通電導體 運動的電荷 電流 運動的電荷 垂直 電流 導線長度 比值 特斯拉 t 強弱 強 弱 n n極 s極 s極 n極 垂直 乘積 韋伯 wb bssin bilsin 垂直 掌心 電流方向 拇指 不做 專題一 安培力與其他知識的綜合運用 1 首先明確磁場的分布情況 需要把立體圖轉化為平面圖 圖中應能同時表示出磁場 電流和安培力三者的方向 以便于分析和判斷 2 依據左手定則判斷導體的受力情況 要特別注意各物理量 b i f 的方向 3 由受力情況確定導線或線圈做何種運動 如平動 轉動或同時做平動和轉動 0 5 豎直導軌寬l 0 2m 導軌電阻不計 另有一金屬棒質量m 0 1kg 電阻r 0 5 它與導軌間的動摩擦因數 0 4 靠在導軌的外面 為使金屬棒不滑動 施加一與紙面夾角為30 且與導體棒垂直指向紙里的勻強磁場 設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 取g 10m s2 求 1 此磁場的方向 2 磁感應強度b的取值范圍 圖3 1 例1 如圖3 1所示 電源電動勢e 2v 內阻r 解 1 要使金屬棒靜止 安培力應斜向上指向紙里 畫出由a b的側視圖 并對棒ab受力分析如圖3 2所示 經分析知磁場的方向斜向下指向紙里 圖3 2 2 如圖3 2所示 當ab棒有向下滑的趨勢時 受向上的 摩擦力ff 則有 i fsin30 ff mg 0f b1il ff fcos30 e r r 可解得b1 3 0t 當ab棒有向上滑的趨勢時 受向下的摩擦力ff 則有f sin30 ff mg 0ff f cos30 i f b2il e r r 可解得b2 16 2t 所以若保持金屬棒靜止不滑動 應滿足3 0t b 16 2t 觸類旁通 1 如圖3 3所示 在傾角 30 的斜面上固定一金屬框 框寬l 0 25m 接入電動勢e 12v 內阻不計的電池 垂直框面放有一根質量m 0 2kg的金屬棒ab 它與框架的動摩擦 因數 整個裝置放在磁感應強度b 0 8t 垂直框面向上 的勻強磁場中 當調節滑動變阻器r的阻值在什么范圍時 可使金屬棒靜止在框架上 框架與棒的電阻不計 取g 10m s2 圖3 3 解 金屬棒受到四個力作用 重力mg 垂直框面向上的支持力fn 沿框面向上的安培力f安 沿框面的靜摩擦力ff靜 金屬棒靜止在框架上時 ff靜的方向可能沿框面向上 也可能向下 需分兩種情況考慮 當變阻器r取值較大時 i較小 安培力f安 較小 在金屬棒重力分力mgsin 作用下棒有沿框架下滑的趨 勢 框架對棒的摩擦力沿框面向上 受力如圖10甲所示 金屬棒剛好不下滑時滿足平衡條件 有 甲 乙 圖10 8 2 當變阻器r取值較小時 i較大 安培力f安較大 會使金屬棒產生沿框面上滑的趨勢 因此 框架對棒的摩擦力沿框面向下 受力如圖乙所示 金屬棒剛好不上滑時滿足平衡條件 有 專題二洛倫茲力與電場力對運動電荷的作用 例2 如圖3 4所示 a b是一對水平放置的平行金屬板 板間存在著豎直向下的勻強電場 一個不計重力的帶電粒子從兩板左側正中位置以初速度v0沿平行于金屬板的方向進入場區 帶電粒子進入場區后將向上偏轉 并恰好從a板的右邊緣處飛出 若撤去電場 在兩金屬板間加垂直紙面向里的勻強磁場 則相同的帶電粒子從同一位置以相同的速度進入場區后將向下偏轉 并恰好從b板的右邊緣處飛出 現上述的電場和磁場同時存在于兩金屬板之間 仍讓相同的帶電粒子從同一位 置以相同的速度進入場區 則下面的判斷中正確的是 a 帶電粒子將做勻速直線運動b 帶電粒子將偏向a板一方做曲線運動c 帶電粒子將偏向b板一方做曲線運動d 無法確定帶電粒子做哪種運動 圖3 4 圖3 5 因此f電 f洛 若同時加上述電場和磁場 帶電粒子將向電場力方向偏轉 故b正確 答案 b c v 觸類旁通 2 如圖3 6所示 平行板中電場強度e的方向和磁感應強度b的方向互相垂直 這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來 所以叫做速度選擇器 帶電粒子能夠勻速沿直線通過 速度選擇器的條件是 a v eb b v e b be d v eb 圖3 6 d 專題三帶電體在復合場中的運動 1 受力分析是基礎 在受力分析時是否考慮重力必須注意 題目條件 2 運動過程分析是關鍵 在運動過程分析中應注意物體做直線運動 曲線運動 圓周運動及類平拋運動的條件 3 根據不同的運動過程及物理模型選擇合適的物理規律列 方程求解 4 常用的物理規律 共點力平衡條件 牛頓運動定律 運動學公式 動能定理 能量守恒定律 功能關系 動量定理 動量守恒定律 圓周運動向心力公式等 5 思維方法 常用到力的合成與分解 運動的合成及分解 等效法 假設法 類比法等 例3 在相互垂直的勻強電場和勻強磁場中 有一傾角為 足夠長的光滑絕緣斜面 磁感應強度為b 方向垂直紙面向外 電場方向豎直向上 有一質量為m 帶電荷量為 q的小球靜止在斜面頂端 這時小球對斜面的正壓力恰好為零 如圖3 7所示 若迅速把電場方向反轉為豎直向下 小球能在斜面上連續滑行多遠 所用時間是多少 圖3 7 象限內存在方向垂直紙面向里的勻強磁場 質荷比為 觸類旁通 3 2012年茂名一模 如圖3 8所示 坐標平面第 象限內存在大小為e 4 105n c 方向水平向左的勻強電場 在第mq 4 10 10 kg c的帶正電粒子從x軸上的a點以初速度v0 2 107m s垂直x軸射入電場 oa 0 2m 不計重力 求 1 粒子經過y軸時的位置到原點o的距離 2 若要求粒子不能進入第三象限 求磁感應強度b的取值范圍 不考慮粒 子第二次進入電場后的運動情況 圖