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优化方案物理选修3-1(人教版)第三章本章优化总结


第三章 磁 场 本章优化总结 第三章 磁 场 栏目 导引 第三章 磁 场 专题一 有关安培力问题的分析和计算 安培力既可以使通电导体静止、 运动或转动, 又可以对通电导体 做功, 因此有关安培力问题分析与计算的基本思路和方法与力学 问题一样, 先取研究对象进行受力分析, 判断通电导体的运动情 况,然后根据题中条件由牛顿定律或动能定理等规律列式求 解.具体求解应从以下几个方面着手分析: 栏目 导引 第三章 磁 场 1.安培力的大小 (1)当通电导体和磁场方向垂直时,F=ILB. (2)当通电导体和磁场方向平行时,F=0. (3)当通电导体和磁场方向的夹角为 θ 时,F=ILBsin θ . 2.安培力的方向 (1)安培力的方向由左手定则确定. (2)F 安⊥B,同时 F 安⊥I,即 F 安垂直于 B 和 I 决定的平面,但 I 和 B 不一定垂直. 栏目 导引 第三章 磁 场 3.安培力作用下导体的状态分析 通电导体在安培力的作用下可能处于平衡状态, 也可能处于运动 状态.对导体进行正确的受力分析,是解决该类问题的关键.分 析的一般步骤是: (1)明确研究对象,这里的研究对象一般是通电导体. (2)正确进行受力分析并画出导体的受力分析图,必要时画出侧 视图、俯视图等. (3)根据受力分析确定通电导体所处的状态或运动过程. (4)运用平衡条件或动力学知识列式求解. 栏目 导引 第三章 磁 场 (多选) 如图,质量为 m、长为 L 的直导线用两绝缘细线 悬挂于 O、O′,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( BC ) mg A.z 正向, tan θ IL mg B.y 正向, IL mg C.z 负向, tan θ IL mg D.沿悬线向上, sin θ IL 栏目 导引 第三章 磁 场 [解析] 若 B 沿 z 轴正方向,导线无法平衡,A 错误;若 B 沿 y 轴正方向,由左手定则,受力如图①,mg=BIL,所以 B 正确; 若 B 沿 z 轴负方向,受力如图②,FTsin θ =BIL;FTcos θ = mg mg,所以 B= tan θ ,C 正确;若 B 沿悬线向上,受力如图 IL ③,导线无法平衡,D 错误. 栏目 导引 第三章 磁 场 1. (2016· 武汉中学高二检测)如图所示,电源电 动势 E=2 V,内阻 r=0.5 Ω ,竖直导轨宽 L=0.2 m,导轨电阻 不计.另有一质量 m=0.1 kg,电阻 R=0.5 Ω 的金属棒,它与 导轨间的动摩擦因数μ =0.4,靠在导轨的外面.为使金属棒不 滑动,施加一与纸面夹角为 30°且与导体棒垂直指向纸里的匀 强磁场(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g 取 10 m/s2).求: (1)此磁场的方向; (2)磁感应强度 B 的取值范围. 栏目 导引 第三章 磁 场 解析:(1)要使金属棒静止,安培力应斜向上指向纸里,画出由 a→b 的侧视图,并对棒 ab 受力分析如图所示.经分析知磁场的 方向斜向下指向纸里. 甲 乙 栏目 导引 第三章 磁 场 (2)如图甲所示,当 ab 棒有向下滑的趋势时,受静摩擦力向上为 Ff,则: Fsin 30°+Ff-mg=0 F=B1IL Ff=μFcos 30° I=E/(R+r) 联立四式并代入数值得 B1=3.0 T. 栏目 导引 第三章

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