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  • 2021-11-11 发布

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

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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

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