安培力
卓越优优学科教师
辅导讲义
1．安培力——磁场对电流的作用力
（1）安培力的大小
当B、I、L两两相互垂直时，F=BIL；当B与I平行时F=0；当B与I成θ角时，则
F=BIL sinθ。
注意：①适用于任何磁场；但只有匀强磁场
才能直接相乘
②L应为有效长度，即图中两端点连线的
长度（如图8-2-1所示），相应的电流方向沿L 由始端流向末端。因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以通电以后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零。
（2）安培力的方向用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受
的安培力的方向，安培力的方向与B和I所决定的平面垂直。
2．磁电式电表的原理
（1）电流表的构造主要包括：蹄形磁铁、圆柱形铁芯、线圈、螺旋弹簧和指针。蹄形磁铁和铁芯之间的磁场是均匀的辐向分布的，如图8-2-2所示。无论通电导线处于什么位置，线圈平面均与磁感线平行。给线圈通电，线圈在安培力的力矩的作用下发生转动，螺旋弹簧变形，产生一个阻碍线圈转动的力矩，当二者平衡时，线圈停止转动。电流越大，线圈和指针的偏转角度也就越大，所以根据线圈偏转的角度就可以判断通过电流的大小。线圈的电流方向改变时，安培力的方向也就随着改变，指针偏转的方向也就改变，所以根据指针的偏转方向，就可以判断被测电流的方向。
（2）磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小。
重点难点例析
一、定性判断通电导线或线圈在安培力作
用下的运动方向
1．电流元分析法：把整段电流等分为很多段
直线电流元，先用左手定则判断出小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受的安培力的合力方向，从而确定导体的运动方向。2．特殊位置分析法：把通电导线转到一个便
于分析的特殊位置后判断其安培力方向，从而确定运动方向。
3．等效分析法：环形电流可以等效为小磁针；通电螺线管可以等效为多个环形电流或条形
磁铁。
4．推论分析法：两通电导线平行时，同向电
流相互吸引，反向电流相互排斥；通电导线不相互平行时，有转到相互平行且方向相同的趋势。
【例1】如图8-2-3甲所示，把一通电直导线
放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线中通过如图所示方向的电流时，试判断导线的运动情况。
A．顺时针方向转动，同时下降
B．顺时针方向转动，同时上升
C．逆时针方向转动，同时下降
D．逆时针方向转动，同时上升
【解析】电流在磁场中，若导
线不是处在与磁场平行的位置，
就要受到磁场力的作用。AB导
线在蹄形磁铁磁场中，受力运
动情况须用左手定则判断。方法一电流元受力分析法
把直线电流等效为OA、OB两段电流元，蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元受到的
安培力方向相反，左边受力向外，右边受力向右，如图8-2-3乙所示，可以从上往下看逆时针转动。
方法二特殊位置分析法
取导线逆时针旋转900的特殊位置来分析，如图8-2-3丙所示，根据左手定则判断安培力方向向下，故导线逆时针旋转的同时向下运动。【答案】 C
【点拨】分两步进行安培力的分析，先分析水平面内的转动，在分析竖直面内的运动。
拓展
如图8-2-4所示，用细橡皮筋悬吊一轻质
线圈，置于一固定直导线上方，两者在同一
竖直平面内，线圈可以自由运动。当给两者
通以图示电流时，线圈将（）
A．靠近直导线，两者仍在同一竖直平面内B．远离直导线，两者仍在同一竖直平面内C．靠近直导线，同时旋转90°角
D．远离直导线，同时旋转90°角
【解析】考虑到直线电流的磁场与距离有关，即远离导线处的磁场较弱。把圆环电流分成若干小段直线电流（电流元法），各段所受的安
培力均有水平分力和竖直分力，由对称性可知各力水平方向的分量相互抵消，而竖直方向的分量由于靠近电流I1处的磁场强，故合作用力为竖直向下，所以线圈将靠近直导线，且两者仍在同一竖直平面内，正确答案为A。
【答案】A
二、通电导线在安培力作用下的力学问题
通电导线在磁场中的力学问题有两类：一是平衡问题；二是加速运动问题。分析它们的方法是：先画出通电导线受力的侧视图（受力分析时，特别是要注意安培力的方向，它总是既垂直于B，又垂直于通电导体），通电导体
若处于平衡状态，则由平衡条件列方程求解；若是不平衡问题，则由牛顿第二定律列方程求解。解题思路和以往力学问题的解题思路一致。【例2】在倾角为α的光滑斜面上置一通有电流I，长为L、质量为m的导体棒，如图8-2-5甲所示。
（1）欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B 的最小值和方向；
（2）欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度的大小和方向； （3）若使棒静止在斜面上且要求B 垂直于
L ,可加外磁场的方向范围。
【解析】此题属于电磁学和静力学综合题，研究对象为通电导体棒，所受的力有重力mg 、弹力F N 、安培力F ,属于三个共点力平衡问题。
棒受的重力mg ，方向竖直向下，弹力垂直于斜面，大小随磁场力的变化而变化；磁场力始终与磁场方向及电流方向垂直，大小随磁场方向不同而变。
（1）由平衡条件可知：斜面的弹力和磁场力的合力必与重力mg 等大、反向，故当磁场力与弹力方向垂直即沿斜面向上时，安培力大小最小由平
IL
mg B θ
sin =
，所以, 由左手定则可知B 的方向应垂直于斜面向上。 （2）棒静止在斜面上，有对斜面无压力，则棒只受两个力作用，即竖直向下的重力mg 和磁场力F 作用，由平衡条件可知mg F =，且磁场力F 竖直向上，故IL
mg
B =
，由左
手定则可知B 的方向水平向左。
（3）此问的讨论只是问题的可能性，并没有具体研究满足平衡的定量关系，为了讨论问题的方便，建立如图8-2-5乙所示的直角坐标系。欲使棒有可能平衡，安培力F 的方向需限定在mg 和F N 的反向延长线F 2和F 1之间。由图不难看出，F 的方向应包括F 2的方向，但不能
包括F 1的方向，根据左手定则，B 与+x 的夹角θ应满足α＜θ≤π.
【答案】 （1）IL mg αsin ，方向垂直于斜面向上；
（2）IL mg ，方向水平向左；
（3）α＜θ≤π
【点拨】本题属于共点力平衡的问题，所以处理的思路基本上和以往受力平衡处理思路相同，难度主要是在引入了安培力，最终要分析
的是磁感应强度的方向问题，但只要准确分析了力的方向，那么磁感应强度的问题也就容易了。
拓展
在倾角为α的光滑斜面上，放一根通电导线AB ，电流的方向为A →B ，AB 长为L ，质量为m ，放置时与水平面平行，如图8-2-6所示，将磁感应强度大小为B 的磁场竖直向上加在导线所在处，此时导线静止，那么导线中的电流为多大?如果导线与斜面有摩擦，动摩擦因数为μ，为使导线保持静止，电流I 多大?（μ＜tan α）
图8-2-6 图8-2-7
【解析】 在分析这类问题时，由于B 、I 和安
培力F 的方向不在同一平面内，一般情况下题目中所给的原图均为立体图，在立体图中进行受力分析容易出错，因此画受力图时应首先将立体图平面化．本题中棒AB 所受重力mg 、支持力F N 和安培力F 均在同一竖直面内，受力分析如图8-2-7所示．由于AB 静止不动，所以
F N si nα＝F ＝BIL ① F N cos α＝mg
②
由①②得导线中电流αtan BL
mg
I =
如果存在摩擦的话，问题就复杂得多．当
电流αtan BL
mg
I <
时，AB 有向下滑的趋势，
静摩擦力沿斜面向上，临界状态时静摩擦力达
到最值11N f F F μ=．当电流αtan BL
mg
I >时，AB 有向上滑的趋势，静摩擦力沿斜面向
下，临界状态时22N f F F μ=． 第一种临界情况，由平衡条件得： 沿斜面方向 11cos sin f F F mg +=αα ③
垂直于斜面方向
ααsin cos 11F mg F N += ④ 又 LB I F uF F N f 1111;== ⑤
由③④⑤得，()
()ααααsin cos cos sin 1u LB u mg I +-=
第二种情况，同理可列方程 ααcos sin 22F F mg f =+ ⑥
ααsin cos 22
F mg F N += ⑦
LB I F uF F N f 2222;==
⑧
由⑥⑦⑧得，)
sin (cos )cos (sin 2αμααμα-+=LB mg I
所求条件为：
≤I ≤ 【思考】 （1）题目中所给的条件μ＜tan α有什么作用?若μ＞tan α会出现什么情况?
（2）若磁场B 的方向变为垂直斜面向上，本题答案又如何? 【例3】据报道，最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮，其原理如图8-2-8所示。炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。开始时炮弹在轨道的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离d ＝0.10 m ，导轨长L ＝5.0 m ，炮弹质量m ＝0.30 kg 。导轨上的电流I 的方向如图中箭头所示。可认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B ＝2.0 T ，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为v ＝2.0×103 m/s ，求通过导轨的电流I 。忽略摩擦力与重力的影响。
【解析】在导轨通有电流Ｉ时，炮弹作为导
体受到磁场施加的安培力为
Ｆ＝IdB ①
设炮弹的加速度的大小为a ，则有 F =ma ②
炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而
③
联立①②③式得 BdL
mv
I 2
21
=
代入题给数据得：I ＝6×105A 【答案】I ＝6×105A
【点拨】炮弹的运动是匀加速直线运动，很容
易想到利用牛顿第二定律解题；本题也可以利用动能定理求解。
拓展
如图8-2-9所示，U 形金属导轨与水平面成300角放置，空间有与导轨平面垂直的匀强磁场B =6×10-2T ，两平行导轨相距L =0.1m ，一质量m =0.01kg ,电阻R =0.2Ω的导体棒ab 搁在导轨上，与导轨串联的电源电动势E =3V ，内阻r=0.1Ω,导轨电阻不计，导轨与导体无摩擦。求导体棒刚释放时的加速度。
【解析】首先进行受力分析，特别是安培力的方向应该平行于斜面向上，受力分析如图8-2-10所示
分析：在沿斜面的方向上有：
ma mg BIL =-θsin 代入数据得：α=1m/s 2 方向沿斜面向上. 【答案】α=1m/s 2
课堂自主训练
1．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则此导线 （ ） A ．受到竖直向上的安培力 B ．受到竖直向下的安培力 C ．受到由南向北的安培力 D ．受到由西向东的安培力
【解析】首先分析赤道上空的地磁场的特点，平行于地面向北，电流方向自西向东，所以安培力方向竖直向上，A 选项正确。 【答案】A
2．关于通电导线所受安培力F 的方向、磁场B 的方向、电流I 的方向之间的关系，下述说法中正确的是 （ ） A. F 、B 、I 三者必须恒定保持垂直
aL v 22
=)sin (cos LB )cos (sin mg αμ+ααμ-α)
sin (cos LB )
cos (sin mg αμ-ααμ+
α
B. F必须垂直B、I，但B、I可以不垂直
C. B必须垂直F、I，但F、I可以不垂直
D. I必须垂直F、B，但F、B可以不垂直
【解析】必须结合实际物理情景和立体模型，准确理解左手定则的含义，F要垂直于B和I 所决定的平面，但是B和I可以不垂直，同样也受到安培力；所以B选项正确。
【答案】B
课后创新演练
1.如图8-2-12所示, 一个劲度系数较小的金属弹簧处自由状态, 当弹簧中通以图示方向的电流时( )
A．纵向收缩，径向膨胀
B．纵向伸长，径向收缩
C．纵向伸长，径向膨胀
D．纵向收缩，径向收缩
【解析】判断螺线管的变
化，就是要分析环与环之间的相互作用力，可以任选两个环作为研究对象，分析一个环的的磁场，另一个环的受力，根据另一个环的受力可知，螺线管纵向有收缩趋势，同时有膨胀趋势。A选项正确。
【答案】A
2．如图8-2-13所示，条形磁铁放在水平桌面上，其上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向里的电流，下列说法正确的是（）
A磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用
B. 磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用
C. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力的作用
D. 磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用
【解析】分析条形磁铁有关的受力变化，先明确研究对象，分析电流的受力，由分析可知电流受力斜向右上方，根据作用力与反作用力关系，条形磁铁对桌面的压力增大，同时还要受向右的摩擦力作用。故C选项正确。
【答案】C
3．如图8-2-14所示，两根相同的细线水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I的方向从M到N，绳子的拉力均为F,为使F=0，可能达到要求的方法有（）
A．加水平向右的磁场
B．加水平向左的磁场
C．加垂直于纸面向里
的磁场
D．加垂直于纸面向外的磁场
【解析】本题属于受力平衡的问题，要使拉力为零，则是属于二力平衡，安培力的方向向上，结合电流的方向分析，应该加垂直于纸面向里的磁场。
【答案】C
4．有一段通电直导线平行于磁场方向放入匀
强磁场中，如图8-2-15所示，导线上电流方向由左指向右，在导线以其中点O为转轴在竖
直平面转过900的过程中，导线受的安培力（）
A．大小不变，放向不变
B．由零增至最大，方向时刻改变
C．由最大减小至零，方向不变
D．由零增至最大，方向不变
【解析】由左手定则可知，电流方向改变时，安培力的方向没有改变，但大小增大。
【答案】D
5．如图8-2-16所示，有一正三角形线圈ABC，通有逆时针方向的电流，现有一水平方向的匀强磁场沿BC方向向右，则线圈运动情况是（）
A．以底边BC为轴转动，A向纸外
B．以中心G为轴，在纸面内逆时针转动C．以中线为轴，俯视逆时针转动
D．受合力为零，故不转动
【解析】根据左手定则判断各边的受力情况，AB边受力向外，AC边受力垂直于纸面向里，BC边不受安培力，所以线圈沿中线为轴转动。【答案】C
6．如图8-2-17所示，宽为L
的金属框架和水
平面夹角为α，并处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于框架平面．导体棒ab 的质量为m ，长度为d ，置于金属框架上时将向下匀加速滑动，导体棒与框架之间的最大静摩擦力为f ．为使导体棒静止在框架上，将电动势为E ，内阻不计的电源接入电路，若框架与导体棒的电阻不计，求需要接入的滑动变阻器R 的阻值范围．
【解析】导体棒静止在斜面上，属于平衡问题，但摩擦力方向有可能沿斜面向上，也有可能沿斜面向下，如图所示：
电阻较小时，安培力较大，摩擦力方向向下，左图所示的情景为电阻最小值的受力分析图；电阻较大时，安培力较小，摩擦力方向向上，右图所示的情景为电阻最大值的受力分析图。当R 最小时有：L
R E B
F f mg F
min
;sin =+=α当R
最大时有：L
R E B
F mg f F
max
;sin ==+α
所以R 的范围为：
f
mg BEL R f
mg BEL -≤
≤+ααsin sin
7．如图，质量为m 、长度为L 的均质金属棒MN ，通过两根轻质细金属丝悬挂在绝缘支架PQ 上，金属丝和已充电的电容器和开关S 相
连，电容器电容为C ，电压为U ， 整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中，先接通S ，当电容器在极短时间内放电结束时，断开S ，则此后金属棒能摆起的最大高度为多少？
所以有：g
m U C L B h 2
2
222
2=
变力作用物体运动汇集
专题三 物体受变力作用的问题 【例1】将一小球竖直向上抛出，若小球所受空气阻力与小球运动的速度成正比，即f=kv (k 为常数),则在小球从抛出至落回抛出点的过程中，运动情况是怎样变化的？ 提示：先受力分析，再进行运动分析 解：（1）上升过程中 （2）下降过程中 【例1引申】钢球在足够深的油槽中由静止开始下落，设油对球的阻力正比于其速率，则球的运动状态是 （ ） A ．先加速后减速最后静止 B ．先加速后匀速 C ．加速度减小到零时速度最大 D ．加速度减小到零时速度最小 【例1引申】如图所示，小球从轻弹簧上方无初速释放，从小球开始接触弹簧到弹簧 被压缩到最短的过程中，小球的速度、加速度和所受的合力的变化是（ ） A ．合力变大，加速度变小，速度变小 B ．合力与加速度逐渐变大，速度逐渐变小 C ．合力与加速度先变小后变大，速度先变大后变小 D ．合力、加速度和速度都是先变大后变小 【例2】 如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上的O 点，自由伸长到B 点．今用一小物体m 把弹簧压缩到A 点（m 与弹簧不连接），然后释放，小物体能经过B 点运动到C 点而静止，物体与水平面间的动摩擦因数 恒定，则下列说法正确的是 （ ） A.物体从A 到B 速度越来越大 B.物体从A 到B 速度先增加后减小 C.物体从A 到B 加速度越来越小 D.物体从A 到B 加速度先减小后增加 【例2引申】在例2中，物体由B 到C 做 （ ） A.匀减速直线运动 B.加速度增大的减速运动 C.加速度减小的直线运动 D.匀速直线运动 (答案:A) 提示:弹簧与物体不连接,过B 点后物体水平方向只受滑动摩擦力. 【例2引申】某静止物体受一对平衡力作用，现将其中一个力的方向不变,大小逐渐减小到零后，又逐渐恢复到原来的大小，而另一个力一直保持不变,在此过程中，该物体的速度变化情况是（ ） A ．逐渐增大 B ．逐渐减小 C ．先增大后减小 D ．先减小后增大 (答案:A)
浅谈安培力的性质
浅谈安培力的性质 通常认为安培力的性质和洛伦兹力一样，都是磁场力。关于安培力与洛伦兹力的关系已经老生常谈，笔者在此拾人牙慧，也略有新悟。按照力的性质来分类，要根据力的定义、产生力的原因机理来确定。 一、安培力与洛伦兹力 所谓安培力就是载流回路在外磁场受到的力。由于电流是电荷定向移动形成的，因此我们通常认为，安培力实质上是磁场对形成电流的运动电荷的洛伦兹力的总和，即安培力是作用在自由电荷上洛伦兹力的宏观表现。现行教材也据此由安培力公式导出洛伦兹力公式。而洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力。据此，从宏观、微观都应该认为安培力的性质是磁场力。 二、晶格碰撞与霍尔效应 许多物理学及电磁学书中，认为载流导线在磁场中受到安培力的原因是：由于形成电流的所有做定向漂移运动的自由电子，在磁场中都受洛伦兹力而产生侧向漂移。这些电子做侧向漂移运动时，不断与晶格碰撞，将其动量传给晶格，因而导线便受到了安培力。 这种对安培力和洛伦兹力的解释似乎很有道理。但仔细分析一下，便发现有不妥之处。自由电子在磁场中受洛伦兹力的作用，要做侧向漂移与晶格碰撞形成安培力。但自由电子这种侧向漂移很快就不存在了。因为这种侧向漂移将使电子在一侧积累而形成负电荷层；同时在另一侧由于电子减少而形成正电荷层；如图1所示。这实际上就是霍尔效应。这样就构成了阻止自由电子做侧向漂移运动的电场，直到该电场对这些自由电子所施加的电场力与其所受的洛伦兹力平衡为止。这样，自由电子的侧向漂移运动就终止了，也就谈不上由于自由电子的侧向漂移运动而发生的与晶格碰撞的动量传递，也就是没有安培力了。 针对这种有明显矛盾的解释，我们不妨再以形成霍尔效应的电荷为研究对象继续分析下去。在磁场中的载流导线由于霍尔效应，在导线内部产生霍尔电场，该电场对做定向漂移运动的自由电子所施加的电场力很快与其所受的洛伦兹力平衡。既然自由电子受到霍尔电场的作用力，那么形成霍尔电场的电荷必定受到自由电子的反作用力，如图2所示。该力作用在产生霍尔电场的电荷上。而这些电荷也没有因此而越出导线，就该考虑它们与晶格的作用了。晶格对形成霍尔电场的电荷有力的作用，这些力的反作用力作用在晶格上，最终在宏观上就形成了磁场对载流导体所施加的安培力。 这种霍尔电场说解决了晶格碰撞说的安培力只能瞬间存在的矛盾，但是忽略了一个环节，就是自由电子受到霍尔电场对它所施加的电场力与它所受的洛伦兹力达到平衡之前这个瞬间过程。这个时候自由电子所受洛伦兹力小于霍尔电场力，肯定会做侧向漂移运动，与晶格碰撞，否则将越出导线。所以这些自由电子
共点力作用下物体的平衡练习题
一、共点力作用下物体的平衡练习题 一、选择题 1．下列关于质点处于平衡状态的论述，正确的是[ ] A．质点一定不受力的作用B．质点一定没有加速度 C．质点一定没有速度D．质点一定保持静止 2．一物体受三个共点力的作用，下面4组组合可能使物体处于平衡状态的是[ ] A．F1＝7N、F2=8N、F3=9N B．F1＝8N、F2=2N、F3=11N C．F1＝7N、F2＝1N、F3=5N D．F1=10N、F2=10N、F3＝1N 3．如图1所示，吊车m和磅秤N共重500N，物体G=300N，当装置处于平衡时，磅秤的示数是[ ] A．500N B．400N C．300N D．100N 4．如图2所示，测力计、绳子和滑轮的质量都不计，摩擦不计。物体A重40N，物体B重10N。以下说法正确的是[ ] A．地面对A的支持力是30N B．物体A受到的合外力是30 N C．测力计示数20 N D．测力计示数30 N
5．如图3所示，斜面体质量为M，倾角为θ，置于水平地面上，当质量为m 的小木块沿斜面体的光滑斜面自由下滑时，斜面体仍静止不动。则[ ] A．斜面体受地面的支持力为Mg B．斜面体受地面的支持力为（m＋M）g C．斜面体受地面的摩擦力为mgcosθ 二、填空题 6．一个物体在共点力的作用下处于平衡状态，那么这个物体一定保持______． 7．在共点力作用下物体的平衡条件是______，此时物体的加速度等于______． 8．质量相同的甲和乙叠放在水平桌面丙上（图4），用力F拉乙，使物体甲和乙一起匀速运动，此时，设甲与乙之间的摩擦力为f1，乙与丙之间的摩擦力f2，则f1= ___，f2= ___． 9．一个半径为r、质量为m的重球用长度等于r的绳子挂在竖直的光滑墙壁A 处（图5），则绳子的拉力T____，墙壁的弹力N=____．
牛顿运动定律及其应用、变力作用下的质点动力学基本问题题库
1．选择题 题号：00211001 分数：3分 难度系数等级：1 1．在升降机天花板上拴有轻绳，其下端系一重物，当升降机以加速度a 1上升时，绳中的张 力正好等于绳子所能承受的最大张力的一半，问升降机以多大加速度上 升时，绳子刚好被拉断？ （ ） (A) 2a 1． (B) 2(a 1+g )． (C) 2a 1＋g ． (D) a 1＋g ． 答：(C) 题号：00211002 分数：3分 难度系数等级：1 2．如图所示，质量为m 的物体用细绳水平拉住，静止在倾角为θ的固定的光滑斜面上，则斜面给物体的支持力为 （ ） (A) θcos mg . (B) θsin mg . (C) θcos mg . (D) θ sin mg . 答：(C) 题号：00211003 分数：3分 难度系数等级：1 3．竖立的圆筒形转笼，半径为R ，绕中心轴OO ＇转动，物块A 紧靠在圆筒 的内壁上，物块与圆筒间的摩擦系数为μ，要使物块A 不下落，圆筒转动的 角速度ω至少应为 （ ） (A) R g μ (B)g μ(C) R g μ (D)R g 答：(C) 题号：00211004 分数：3分 难度系数等级：1 4．已知水星的半径是地球半径的 0.4倍，质量为地球的0.04倍．设在地球上的重力加速度 为g ，则水星表面上的重力加速度为： （ ） (A) 0.1 g (B) 0.25 g (C) 2.5 g (D) 4 g 答：（B) 题号：00212005 分数：3分 难度系数等级：2 a 1
5．一个圆锥摆的摆线长为l ，摆线与竖直方向的夹角恒为θ，如图所示．则 摆锤转动的周期为 （ ） (A)g l . (B)g l θcos . (C)g l π 2. (D)g l θπcos 2 . 答：（D) 题号：00212006 分数：3分 难度系数等级：2 6．在作匀速转动的水平转台上，与转轴相距R 处有一体积很小的工件A ，如图所示．设工件与转台间静摩擦系数为μs ，若使工件在转台上无滑动， 则转台的角速度ω应满足 （ ） (A)R g s μω≤. (B)R g s 23μω≤. (C)R g s μω3≤. (D)R g s μω2≤. 答：（A) 题号：00212007 分数：3分 难度系数等级：2 7．用水平压力F 把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止．当F 逐渐增大时，物体 所受的静摩擦力f （ ） (A) 恒为零． (B) 不为零，但保持不变． (C) 随F 成正比地增大． (D) 开始随F 增大，达到某一最大值后，就保持不变 答：（B) 题号：00212008 分数：3分 难度系数等级：2 8．光滑的水平桌面上放有两块相互接触的滑块，质量分别为m 1和m 2，且m 1
安培力综合练习题 经典 (含答案详解)
安培力作用下导体的运动 图355 1．两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图355所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是 ( ) A ．都绕圆柱体转动 B ．彼此相向运动，且具有大小相等的加速度 C ．彼此相向运动，电流大的加速度大 D ．彼此背向运动，电流大的加速度大 答案 B 安培力作用下导体的平衡 图356 2．如图356所示，用两根轻细金属丝将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处，置于匀强磁场内．当棒中通以从a 到b 的电流I 后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( ) A.mg Il tan θ，竖直向上 B.mg Il tan θ，竖直向下 C.mg Il sin θ，平行悬线向下 D.mg Il sin θ，平行悬线向上 答案 D 解析 要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值．由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形可知，安培力的最小值为F min ＝mg sin θ，即IlB min ＝mg sin θ，得B min ＝ mg Il sin θ，方向应平行于悬线向上．故选D.
安培力和牛顿第二定律的结合 图357 3．澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到10 km /s 的电磁炮(常规炮弹的速度约为2 km/s)．如图357所示，若轨道宽为2 m ，长为100 m ，通过的电流为10 A ，试求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度 (轨道摩擦不计) 答案 55 T 解析 由运动学公式求出加速度a ，由牛顿第二定律和安培力公式联立求出B . 根据 2ax ＝v 2t －v 20得炮弹的加速度大小为 a ＝v 2t 2x ＝(10×103)22×100 m /s 2＝5×105 m/s 2. 根据牛顿第二定律F ＝ma 得炮弹所受的安培力F ＝ma ＝2.2×10－ 3×5×105 N ＝1.1×103 N ， 而F ＝BIL ，所以B ＝F IL ＝1.1×10 3 10×2 T ＝55 T. (时间：60分钟) 题组一 安培力作用下导体的运动 图358 1．把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触，并使它组成如图388所示的电路图．当开关S 接通后，将看到的现象是( ) A ．弹簧向上收缩 B ．弹簧被拉长 C ．弹簧上下跳动 D ．弹簧仍静止不动 答案 C 解析 因为通电后，线圈中每一圈之间的电流是同向的，互相吸引，线圈就缩短，电路就断开了，一断开没电流了，线圈就又掉下来接通电路……如此通断通断，就上下跳动．
共点力作用下物体的平衡
§共点力作用下物体的平衡（两课时） 【教学目标】 知识与技能 ●知道共点力作用下物体的平衡概念，掌握在共点力作用下物体的平衡条件 ●知道如何用实验探索共点力作用下的物体的平衡条件 ●应用共点力的平衡条件解决具体问题 过程与方法 ●用实验探索共点力作用下的物体的平衡条件 ●进一步培养学生分析物体受力的能力和应用平衡条件解决实际问题的能力 情感态度与价值观 ●通过对处于平衡状态的物体的观察和实验，总结出力的平衡条件，再用这个理论来解决和 处理实际问题，使学生树立正确的认识观 【重点难点】 重点： ●用实验探索共点力作用下的物体的平衡条件 ●共点力平衡的特点及一般解法 难点： ●选用合适的解题方法求解共点力作用下的物体的平衡问题 ●学会正确受力分析、正交分解及综合应用 【教学内容】 第一课时 【复习引入】 1．初中我们学习过两个力的平衡，请同学回答：二力平衡的条件是什么？（两力大小相等、方向相反，而且作用在同一物体、同一直线上） 2．平衡状态是一种常见的运动状态，请同学观察、思考，我们周围哪些物体是处于平衡状态？ 这一节课就是在初中二力平衡的基础上，进一步学习在共点力作用下物体的平衡条件，并运用平衡条件解决具体的实际问题。 【新课教学】 一、平衡状态 1．共点力（复习回顾）：几个力如果作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫做共点力。 2．平衡状态：一个物体在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。 ⑴共点力作用下物体平衡状态的运动学特征：加速度为零。 ⑵“保持”某状态与“瞬时”某状态有区别： 竖直上抛的物体运动到最高点时，这一瞬间的速度为零。但这一状态不能保持，因而这一不能保持的静止状态不属于平衡状态。 二、共点力作用下物体的平衡条件 1．二力平衡条件：两力大小相等、方向相反，而且作用在同一物体、同一直线上。高中阶段我们学习了力的合成知识后，可以说成是：两力的合力为零。 物体受到两个以上力的共点力作用时，又遵循怎样的平衡条件呢？ 〔实验探究〕三力平衡条件 ⑴设计实验方案 方案1：弹簧秤两只，200g钩码两只，木板、白纸、图钉等，在竖直面内完成； 方案2：弹簧秤三只，细线三根，木板、白纸、图钉等，在水平面内完成； 方案3…… ⑵比较上述方案的优缺点，学生任选一种完成实验。 点明：经过物理工作者多次精确实验证实： 2．三个共点力作用下的物体平衡条件：F合=0 或表述为：
安培力经典计算题
安培力复习 1．把轻的长方形线圈用细线挂在载流直导线AB 的附近，两者在同一平面内，直导线AB 固定，线圈可以活动，当长方形线圈通以如图所示的电流时，线圈将（ ） （A ）不动 （B ）靠近导线AB （C ）离开导线AB （D ）发生转动，同时靠近导线AB 答案：B 2．长直电流I 2与圆形电流I 1共面，并与其一直径相重合（但两者绝缘），如图所示。设长直导线不动，则圆形电流将（ ） （A ）绕I 2旋转（B ）向右运动（C ）向左运动（D ）不动 答：B 3．在均匀磁场中，放置一个正方形的载流线圈使其每边受到的磁力的大小都相同的方法有（ ） （A ）无论怎么放都可以；（B ）使线圈的法线与磁场平行；（C ）使线 圈的法线与磁场垂直；（D ）（B ）和（C ）两种方法都可以 答：B 4．一平面载流线圈置于均匀磁场中，下列说法正确的是（ ） （A ）只有正方形的平面载流线圈，外磁场的合力才为零。 （B ）只有圆形的平面载流线圈，外磁场的合力才为零。 （C ）任意形状的平面载流线圈，外磁场的合力和力矩一定为零 （D ）任意形状的平面载流线圈，外磁场的合力一定为零，但力矩不一定为零。 答：D 1． 截面积为S 、密度为ρ的铜导线被弯成正方形的三边，可以绕水平轴O O '转动，如图所示。导线放在方向竖直向上的匀强磁场中，当导线中的电流为I 时，导线离开原来的竖直位置偏转一个角度θ而平衡。求磁感应强度。若S =2mm 2 ，ρ=8.9g/cm 3 ， θ=15°，I =10A ，磁感应强度大小为多少？ 解：磁场力的力矩为 θθθcos cos cos 2212BIl l BIl Fl M F ===(3分) 重力的力矩为 θ ρθ ρθρsin 2sin 2 1 2sin 22221gSl l gSl l gSl M mg =?+?= （3分） 由平衡条件 mg F M M =，得 ' '
变力作用下物体的曲线运动
第3节变力作用下物体的曲线运动 特色放送 教你一招——如何审题 审题，看似老生常谈，实在至关重要．有些学生做题急于求成，读起题来“一目十行”，草率从事．往往忽略、误解了题目中给出的条件．甚至按照自己想象的条件去解题，当然不可能做对．审题一定要仔细，准而快，在准的基础上求快．仔细审题，迅速找到题眼，抓住题目的已知条件，搞清楚待求的内容．通过下面例子帮你学会审题． 【例】如图1－3－24所示，若电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0.电容器板长和板间距离均为L＝10 cm，下极板接地．电容器右端到荧光屏的距离也是L＝10 cm.在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如图1－3－25所示．每个电子穿过两极板的时间极短，可以认为电压是不变的，求： 图1－3－24图1－3－25 (1)在t＝0.06 s时刻，电子打在荧光屏上的何处？ (2)荧光屏上有电子打到的区间有多长？ (3)屏上的亮点如何移动？ 审题过程：(1)条件提炼：边读题边提炼条件(对于能画草图的题，尽量一边审题一边画图，这样可以建立起直观的图象，帮助记忆和分析问题) ①电子的加速电压为U0 ②电容器板长和板间距离均为L＝10 cm
③电容器右端到荧光屏的距离也为L ＝10 cm ④已知偏转电压的U －t 图象 ⑤每个电子穿过两极板时电压不变 特别提醒：上面的条件可在图中标出 (2)挖掘隐含条件 电子恰好沿上、下极板右端边缘飞出时的偏转电压，为板间最大电压 (3)运动过程分析 ①电子先经加速电场加速 ②电子进入偏转电场做类平抛运动 ③飞出偏转电场后做匀速直线运动 (4)明晰思路 确定t ＝0.06 s 时的偏转电压→确定t ＝0.06 s 时的偏转电压→由板间类平抛运动求出侧向位移y 1→根据板外匀速运动求出侧移y 2→根据板间最大侧移求出最大偏转电压及荧光屏上有电子打到的区间 (5)规律选用 ①牛顿第二定律 ②运动的合成与分解 ③运动学公式 解析：(1)由图象知t ＝0.06 s 时刻偏转电压为U ＝1.8U 0 电子经加速电场加速，可得12m v 20 ＝eU 0 电子进入偏转电场做类平抛运动，有 L ＝v 0t 1，y 1＝12at 21，v y ＝at 1，a ＝eU mL 电子飞出偏转电场后做匀速直线运动，在水平方向上有L ＝v 0t 2 竖直方向上，有y 2＝v y t 2
高中物理—安培力
安培力 知识点回顾 一、磁场 1、磁体是通过磁场对铁一类物质发生作用的，磁场和电场一样，是物质存在的另一种形式，是_____存在。 2、磁体周围空间存在_____；电流周围空间也存在_____。 3、电流周围空间存在磁场，电流是大量运动电荷形成的，所以运动电荷周围空间也有磁场。静止电荷周围空间没有磁场。磁场存在于磁体、电流、运动电荷周围的空间。磁场是物质存在的一种形式。磁场对磁体、电流都有_____作用 【答案】客观；磁场、磁场；磁力 二、右手螺旋定则 右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向_____，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向 【答案】一致 三、磁感线 为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线． 1、疏密表示磁场的________． 2、__________表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向． 3、开闭：是闭合的曲线，在_______由N极至S极，__________由S极至N极．磁线不相切、不相交、不中断。 注意：没有画出磁感线的地方不一定没有磁场． 【答案】强弱，每一点切线方向，磁体外部，磁体外部
知识点讲解 知识点一：安培力、左手定则 法国物理学家安德烈-玛丽·安培在奥斯特的发现仅一周之后（1820年9月）就向法国科学院提交了一份更详细的论证报告，论述了两根平行载流直导线之间磁效应产生的吸引力和排斥力。在这期间安培进行了四个实验，分别验证了两根平行载流直导线之间作用力方向与电流方向的关系、磁力的矢量性、确定了磁力的方向垂直于载流导体以及作用力大小与电流强度和距离的关系。 我们首先研究安培力的方向和哪些因素有关。 实验装置如下图所示，通过观察导体棒的运动方向表示安培力的方向。 问题1：磁场方向与电流受的磁场力方向有什么关系？ 问题2：改变电流的方向是否会引起磁场力方向改变？ 通过改变磁场方向和电流方向，我们可到导体棒运动的方向，见下图
安培力的大小及方向
安培力的大小及方向 一、单项选择题 1、如图所示的四个图中，分别标明了通电导线在磁场中的电流方向、磁场方向以及通电导线所受磁场力的方向，其中正确的是( ). 2、如图所示，通电导线MN 在纸面内从a 位置绕其一端M 转至b 位置时，通电导线所受安培力的大小变化情况是( ). A.变小 B.不变 C.变大 D.不能确定 3、如图,两根平行放置的长直导线a 和b 通有大小分别为I 和2I 、方 向相同的电流,a 受到的磁场力大小为F,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a 受到 的磁场力为零,则此时b 受到的磁场力大小为（ ） A.F B.2F C.3F D.4F 4、如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平 行导轨AB 、CD ，导轨上放有质量为m 的金属棒MN ，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现从t ＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流大小与时间成正比，即I ＝kt ，其中k 1为正恒量．若金属棒与导轨始终垂直，则如图7所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是( ) 二、双项选择题 5、长度为0.20m 通有2.0A 电流的直导线，在磁感应强度为0.15T 的匀强磁场中所受的安培力大小可能为（ ） A ．0N B ．1.0N C ．0.10N D ．0.010N 6、如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成θ=30°角，导线中通过的 电流为I ，为了增大导线所受的磁场力，可采取下列四种办法，其中不正确的是（ ） A ．减小电流I B ．增加直导线的长度 C ．使导线在纸面内顺时针转30° D ．使导线在纸面内逆时针转60° 7、如图，质量为m 、长为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于OO ′，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x 正方向的电流I ，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。则磁感应强度方向和大小可能为 A ．z 正向，tan mg IL θ B ．y 正向，mg IL C ．z 负向，tan mg IL θ D ．沿悬线向上，sin mg IL θ 8、在磁感应强度为B 0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图所示，a 、b 、c 、d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中 ( ) A ．c 、d 两点的磁感应强度大小相等 B ．a 、b 两点的磁感应强度大小相等 C ．c 点的磁感应强度的值最小 D ．a 点的磁感应强度的值最大 9、如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨 与两相同 的定值电阻R 1和R 2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒ab 质量为m ，棒的电阻R=0.5R 1，棒与导轨之间的动摩擦因数为μ。导体棒ab 沿导轨向上滑动，当上滑的速度为 v 时，定值电阻R 2消耗的电功率为P ，此时下列正确的是 （ ） A ．此装置因摩擦而产生的热功率为μmgvcos θ B ．此装置消耗的机械功率为 μmg vcos θ C ．导体棒受到的安培力的大小为v P 4 D ．导体棒受到的安培力的大小为 v P 8 三、计算题 10．如图6所示，ab ，cd 为两根相距2m 的平行金 属导
共点力作用下物体的平衡教学设计
共点力作用下物体的平衡教学设计Teaching design of object balance under the a ction of common point force
共点力作用下物体的平衡教学设计 前言：小泰温馨提醒，物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自 然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和 规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。理论结构充分地运用数学作为自己的工 作语言，以实验作为检验理论正确性的唯一标准，是当今最精密的一门自然科学学科。本 教案根据物理课程标准的要求和针对教学对象是高中生群体的特点，将教学诸要素有序安排，确定合适的教学方案的设想和计划、并以启迪发展学生智力为根本目的。便于学习和 使用，本文下载后内容可随意修改调整及打印。 一、知识目标 1、知道什么叫共点力作用下的平衡状态． 2、掌握共点力的平衡条件． 3、会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题． 1、培养学生应用力的矢量合成法则平行四边形定则进行力的合成、力的分解的能力． 2、培养学生全面分析问题的能力和推理能力． 1、教会学生用辨证观点看问题，体会团结协助． 1、通过实际（生产生活中）的例子来说明怎样的状态是平衡状态，使学生全面理解平衡状态——静止或匀速直线运动． 2、共点力作用下物体的平衡条件在实际中的应用，是本节 课教学的重点．对于不同类型的平衡问题，如何依据平衡条件建 立方程，对于学生来说是学习中的难点．（平衡系统中取一个物
体为研究对象，即隔离体法处理；取二以上物体为研究对象，即 整体法处理．建立方程时可利用矢量三角形法或多边形法的合成 和正交分解法来处理．） 1、本节例题的教学重在引导学生学习分析方法．由于学生已经掌 握了动力学问题的一般分析方法，教学时可先回顾动力学问题的 分析方法，然后引导学生迁移到静力学问题中去． 2、本节例题代表了两种典型的静力学问题．建议教学中引 导学生做出小结． --方案 第一节共点力作用下物体的平衡 一、平衡状态 如果物体保持静止或者做匀速直线运动，则这个物体处于平 衡状态．由此可见，平衡状态分两种情况：一种是静态平衡状态，此时，物体运动的速度，物体的加速度；另一种是动态平衡，此时，物体运动的速度，物体的加速度． 注意： 1、物体的瞬时速度为零时，物体不一定处于平衡状态．例如，将物体竖直上抛，物体上升到最高点时，其瞬时速度，但 物体并不能保持静止状态，物体在重力作用下将向下运动，由牛
安培力作用下的平衡问题知识讲解
安培力作用下的平衡 问题
安培力作用下的平衡问题 安培力作为一个新的作用力，必然涉及到安培力作用下的平衡问题和动力学问题。 解决此类问题需要注意： 1.将立体图转化为平面图(侧视图)，突出电流方向和磁场方向，做受力分析 2.安培力的分析要严格的用左手定则进行判断，切勿跟着感觉走。 3.注意安培力的方向和B、I垂直 4.平衡问题，写出平衡方程，然后求解。 【典型例题剖析】 例1：★★【2012,天津】（典型的三力平衡问题）如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，金属棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是() A．金属棒中的电流变大，θ角变大 B．两悬线等长变短，θ角变小 C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变小 分析： 1.先把立体图转化为侧视图，画出电流方向，电流方向用×表示，画一条经过MN的磁场方向，竖直向上。【画侧视图要突出电流方向和磁场方向】 2.对MN进行受力分析，受三个力，重力，绳子拉力，安培力（水平向右）。做矢量三角形，写平衡方向。
3. 进行讨论。 4. 此题可以首先排除B ，悬线的长度与角度无关。 答案 A 解析 选金属棒MN 为研究对象，其受力情况如图所示．根据平衡条件 及三角形知识可得tan θ＝BIL mg ，所以当金属棒中的电流I 、磁感应强度B 变大时，θ角变大，选项A 正确，选项D 错误；当金属棒质量m 变大 时，θ角变小，选项C 错误；θ角的大小与悬线长短无关，选项B 错误． 考点：安培力的方向、三力平衡问题 点评：此题是一道非常典型的三力平衡问题，主要是熟悉这种问题的处理方法。 例2：★★★（与闭合电路欧姆定律的结合）如图所示，两平行金属导轨间的距离L ＝0.40m ，金属导轨所在平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在的平面内，分布着磁感应强度B ＝0.50T 、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E ＝4.5V 、内阻r ＝0.50Ω的直流电源．现把一个质量m ＝0.040kg 的导体棒ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R 0＝2.5Ω，金属导轨电阻不计，g 取10m/s 2.已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求： （1）通过导体棒的电流； （2）导体棒受到的安培力大小 （3）导体棒受到的摩擦力． 分析： 1. 根据闭合电路欧姆定律求出总电流。 2. 根据安培力计算公式F=BIL ，计算安培力大小。 3. 画出侧视图从b 到a ，（画出电流方向×，磁场方向垂直于斜面向上），根据左手定则可以判断出安培力的方向沿着斜面向上。对导体棒做受力分析，导体棒受重力，支持力和安培力。（摩擦力的方向还不能判断） 4. 计算重力的分力与安培力的大小关系，重力分力为0.24N ，安培力为0.3N ，因此，导体棒所受的静摩擦力沿斜面向下，大小为0.06N 。
1安培力
湖州师院 学校 311 条目的4类题型式样及交稿式样 (安培力) 1. 选择题 1． 竖直向下的匀强磁场中，用细线悬挂一条水平导线。若匀强磁场磁感应强度大小为B ， 导线质量为m,导线在磁场中的长度为L ，当水平导线内通有电流I 时，细线的张力大小为 ( ) （A ）22)()(mg BIL +； （B ）22)()(mg BIL -； （C ）2 2)()1.0(mg BIL +； （D ）2 2 )()(mg BIL +。 答案： 2．在同一平面上依次有a,b,c 三根等距离平行放置的长直导线，通有同方向的电流依次为1A 、2A 、3A ，它们所受力的大小依次为c b a F F F ,,,则 c b F F 为 ( ) （A ）4/9； （B ）8/15； （C ）8/9； （D ）1。 答案：A 3．把轻的长方形线圈用细线挂在载流直导线AB 的附近，两者在同一平面内，直导线AB 固定，线圈可以活动，当长方形线圈通以如图所示的电流时，线圈将（ ） （A ）不动 （B ）靠近导线AB （C ）离开导线AB （D ）发生转动，同时靠近导线AB 答案：B 4．长直电流I 2与圆形电流I 1共面，并与其一直径相 重合（但两者绝 缘），如图所示。设长直导线不动，则圆形电流将（ ） （A ）绕I 2旋转（B ）向右运动（C ）向左运动（D ）不动 答：B 5．如图：一根长度为ab 的导线用软线悬挂在磁感应强度为B ，方向垂 直于纸面向内的匀强磁场中，电流由a 流向b ，此时悬线的张力不为零（即安培力与重力不平衡）。欲使ab 导线与软线连接处张力为零则必 须： (A) 改变电流方向，并适当增加电流强度。 (B) 不改变电流方向，而适当增加电流强度。 (C) 改变磁场方向，并适当增大磁感应强度。 (D) 不改变磁方向，适当减小磁感应强。 答：B
《共点力作用下物体的平衡》教案
《共点力作用下物体的平衡》教案 一、教学目标 (1)知道平衡状态是物体的一种运动状态。 (2)知道物体平衡的概念和共点力作用下物体平衡的条件。 (3)应用平衡条件对平衡状态的物体进行受力分析。 二、教学难点重点 重点：对共点力平衡概念和条件的正确理解； 难点：对平衡状态的物体进行受力分析。 三、教学过程 1．创设情境,引入新知（3min） 显示有关平衡的图片，提出与课题相关的问题，将学生兴趣和注意力吸引到讨论有关平衡的问题上来。同时使学生初步理解平衡状态。 设问1：什么是物体的平衡状态? 设问2：物体如何才能保持平衡状态？ 2.新课教学： 共点力作用下物体的平衡（10min） A）共点力概念：几个力都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力就叫做共点力。 说明：研究物理问题时，对于平动的物体，可以当成一个质点，作用 在该物体上的几个力都可以被看作是共点力。（区分平动，转动） B）共点力平衡的理解 设问3：如何判断物体是否处于平衡状态？ 学生讨论物体平衡时体现的运动状态和特征，请学生举例：哪些物体属于在共点力作用下平衡状态，为理解共点力平衡状态的概念做准备。 结论：物体在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。 对静止的理解：静止与速度v=0不是一回事，物体保持静止状态，说明v=0，a=0，两者同时成立。若仅是v=0，a<>0 ，物体并非处于平衡状态。强调共点力作用下的平衡状态与物体加速度相关。 反馈练习： 下列物体中处于平衡状态的是（） a．静止在粗糙斜面上的物体 b．沿光滑斜面下滑的物体 c．做自由落体运动的物体在刚开始下落的瞬间 d．水平抛出去的小石块 e．匀速降落的跳伞运动员 f．蹦床运动员上升到最高点时 g．宇航员乘坐神六进入轨道做圆周运动时
共点力作用下物体的平衡(答案)
共点力作用下物体的平衡 一、学习目标 1．准确且恰当的选取研究对象，进行正确的受力分析且能画出利于解题的受力图。 2．熟练掌握常规力学平衡问题的解题思路。 3．会运用相应数学方法处理力的合成与分解，掌握动态平衡问题的分析方法。 二、知识概要 1. 共点力——几个力作用于物体的一点，或它们的作用线（或其反向延长线）交于一点，这几个力叫共点力。 2、共点力作用下物体的平衡状态：静止或匀速运动 3、共点力作用下物体的平衡条件：合外力为零或加速度为零 F 合＝0 或 a=0 在正交分解法时表达式为： F x 合＝0，F y 合＝0 4、平衡条件的推论 （1）物体受两个力作用处于平衡，则这两个力是一对平衡力。 （2）物体受三个力处于平衡，则: a 、任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反； b 、平移三力一定构成一个封闭的三角形; c 、三力平衡不平行必共点。 （3）物体受多个力而平衡，则: a 、正交分解法求解 选择x 、y 轴方向时，要使尽可能多的力落在坐标轴上，尽可能少分解力，被分解的力尽可能是已知力，不宜分解待求力 b 、任一个力与其余的力的合力大小相等，方向相反。 5、求解平衡问题的基本思路 (1) 明确平衡状态(加速度为零)； (2) 巧选研究对象(整体法和隔离法)； 若不涉及物体间内部相互作用，一般用整体法，即以整体为对象；反之，若研究物体间内部的相互作用，则要用隔离法，选对象的原则是受力较少的隔离体。 (3) 准确分析受力 (规范画出受力示意图)； 一般受力分析的顺序是：场力（重力、电场力、磁场力）、弹力（接触面的弹力、绳弹力、杆弹力）、摩擦力、已知外力、未知外力。 (4) 据物体的受力和已知条件，采用力的合成（一般适用于三力平衡）、力的分解（正交分解、效果分解）、力汇交原理、矢量三角形法、相似三角形、正弦定理、余弦定理等，确定解题方法； (5) 求解或讨论(解的结果及物理意义)。 三、典型例题 例1．如图所示，轻绳的A 端固定在天花板上，B 端系一个重力为G 的小球，小球静止在固定的光滑的大球球面上。已知AB 绳长为l ，大球半径为R ，天花板到大球顶点的竖直距离AC = d ，∠ABO > 900。求绳对小球的拉力和大球对小球的支持力的大小（小球可视为质点）。 解：小球为研究对象，其受力如图所示。绳的拉力F 、重力G 、支持力F N 三个力构成封闭三解形，它与几何三角形AOB 相似，则根据相似比的关系得到： l F =R d G +=R F N ，于是解得 F = R d l +G ，F N = R d R +G 。 例2．如图所示，质量为m 的物体用一轻绳挂在水平轻杆BC 的C 端，B 端用铰链连接，C 点由轻绳AC 系住，已知AC 、BC 夹角为θ，则轻绳AC 上的张力和轻杆BC 上的压力大小分别为多少？ O A C B F N F C A B θ
浙教版七年级下科学运动和力
展示一二力平衡 1．一个物体只受到两个力的作用，这两个力的三要素完全相同，这两个力（）A．肯定是平衡力B．肯定不是平衡力 C．一定是重力和支持力D．一定是拉力和摩擦力 2．下列情况中，不属于二力平衡的是（） A．人站在匀速下降的电梯里B．正在空中匀速飞行的直升飞机 C．跳伞运动员落地前加速向下运动D．汽车在高速公路上匀速行驶
3．（2016?大连）如图所示，建筑工人将绳的一端固定在砖上，绳的另 一端系上重锤，用来检查墙壁是否竖直．重锤静止时，与重锤的重力相 平衡的力是（） A．砖对绳的拉力B．绳对砖的拉力 C．重锤对绳的拉力D．绳对重锤的拉力 4．一个重20N的物体，受到20N竖直向上的拉力时，该物体（）A．一定处于静止状态B．一定处于匀速上升状态 C．一定处于匀速下降状态 D．以上三种情况都有可能 5．电灯吊在天花板上，灯对天花板的拉力和天花板对灯向上的拉力是一对力，灯受到的重力和电线对灯的拉力是一对力，平衡力和相互作用力的区别是：平衡力作用在物体上；相互作用力作用在 物体上。 6．在“探究二力平衡条件”的活动中，主要是通过探究力对物体的作用效果来实现探究目的。 （1）如图，甲装置是探究二力平衡条件的一种 方法，实验中通过改变砝码的来探 究二力大小的关系；通过扭转小车松手后观 察小车的状态，来探究二力是否。
（2）小明发现用图甲装置无法完成全部探究过程，又设计了图乙所示的装置。在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象，由此可以得到二力平衡的又一个条件。把硬纸板支撑起来，不再与桌面接触的目的是。 展示二平衡力的探究 1．（2015?安徽）如图示为研究二力平衡条件的实验装置，下列关于这个实验的叙述错误的是（） A．为了减小摩擦，应选用尽量光滑的水平桌面 B．为使实验效果明显，应选用质量较大的小车 C．调整两边的托盘所放的钩码数量，可以改变力的大小 D．将小车扭转一个角度，是为了改变力的作用线的位置 2．（2015?岳阳）用弹簧测力计拉着木块在水平面上匀速运动，保持弹簧测力计示数稳定，则（） A．木块受到的拉力大于摩擦力 B．木块相对弹簧测力计是运动的 C．木块受到的重力和水平面对木块的支持力是一对平衡力
高二物理专题练习-4.-通电导线受安培力作用问题分析
第4课时 通电导线受安培力作用问题分析 一． 知识点： 安培力作为通电导体所受的外力参与受力分析，产生了通电导体在磁场中的平衡、加速及做功问题，这类问题与力学知识联系很紧密，解题时把安培力等同于重力、弹力、摩擦力等性质力；对物体进行受力分析时，注意安培力大小和方向的确定；求解时注意对力学中静力学、动力学及功和能等有关知识的综合应用． “电学问题，力学方法” 1. 与闭合电路欧姆定律相结合的题目，主要应用： (1)闭合电路欧姆定律； (2)安培力公式F ＝ILB ； (3)物体平衡条件． 【例1】如图，直线ab 质量不计，放在水平平行的光滑轨道上，匀强磁场B=0.2T ，方向 竖直向下，ab 长10cm ，当对ab 施加一个大小为0.04N 水平向左的外力时，ab 恰好静止，已知电源内阻为1Ω，R 1=8Ω，棒ab 电阻为4Ω，求：电源的电动势的大小。 2.受安培力的平衡问题： ① 在安培力作用下的物体平衡的解决步骤和前面学习的共点 力平衡相似，一般也是先进行受力分析，再根据共点力平衡的条 件列出平衡方程，其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉了安 培力． ② 会画从某角度看的正视图： 【例3】如图所示，金属杆ab 的质量为m ，长为L ，通过的电流为I ，处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，结果ab 静止在水平导轨上。若磁场方向与水平导轨成θ角，求： （1）棒ab 受到的摩擦力； （2）棒对导轨的压力。 【例4】在倾斜角为θ的光滑斜面上，置一通有电流I ，长为L ，质 量为m 的导 体棒，如图所示，在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度B 为 _________. 引申1：欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度B 的最小值为________, 方向________. 引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压力, 外加磁场的磁感应强度B 的最小值为 _________, 方向________. 引申3：分析棒有可能静止在斜面上且要求磁感应强度垂直L 时，应外加磁场的方向范 B a b θ
共点力作用下物体的平衡
3.3 共点力作用下物体的平衡 一、物体的受力分析 1.定义：把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图的过程。 2．受力分析的一般顺序 先分析场力(重力、电场力、磁场力)，再分析接触力(一般先弹力后摩擦力) 二．整体法与隔离法 (1)整体法是指将相互关联的各个物体看成一个整体的方法。当分析整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法。 (2)隔离法是指将某物体从周围物体中隔离出来，单独分析该物体的方法。当分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时，宜用隔离法。 （3）整体法与隔离法的选择 对于多物体问题，如果不求物体间的相互作用力，我们优先采用整体法，这样涉及的研究对象少，未知量少，方程少，求解简便；很多情况下，通常采用整体法和隔离法相结合的方法。 整体法与隔离法的应用 1、有一个直角支架AOB ，AO 水平放置，表面粗糙， OB 竖直向下，表面光滑。AO 上套有小环P ，OB 上套有小环Q ，两环质量均为m ，两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡（如图所示）。现将P 环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO 杆对P 环的支持力FN 和摩擦力f 的变化情况是 （ B ） A ．F N 不变，f 变大 B ．F N 不变，f 变小 C ．F N 变大，f 变大 D ．F N 变大，f 变小 2、图7-1所示，两个完全相同重为G 的球，两球与水平面间的动摩擦因数都是μ，一根轻绳两端固结在两个球上，在绳的中点施一个竖直向上的拉力，当绳被拉直后，两段绳间的夹角为θ。问当F 至少多大时，两球将发生滑动？ μ θ μ+=2tan G 2F
9.3力与运动的关系
9.3力与运动的关系 3力与运动的关系 [教学目标] 知识目标：认识力能使物体发生形变或运动状态发生改变，知道物体不受力作用时运动状态不变;b了解物体受平衡力的作用时运动状态也不变，了解物体受非平衡力的作用时运动状态改变。 能力目标：通过实验观察和对事例的分析，概括出力的作用效果。从对牛顿定律的探究活动中发展观察能力、分析能力、归纳论证的能力. 情感目标：树立宇宙万物之间都存在着力的作用、力无所不在； [教学重点和难点] 力和运动的关系 [过程和方法] 一力的作用效果 教师提问：物体间的力是看不见、摸不着的，我们怎样判断物体受到力的作用呢？ 请同学们仔细观察分析讨论课本P69图9－7 学生1：图9－7a火箭发射时，在推力作用下由静止变为运动，而且越来越快；
图9－7b列车进站时，在阻力作用下由快变慢，最后停下来； 图9－7c足球在运动员的作用下改变了运动方向，这些变化都是在力的作用下发生的。 教师：由此可见，当人们观察到物体发生形变或运动状态改变时，就可以判断物体受到力的作用。这里提到一个新概念“运动状态的改变”，请同学们看书p.54“信息快递” 教师：在物理学中往往把“物体发生形变或运动状态发生改变”称为力的作用效果。即力的作用效果是：可以使物体发生形变，或使物体的运动状态发生改变 力的作用效果是：力可以使物体发生形变力可以使物体的运动状态发生改变 大量的实验和研究表明，力是改变物体运动状态的原因。 二现实世界中力与运动的关系 牛顿定律：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态 定律所说的物体不受外力的情况是一种理想情况，在现实中是不存在的。因为在现实在不存在不受力的物体。 定律说明了力和运动的关系：力并不是物体运动的原因，而是物体运动状态发生改变的原因。物体的运动并不需要力来维持，力可以使物体从快变慢，从慢变快，或者改变