导线的有
效长度小于导线的长度。
4.不是。虽然安培力垂直于通电导线中的电流方向,但导线的运动方向可以与导线中的电流
方向成任意角,所以安培力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。
1.对公式F=ILB sin θ的理解
(1)B对于放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度,不必考虑通电导线自身产生的磁场
对外加磁场的影响。
(2)L为通电导线在磁场中的有效长度,弯曲导线的有效长度L等于连接两端点的线段长度,相
应的电流沿线段由始端指向末端,如图所示。
关键能力 定点破
定点 1 安培力大小的计算
(3)θ为通电导线与磁场方向的夹角,同样情况下,通电导线与磁场方向垂直(即θ=90°)时,它所
受的安培力F=ILB,为最大值;通电导线与磁场方向平行(即θ=0°)时,不受安培力;通电导线与
磁场方向斜交(即0°<θ<90°)时,它所受的安培力介于0和最大值之间。
2.安培力大小的计算
(1)利用F=ILB sin θ计算安培力的大小时,注意通电导线所受的安培力等于各段所受安培力的
合力。对任意形状的闭合线圈,当线圈平面与磁场方向垂直时,线圈的有效长度L=0,故通电
后在匀强磁场中所受安培力的矢量和一定为零。
(2)当通电导线同时受到几个安培力时,可分别求出这几个安培力,再利用平行四边形定则求
出它们的矢量和。
如图所示,匀强磁场区域足够大,磁感应强度大小为B,方向水平向右,将一段 圆弧形导
体ab置于磁场中,圆弧圆心为O,半径为r【1】。现在导体ab中通以方向从b→a的恒定电流I,并
将磁场从图示位置沿顺时针方向在纸面内缓慢旋转【2】,下列说法正确的是 ( )
A.圆弧形导体受到的安培力方向始终垂直纸面向外
B.圆弧形导体受到的安培力大小不可能为0
C.圆弧形导体受到的安培力大小可能为BIr
典例
C
D.圆弧形导体受到的安培力最大值为 πBIr
信息提取 【1】如图所示,磁场方向与弦ba垂直时,圆弧形导体的有效长度为L= r。
【2】磁感应强度方向由与弦ba垂直转到与弦ba平行时,安培力由最大值变为零。
思路点拨 利用左手定则【3】判断安培力的方向,利用公式F=ILB sin θ【4】分析通电导体在磁场中受到的安培力大小,关键是根据通电导体和磁场的关系,找到“有效长度”。
解析 根据左手定则可知,磁场水平向右时,导体所受安培力垂直纸面向外;当磁场与弦ba平
行时,圆弧形导体所受安培力为0;当磁场水平向左时,导体所受安培力垂直纸面向里,故A、B
错误(由【3】得到)。当磁感应强度与弦ba垂直时,圆弧形导体的有效长度为L= r,此时圆
弧形导体所受安培力最大,为Fmax=BIL= BIr;当磁感应强度与弦ba平行时,圆弧形导体所受
安培力为0,所以圆弧形导体所受安培力的大小范围为0≤F≤Fmax,C正确,D错误(由【1】
【2】【4】得到)。
方法总结 安培力的大小可用F=BIL计算,其中L为通电导线在磁场中的有效长度。若为弯
曲导线,先变曲为直(首尾相连),再将直导线转化为与磁场垂直(分解磁场或导线,寻找与磁场
垂直的分量),进而计算安培力的大小。
1.模型特点
一般由倾斜导轨、导体棒、匀强磁场、电源和电阻等组成,解题时一般要先把立体图转
化成平面图,通过受力分析建立各力的平衡关系,如图所示。
定点 2 安培力作用下的平衡问题
2.解题思路
如图所示,直角梯形金属线框ACDF倾斜固定放置,AF边水平,边长为1.7 m,DF边与AF
边垂直,线框平面与水平面夹角θ=37°,在AF边接有电动势E=4 V、内阻r=1 Ω的直流电源【1】,
CD边长为0.3 m,接有阻值为R1=2 Ω的定值电阻,AC、DF边的中点分别为G、H,金属线框处
在竖直向上的匀强磁场中【2】,磁场的磁感应强度B=2 T。质量为m=0.2 kg的导体棒放在线框
上的G、H处【3】,导体棒接入电路的电阻R2=2 Ω,导体棒恰好刚要滑动【4】。已知最大静摩擦
力等于滑动摩擦力,金属线框的电阻不计,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:
(1)导体棒受到的安培力大小;
(2)导体棒与线框间的动摩擦因数。
典例
信息提取 【1】通过导体棒的电流方向为H→G;
【2】【3】导体棒与磁感线垂直;
【4】导体棒所受合外力等于零。
思路点拨 (1)先根据串、并联电路的特点求出外电路总电阻,再根据闭合电路欧姆定律【5】
求电路中的总电流,进而确定导体棒中的电流,再根据F安=BIL【6】求解安培力大小;
(2)将立体图转化为平面图,从右向左看,画出导体棒受力示意图,利用平衡条件求出导体棒所
受的摩擦力的大小,再由滑动摩擦力公式求解动摩擦因数。
解析 (1)外电路的电阻R外= =1 Ω,
电路中的总电流I= =2 A(由【5】得到),
导体棒接入电路的长度
L= ×(1.7 m+0.3 m)=1 m,
通过导体棒的电流为 I,导体棒受到的安培力大小为FA= BIL=2 N(由【2】【3】【6】得
到)。
(2)由于FA cos 37°>mg sin 37°,因此导体棒有向上滑动的趋势,受到的摩擦力沿线框平面向下,
受力如图所示,设导体棒与线框间的动摩擦因数为μ,根据力的平衡条件有
FA cos θ=mg sin θ+f,
N=mg cos θ+FA sin θ,
根据滑动摩擦力的表达式有f=μN,
解得μ= 。
答案 (1)2 N (2) 第一章 磁场对电流的作用
1 安培力
基础过关练
题组一 安培力的方向
1.在如图所示的四幅图中,正确标明了通电导线所受安培力F方向的是 ( )
A B
C D
2.(多选题)如图(a)所示,扬声器中有一线圈处于辐射状磁场中,当音频电流信号通过线圈时,线圈带动纸盆振动,发出声音。俯视图(b)表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面),磁场方向如图中箭头所示。下列选项正确的是( )
图(a)
图(b)
A.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里
B.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
C.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里
D.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
题组二 安培力的大小
3.在磁感应强度大小为1.0 T的匀强磁场中,一段长为2 m的通电导线放置方向如图所示。已知电流为2 A,则它受到的安培力( )
A.大小为 N,方向北偏西30°
B.大小为 N,方向正北方
C.大小为4 N,方向北偏西30°
D.大小为4 N,方向东偏南60°
4.如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B。L形导线通以恒定电流I,放置在磁场中,已知ab边长为2l、与磁场方向垂直,bc边长为l、与磁场方向平行。关于该导线受到的安培力,下列说法正确的是( )
A.安培力大小为BIl,方向垂直于纸面向里
B.安培力大小为2BIl,方向垂直于纸面向里
C.安培力大小为3BIl,方向垂直于ab边
D.安培力大小为BIl,方向垂直于ac连线
5.如图所示,固定的“”形导线有部分在匀强磁场中,O1A、O2C与磁场边界MN垂直,AEDC为等腰梯形,下底AC长为L,上底ED长为0.6L,AE的中点P和CD的中点Q在磁场的边界上,导线平面与磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度大小为B,给导线通入大小为I的恒定电流,则导线受到的安培力大小为( )
A.0.2BIL B.0.4BIL C.0.6BIL D.0.8BIL
6.在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的“花瓣”形线框,磁场方向垂直于线框平面,a、c两点接一直流电源,电流方向如图所示。已知abc边受到的安培力大小为F,则整个线框所受安培力大小为( )
A.5F B.6F C.F D.F
题组三 安培力作用下的平衡问题
7.(多选题)如图所示,水平绝缘桌面上有两平行导轨与一电源及导体棒MN构成的闭合回路,已知两导轨间距为L,质量为m的导体棒MN与两导轨垂直,通过导体棒的电流为I,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与水平面成θ角斜向上,导体棒MN静止,重力加速度大小为g,则导体棒MN受到的( )
A.摩擦力大小为ILB sin θ
B.摩擦力大小为ILB cos θ
C.支持力大小为mg+ILB sin θ
D.支持力大小为mg-ILB cos θ
8.如图所示,倾角为α的光滑斜面固定在水平地面上,斜面上放置两根长均为L、质量均为m的平行直导线a、b,两直导线被斜面上的挡板挡住且处于平衡状态。现给a、b两直导线通入图示方向、大小为I的恒定电流,此时撤去直导线b处的挡板,直导线b能静止不动。若保留直导线b处的挡板,撤去直导线a处的挡板,为使直导线a静止不动,可施加一垂直于斜面的匀强磁场,则匀强磁场的磁感应强度B的大小为(重力加速度为g)( )
A. B.
C. D.
9.如图所示为某种电流表的原理示意图。质量为m的匀质细金属杆MN的中点处与一竖直悬挂的绝缘弹簧相连,弹簧的劲度系数为k,在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于ab的长度。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合且指针恰指在零刻度线处;当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流大小。已知k=2 N/m,ab的长度为0.4 m,bc的长度为0.1 m,B=0.2 T,重力加速度为g。不计通电时电流产生的磁场的影响,下列说法正确的是( )
A.当该电流表示数为零时,弹簧处于原长
B.若要使该电流表正常工作,则金属杆MN的N端与电源正极相接
C.此电流表的最大测量值为2.5 A
D.若要将该电流表的最大测量值变为原来的2倍,则可以将磁感应强度大小变为0.4 T
能力提升练
题组一 安培力大小及方向的判断
1.如图所示,在等腰直角三角形abc的顶点a、b处各固定一根无限长通电直导线,导线中电流大小相同,方向均垂直于纸面向里。则( )
A.a处导线所受安培力的方向沿ab向左
B.a处导线所受安培力的方向垂直于ab向上
C.c点磁场方向垂直于ab向上
D.c点磁场方向平行于ab向右
2.如图所示,一闭合导线框KLMN放在光滑水平桌面上,KN和LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧,O为圆心,KL和NM沿圆的半径方向。一固定圆环和KLMN在同一平面内,圆环的圆心也在O点,在圆环和线框KLMN中分别通以如图所示的恒定电流,则下列说法正确的是( )
A.圆环对KL段和对MN段的安培力等大反向
B.圆环对KN段圆弧产生排斥作用
C.线框KLMN将绕O点转动
D.线框KLMN将向左平动
题组二 安培力作用下的静态平衡问题
3.如图所示,质量为m、长为l的直导线AB用两绝缘细线悬挂于O、O',并处于与OO'垂直斜向下的匀强磁场中,磁场方向与竖直方向成30°角。当导线中通以由B到A方向的电流I,且导线保持静止时,悬线与竖直方向的夹角为θ=30°,重力加速度为g,则磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
4.如图所示,质量为m的三根完全相同的导体棒垂直于纸面放置,其中导体棒a、b放置在粗糙的水平地面上,导体棒c被竖直的轻质弹簧悬挂,三根导体棒位于一等边三角形的三个顶点上,通入垂直纸面向里、大小相等的恒定电流后,保持稳定。重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.弹簧的弹力大小等于导体棒c的重力mg
B.水平地面对导体棒a的支持力大于mg
C.水平地面对导体棒a的作用力方向斜向左上方
D.水平地面对导体棒b的静摩擦力方向向左
5.如图所示,水平放置的两导轨P、Q间的距离L=0.5 m,垂直于导轨平面竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B=2 T,垂直于导轨放置的金属棒ab的质量m=1 kg,系在金属棒ab中点的水平绝缘细绳跨过定滑轮与质量M=0.3 kg的物块相连。已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2,电源的电动势E=10 V、内阻r=0.2 Ω,导轨的电阻及ab棒的电阻均不计。ab棒与电源、导轨围成的平面abcd的面积S为1 m2。重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。
(1)若使ab棒处于静止状态,R最小值应为多少
(2)若磁场方向在竖直面内顺时针转动θ角,变为B1方向,如图所示,B1方向与原磁场方向间的夹角为θ=37°,且B1仍与ab棒垂直。为了使ab棒仍处于静止状态,R最大值应为多少
题组三 安培力作用下的动态平衡问题
6.(多选题)如图所示,一宽度为L=0.2 m的绝缘导轨与水平面成37°角固定放置,导轨区域内存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=2.0 T。将一根质量为0.3 kg的导体棒垂直放在导轨上,导体棒与外接电源相连,已知电流为5.0 A时,导体棒处于静止状态,棒与导轨之间的最大静摩擦力为1.5 N,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,下列说法正确的是( )
A.此时导体棒受到导轨的支持力大小为3.6 N
B.若增大电流,导轨对导体棒的支持力也增大
C.此时导轨对导体棒的摩擦力大小为0.2 N,方向平行于导轨向上
D.若减小磁感应强度,导轨对导体棒的摩擦力先变小再变大
7.如图所示,竖直平面内有三根轻质细绳,绳1水平,绳2与水平方向成60°角,O为结点,绳3的下端拴接一质量为m、长度为l的导体棒,棒垂直于纸面静止,整个空间存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。现向导体棒通入方向向里、大小由零缓慢增大到I0的电流,可观察到导体棒缓慢上升,直到绳3与绳1所处的水平面成30°角时保持静止。已知重力加速度为g。在此过程中,下列说法正确的是( )
A.绳1受到的拉力先增大后减小
B.绳2受到的拉力先增大后减小
C.绳3受到的拉力最大值为mg
D.导体棒中电流I0的值为
8.导体棒A水平静置于绝缘斜面C上,截面图如图所示,导体棒中通有垂直于纸面向里的电流I。现使另一与导体棒A保持平行的通电直导线沿以A为圆心的圆弧缓慢地从B点转至P点,其电流方向垂直于纸面向外。已知A、B在同一竖直线上,且在此过程中导体棒A和C始终保持静止。关于此过程,下列说法正确的是( )
A.地面对斜面C的支持力逐渐增大
B.地面对斜面C的摩擦力逐渐减小
C.导体棒A受到斜面的摩擦力一直减小
D.导体棒A受到斜面的支持力先增大后减小
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 2.BC 3.C 4.B 5.A 6.C
7.AD 8.B 9.C
1.C 根据左手定则,让磁感线垂直穿过手心,四指指向电流方向,则与四指垂直的大拇指指向安培力的方向,可得题图A中安培力方向竖直向下,题图B中通电导线不受安培力作用,题图C中安培力方向向上,题图D中安培力方向水平向右。综上可知,A、B、D错误,C正确。
方法技巧
判断安培力方向要四定
一定:定磁场的方向。可根据实际情况利用安培定则判断。
二定:定电流方向。
三定:定磁场方向与电流方向的关系,是垂直、平行,还是有夹角θ(0°<θ<90°)。当磁场方向与电流方向平行时导线不受安培力作用。
四定:定左手大拇指指向。伸左手时,使磁感线垂直进入掌心,四指指向电流方向,与四指垂直的大拇指指向安培力方向。
2.BC 将线圈分割成无限个小段,每一小段看成直导线,根据左手定则可以判断,当电流沿顺时针方向时,线圈受到的安培力垂直于纸面向外,当电流沿逆时针方向时,线圈受到的安培力垂直于纸面向里,故B、C正确,A、D错误。
3.C 根据安培力公式可得通电导线受到的安培力大小为F安=BIL=1.0×2×2 N=4 N;根据左手定则可知安培力方向垂直于通电导线,方向北偏西30°,选C。
4.B 该通电导线在磁场中的有效长度为2l,则受到的安培力大小为F=2BIl,根据左手定则可知安培力的方向垂直于纸面向里,选B。
5.A 由题意可知导线在磁场中的有效长度为L有效==0.2L,则导线受到的安培力大小为F=BIL有效=0.2BIL,选项A正确。
6.C 根据题意可知,a、c两点间并联的长、短两部分导线的长度之比为5∶1,结合电阻定律R=ρ可得电阻之比为5∶1,则通过长、短两段导线的电流之比为1∶5;两段导线在磁场中的有效长度相同,根据左手定则可知两段导线所受安培力的方向相同,设长导线中电流为I,则短导线abc中电流为5I,短导线abc所受的安培力F=B·5IL,长导线所受安培力F'=BLI,联立解得F'=F,则整个线框所受安培力大小为F0=F+F'=F,故选C。
7.AD 以导体棒为研究对象,受力分析如图所示,由于导体棒和磁场方向垂直,故导体棒受到的安培力大小F=BIL,根据平衡条件,在水平方向摩擦力f=F sin θ=ILB sin θ,在竖直方向,有N+F cos θ=mg,解得支持力大小为N=mg-F cos θ=mg-ILB cos θ,故选A、D。
8.B 根据“同向电流相互吸引”,撤去直导线b处的挡板,直导线b能够静止不动,可得a、b两直导线之间的安培力大小为F0=mg sin α。若保留直导线b处的挡板,撤去直导线a处的挡板,施加一垂直于斜面的匀强磁场,直导线a受力如图所示,a静止不动要满足的条件是F安=F0+mg sin α,其中F安=BIL,解得B=,选B。
9.C 当MN中电流为零时,弹簧的弹力与金属杆的重力平衡,所以此时弹簧处于伸长状态,故A错误;若要使电流表正常工作,应使通入电流后金属杆所受安培力竖直向下,根据左手定则可知金属杆MN中的电流方向应为M→N,所以M端与电源正极相接,B错误;根据胡克定律可知ΔF=kΔx,则当所测电流最大时,有BI·lab=k·lbc,解得I=2.5 A,C正确;根据C项分析可知,若要将电流表的最大测量值变为原来的2倍,那磁感应强度大小应变为原来的二分之一,即0.1 T,D错误。
能力提升练
1.D 2.D 3.A 4.C 6.ABC 7.D 8.D
1.D a、b处直导线中电流方向相同,根据“同向电流相互吸引、反向电流相互排斥”可知,a处导线所受安培力的方向沿ab向右,故A、B错误;由题意可知,a、b直导线在c点产生的磁感应强度大小相等,由安培定则可知a处直导线在c点的磁场方向由c指向b,b处直导线在c点的磁场方向由a指向c,故c点磁场方向应在ac延长线与cb间夹角的角平分线上,即平行于ab向右,故C错误,D正确。
2.D 由安培定则可知,环形电流I1在线框KLMN处产生的磁场方向垂直纸面向里,由左手定则可知,圆环对KL段的安培力方向垂直KL向上,对MN段的安培力方向垂直MN向下,由对称性可知,两安培力大小相等,可方向不是相反,A错误;由左手定则可知,圆环对KN段圆弧产生吸引作用,B错误;MNKL段和ML圆弧段的有效长度均为线段ML的长度,MNKL段所受安培力向左,ML圆弧段所受安培力向右,由于ML圆弧段所在处的磁感应强度较小,因此线框所受合安培力向左,线框KLMN将向左平动,C错误,D正确。
3.A 通电导线在匀强磁场中受到安培力的作用,根据左手定则可知安培力的方向与磁场方向垂直,对通电导线受力分析,如图所示,根据几何关系,由平衡条件可得,在竖直方向有2T cos θ=mg+BIl sin θ,在水平方向有2T sin θ=BIl cos θ,解得B=,故选A。
4.C 导体棒a、b中的电流对c产生的安培力均为引力,导体棒c受到的合安培力方向向下,弹簧的弹力大于导体棒c的重力mg,A错误;导体棒b、c中的电流在a处产生的合磁感应强度方向斜向左上方,根据左手定则,导体棒a受到的安培力方向斜向右上方,根据平衡条件可知,水平地面对导体棒a的支持力小于mg,水平地面对导体棒a的作用力方向斜向左上方,故B错误,C正确;导体棒a中的电流对导体棒b的作用力水平向左,导体棒c中的电流对导体棒b的作用力斜向左上方,根据导体棒b水平方向受力平衡,可知水平地面对导体棒b的静摩擦力方向向右,D错误。
5.答案 (1)1.8 Ω (2)6.6 Ω
解析 (1)若使ab棒处于静止状态,即所受的合外力为零,R取最小值时,电流最大,安培力方向向左最大,则最大静摩擦力向右,ab棒受力如图所示,
根据平衡条件可得BIL=μmg+Mg
由闭合电路欧姆定律可得E=I(Rmin+r)
联立解得Rmin=1.8 Ω。
(2)磁感应强度改变方向后,R取最大值时,电流最小,安培力最小,则最大静摩擦力向左,ab棒受力如图所示,
根据平衡条件可得BI1L cos θ+μFN1=Mg
BI1L sin θ+FN1=mg
由闭合电路欧姆定律可得E=I1(Rmax+r)
联立解得Rmax=6.6 Ω。
6.ABC 根据题意,对导体棒受力分析,由左手定则可知,安培力方向水平向右,大小为FA=BIL=2 N;由于FA cos 37°=1.6 N根据平衡条件可得FN=FA sin 37°+mg cos 37°=3.6 N,A正确。若增大电流,FA变大,则导轨对导体棒的支持力也增大,故B正确。由平衡条件有f+FA cos 37°=mg sin 37°,解得导轨对导体棒的摩擦力大小为f=mg sin 37°-FA cos 37°=0.2 N,方向平行于导轨向上;若减小磁感应强度,FA减小,则f增大,故C正确,D错误。
7.D 对绳3和导体棒整体分析,重力大小和方向不变,绳1、2拉力方向不变,根据左手定则可知,安培力方向水平向右,由平衡条件可得,水平方向有F1=F2 cos 60°+BIl,竖直方向有F2 sin 60°=mg,故F2不变,由于导体棒中的电流逐渐变大,则安培力逐渐增大,F1增大,A、B错误;对导体棒受力分析,受到重力、绳3的拉力、安培力,当电流增大到I0时,安培力与重力的合力最大,知绳3的拉力最大,有sin 30°=,tan 30°=,解得F3=2mg,I0=,故C错误,D正确。
方法技巧
处理动态平衡问题常用的方法
图解法 对研究对象的任一状态进行受力分析,根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下的力的矢量图,然后根据有向线段的长度变化判断各个力的变化情况。受力特点是:物体受三个力作用,其中一个力的大小和方向不变,另一个力的方向不变,第三个力大小、方向均变化
解析法 适用于求解直角三角形或正交分解类问题,列出三角函数表达式,然后利用表达式分析力的变化情况
相似三 角形法 适用于求解力的三角形与几何三角形相似问题,求解方法是在受力分析的基础上作出力的矢量三角形
8.D 因反向电流相互排斥,则以A、C整体为研究对象,直导线从B点转到P点的过程中,直导线对A的安培力的竖直分量逐渐减小,可知地面对斜面C的支持力逐渐减小;直导线对A的安培力的水平分量逐渐变大,则地面对斜面C的摩擦力逐渐变大,A、B错误。对导体棒A分析可知,开始时A受到斜面的摩擦力等于重力沿斜面向下的分量与安培力沿斜面向下的分量之和,直导线从B点转到P点过程,安培力沿斜面向下的分量逐渐减小然后反向增大,则导体棒A受到斜面的摩擦力可能逐渐减小,也可能先减小后反向增大,C错误。导体棒A受到斜面的支持力等于重力沿垂直斜面方向的分量与安培力沿垂直斜面方向的分量之和,直导线从B点转到P点过程,安培力沿垂直斜面方向的分量先增大后减小,则导体棒A受到斜面的支持力先增大后减小,D正确。
10
