中考物理复习初高中知识衔接分类汇编专题07安培力及洛伦兹力含解析 4页

专题07安培力及洛伦兹力 ‎1、小明在学习学习了通电导体在磁场中受力后，他想知道这个力的大小到底与那些因素有关。于是拿去请教了他的物理老师。‎ 老师告诉他在高中物理学中，通电导体在磁场中所受的力叫安培力，其大小在匀强磁场中表达式为：（其中B为磁感应强度，单位为特斯拉，符号用T表示。I为电流大小，单位安培。L为金属杆在磁场中的长度，单位为米）。如图是一个电路图的俯视图所示，电源电压U=6V且保证不变。金属杆长为0.5m，重0.5kg，电阻R为18Ω。匀强磁场磁感应强度大小为B=50T。闭合开关，电流表（理想电流表）示数为0.3A，金属导轨表面不光滑，滑动摩擦力为金属杆自重的0.1倍。（不考虑金属杆切割磁感线产生感应电流）‎ ‎（1）求电源内阻r的大小？‎ ‎（2）闭合开关后金属杆所受的安培力F的大小？‎ ‎（3）求金属杆受力后的加速度？‎ 解析：（1）由题意可以知道；R=18Ω；；可以推出；‎ （2） 流过金属棒的电流=0.3A，根据=50T0.3A0.5m=7.5N；‎ （3） 对金属棒进行受力分析，金属棒受向右的安培力=7.5N，向左的摩擦力，根据；‎ 4‎ 答：（1）电源内阻为2Ω；‎ （2） 导体棒所受安培力；‎ （3） 导体棒的加速度a=14m/s2‎ 2、 如图所示，倾斜固定在水平面上的MN、PQ，是两根足够长的光滑金属轨道（不计电阻），M，P之间接触有一个电阻R，且有均匀磁场B垂直于导轨所在平面。将铜棒ab垂直导轨放置（之间接触良好），由静止释放金属铜棒ab在磁场中做切割磁感线运动，闭合电路中有感应电流形成，则通有电流的铜金属棒ab在磁场中受力的作用，物理学中把该力称为安培力F。不计空气阻力，铜金属棒ab的质量为0.8kg。则：‎ （1） 请计算该铜金属棒ab的重力大小；‎ （2） 关于安培力F的大小，当电流方向与磁场方向垂直时，安培力F=BIL。公式中表示的磁感应强度B=5T（T是磁感应强度的单位），铜棒ab在平行金属导轨之间的距离L=0.5m，当电流I=2A时，请计算安培力F的大小，请判断该闭合电路中铜棒ab中的电流方向；‎ （3） 关于安培力F的方向，可以利用下列所介绍的“左手定则”与“右手定则”相结合判断，请在主视图中金属棒b端位置画出该铜金属棒正在下滑过程中的受力分析图；‎ （4） 请说明从释放铜棒ab后，其速度大小的变化情况及原因。‎ 左手定则：用于判定安培力的方向。判断方法：将左手的四指与大拇指伸直在同一平面，使其在空间内相互垂直。磁感线穿过手心，四指指电流定向，大拇指所指的方向就是受力的方向。‎ 右手定则L：用于判定导体棒切割磁场产生感应电流的方法。判断方法：将右手的四指与大拇指伸直在同一平面，使其在空间内相互垂直。磁感线穿过手心，大拇指所指的方向就是导体棒切割磁感线的方向，四指指的方向为感应电流方向。‎ 解析：（1）根据题意可以知道，金属棒ab的质量m=0.8kg，根据G=mg=8N；‎ 4‎ （2） 根据题目可知L=0.5m、I=2A、B=5T，根据F=BIL=0.5m2A5T=5N；‎ 根据右手定则可知ab棒中的电流为a-b；‎ （3） 根据（2）题可知，金属棒ab中的电流是a-b，由左手定则可以知道，金属棒a-b所受的安培力是沿斜面向上的。具体如下图。‎ ‎（4）)刚开始金属棒ab由于重力的作用速度逐渐增大，由题意可知，此时金属棒受到的磁场力变大，又因为磁场力的方向与金属棒的运动方向相反，直至金属棒受到的磁场力与重力沿导轨方向分力平衡时，金属棒做匀速运动，所以金属棒的速度是先增大后不变。‎ ‎3、运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力，我们可以依照左手定则判定：让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷的运动的方向，这时大拇指所指的方向就是运动电荷在磁场中受洛伦兹力的方向．如图所示，abc三种粒子垂直射入匀强磁场(“×”表示磁场方向垂直纸面向里)．根据粒子在磁场中的运动情况可判断出b粒子________；c粒子______．(均选填“带正电”、“带负电”或“不带电”)‎ 解析：根据题意，通过左手定则判断可以知道a粒子带正电，c粒子带负电，b粒子不带电。‎ 答案：b粒子不带电：c粒子带负电 4‎ ‎4、磁感线是为了形象直观的描述磁场而引入的一簇曲线．磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱，越密集的地方磁场越强；磁感线的切线方向表示该点的磁场方向，即小磁针静止时的N极指向．如图所示为某磁场的磁感线分布，由图可知A点磁场要比B点磁场______(选填“强”、“弱”或“相等”)；在A点放入一个小磁针，待其静止后，N极指向______(选填“左”或“右”)。‎ 解析：A点磁场要比B点磁场要强，根据磁感线越密集的地方磁场越强可知。‎ 磁场方向的判断有两个：第一个是小磁针在磁场中该点静止时N极的指向为该点的磁场方向：第二个是磁感线在该点的切线方向为该点的磁场方向，所以填右。‎ 答案：强右；‎ 4‎