通电导体棒在安培力作用下的平衡

通电导体棒在安培力作用下的平衡
通电导体棒在安培力作用下的平衡

通电导体棒在安培力作用下的平衡

8.(2015·课标卷Ⅰ,24)如图,一长为10 cm 的金属棒ab 用两个完全相同的弹簧水平地

悬挂在匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为0.1 T ,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,

下端与金属棒绝缘.金属棒通过开关与一电动势为12 V 的电池相连,电路总电阻为2 Ω.已

知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm ;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与

开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s 2.判断开关闭合后金属棒所受安培

力的方向,并求出金属棒的质量.

【解析】 金属棒通电后,闭合回路电流

I =U R =12 V 2 Ω

=6 A 导体棒受到的安培力大小为

F =BIL =0.06 N

由左手定则可判断金属棒受到的安培力方向竖直向下

由胡克定律平衡条件知:

开关闭合前:2kx =mg

开关闭合后:2k (x +Δx )=mg +F

代入数值解得m =0.01 kg.

【答案】 安培力的方向竖直向下 0.01 kg

9.(2018·合肥高三质检)如图所示,通电直导线AB 质量为m ,水平地放置在倾角为θ

的光滑导轨上,导轨宽度为l ,通以图示方向的电流,电流大小为I ,要求导线AB 静止在斜

面上.

(1)若磁场的方向竖直向上,则磁感应强度为多大?

(2)若要求磁感应强度最小,则磁感应强度大小、方向如何?

【解析】 (1)若磁场方向竖直向上,则按从A 到B 的观察方向将三维图转化为二维图

如图甲所示.

由平衡条件得:

在水平方向上:F -F N sin θ=0

在竖直方向上

mg -F N cos θ=0

其中F =IlB ,联立可解得

B =mg tan θIl .

甲 乙 (2)若要求磁感应强度最小,则一方面应使磁场方向与通电导线垂直,另一方面应调整

磁场方向使与重力、支持力的合力相平衡的安培力最小.

如图乙,由力的矢量三角形讨论可知,当安培力方向与支持力垂直时,安培力最小,对

应磁感应强度最小,设其值为B min ,则IlB min =mg sin θ

即B min =mg sin θIl

根据左手定则知,该磁场方向垂直斜面向上.

【答案】 (1)mg tan θIl (2)mg sin θIl

方向垂直斜面向上

具体思维流程如下:

命题点3 通电导体棒在安培力作用下的加速

10.(2016·课标卷Ⅲ,22)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验.两根金属导

轨ab 和a 1b 1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的N 极位于两导轨

的正上方,S 极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直.

(1)在图中画出连线,完成实验电路.要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关

闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动.

(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:

A .适当增加两导轨间的距离

B .换一根更长的金属棒

C .适当增大金属棒中的电流

其中正确的是 ________(填入正确选项前的标号).

【解析】 (1)实验电路连线如图所示.

(2)为使金属棒获得更大的速度,则金属棒运动时需要更大的加速度,根据牛顿第二定

律有a =BIL m

,所以增加磁感应强度、增大电流、增加两导轨间的距离都可以使加速度增大.故选项A 、C 正确,选项B 错误.

【答案】 (1)实验电路连线见解析 (2)AC

11.电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示,利用这种装置可以把质量为

2.0 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到6 km/s.若这种装置的轨道宽2 m ,长为100 m ,

通过的电流为10 A ,求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度大小和磁场力的最大功率.(轨道

摩擦不计)

【解析】 由v 2t -v 20=2as ,代入数据,

解得a =1.8×105 m/s 2.

由F=ma,F=BIl联立,代入数据,解得B=10 T,

而P=F·v,解得P=2.16×106 W.

【答案】10 T 2.16×106 W

思想方法系列(九)判断通电导体运动趋势的方法

1.判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的思路

(1)首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况;

(2)然后利用左手定则准确判定导体的受力情况;

(3)进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向.

2.常用判断方法

环形电流小磁针

条形磁铁通电螺线管多个环形电流

导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流,则导线ab受到安培力作用后的运动情况为()

A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管

B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管

C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管

D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管

【解析】解法一:电流元法

由安培定则可判定通电螺线管产生的磁场方向,导线等效为Oa、Ob两电流元,由左手定则可判定两电流元所受安培力的方向,如图所示,所以从上向下看导线逆时针转动,当转

过90°时再用左手定则可判定导线所受磁场力向下,即导线在逆时针转动的同时还要靠近螺线管,D对.

解法二:结论法

结论1:两电流相互平行时无转动趋势,电流方向相同时相互吸引,电流方向相反时相互排斥.

结论2:两电流不平行时,将发生转动,有转到两电流相互平行且方向相同的趋势.通电螺线管上部离导线近,所以只考虑这部分电流与导线的作用,此时螺线管相当于垂直纸面向里的直导线,由结论2可知导线ab受磁场力后(从上向下看)逆时针转动并靠近螺线管,D对.

【答案】 D

例2如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向里的电流,用F表示磁铁对桌面的压力,用F f表示桌面对磁铁的摩擦力,导线中通电后与通电前相比较()

A.F减小,F f=0 B.F减小,F f≠0

C.F增大,F f=0 D.F增大,F f≠0

【解析】(转换研究对象法)如图所示,画出一条通电电流为I的导线所在处的磁铁的磁感线,电流I处的磁场方向水平向左,由左手定则知,电流I受安培力方向竖直向上.根据牛顿第三定律可知,电流对磁铁的反作用力方向竖直向下,所以磁铁对桌面压力增大,因桌面与磁铁间无相对运动趋势,所以桌面对磁铁无摩擦力作用,故正确选项为C.

【答案】 C

[高考真题]

1.(2016·海南卷,8)如图(a)所示,扬声器中有一线圈处于磁场中,当音频电流信号通过线圈时,线圈带动纸盆振动,发出声音.俯视图(b)表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)磁场方向如图中箭头所示,在图(b)中()

A.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里

B.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外

C.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里

D.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外

【解析】将环形导线分割成无限个小段,每一小段看成直导线,当电流沿顺时针方向时,根据左手定则可知,每一小段直导线受到的安培力都是垂直于纸面向外,则线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外,故A错误,B正确;当电流沿逆时针方向时,根据左手定则可知,每一小段直导线受到的安培力都是垂直于纸面向里,则线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里,故D错误,C正确.

【答案】BC

2.(2014·课标卷Ⅰ,15)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是()

A.安培力的方向可以不垂直于直导线

B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向

C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关

D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半

【解析】由左手定则可知,安培力的方向一定与磁场方向和直导线垂直,选项A错、B正确;安培力的大小F=BIL sin θ与直导线和磁场方向的夹角有关,选项C错误;将直导线从中点折成直角,假设原来直导线与磁场方向垂直,若折成直角后一段与磁场仍垂直,另一段与磁场平行,则安培力的大小变为原来的一半,若折成直角后,两段都与磁场垂直,则

安培力的大小变为原来的

2

2.因此安培力大小不一定是原来的一半,选项D错误.

【答案】 B

3.(2015·江苏卷,4)如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度.下列各选项所示的载流线圈匝数相同,边长MN相等,将它们分别挂在天平的右臂下方.线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态.若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是()

【解析】 由题意知,处于磁场中的导体受安培力作用的有效长度越长,根据F =BIL 知受安培力越大,越容易失去平衡,由图知选项A 中导体的有效长度最大,所以A 正确.

【答案】 A

[名校模拟]

4.(2018·梅州月考)如图所示,两个完全相同的通电圆环A 、B 的圆心O 重合、圆面相互垂直放置,通电电流相同,电流方向如图所示,设每个圆环在其圆心O 处独立产生的磁感应强度大小为B 0,则O 处的磁感应强度大小为( )

A .0

B .2B 0 C.2B 0 D .无法确定

【解析】 据安培定则可知,图中A 环在圆心O 处产生的磁感应强度的方向垂直于纸面向里,B 环在圆心O 处产生的磁感应强度的方向竖直向下.据平行四边形定则可知,圆心O 处磁感应强度大小为2B 0.

【答案】 C

5.(2018·湖南长郡中学摸底)如图所示,同一平面内有两根平行的无限长直导线1和2,通有大小相等、方向相反的电流,a 、b 两点与两导线共面,a 点在两导线的中间且与两导线的距离均为r ,b 点在导线2右侧,与导线2的距离也为r .现测得a 点的磁感应强度大小为

B 0,已知距一无限长直导线d 处的磁感应强度大小B =kI d

,其中k 为常量,I 为无限长直导线的电流大小,下列说法正确的是( )

A .b 点的磁感应强度大小为

B 04

B .若去掉导线2,b 点的磁感应强度大小为B 06

C .若将导线1中电流大小变为原来的2倍,b 点的磁感应强度为0

D .若去掉导线2,再将导线1中电流大小变为原来的2倍,a 点的磁感应强度大小仍

为B 0

【解析】 根据B =kI d 可知,a 点的磁感应强度B 0=kI r +kI r =2kI r ,则kI r =12

B 0,根据安培定则,此时b 点磁感应强度为B b =kI r -kI 3r =2kI 3r =13

B 0,方向垂直于纸面向外,故选项A 错误;若去掉导线2,b 点的磁感应强度大小为B b ′=kI 3r =16

B 0,故选项B 正确;若将导线1中的电流大小变为原来的2倍,b 点的磁感应强度为B b ″=kI r -2kI 3r =kI 3r =16

B 0,方向垂直于纸面向外,故选项

C 错误;若去掉导线2,再将导线1中电流大小变为原来的2倍,a 点的磁感

应强度大小为B a =2kI r

=B 0,故选项D 正确. 【答案】 BD

6.(2018·安徽四校高三第一次摸底考试)如图所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽l =10 cm ,共N =9匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I =0.10 A(方向如图)时,在天平左、右两边加上质量各为m 1、m 2的砝码,天平平衡.当电流反向(大小不变)时,左边再加上质量为m =4.32 g 的砝码后,天平重新平衡.重力加速度g 取10 m/s 2,由此可知( )

A .磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为0.24 T

B .磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为0.12 T

C .磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为0.24 T

D .磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为0.12 T

【解析】 由题意可知,开始时线圈所受安培力的方向向上,磁场的方向垂直纸面向外,电流反向后,安培力方向也反向,变为竖直向下,相当于右边多了两倍的安培力,则有mg

=2NBIl ,所以B =mg 2NIl =0.004 32×102×9×0.10×0.10

T =0.24 T ,A 正确. 【答案】 A

课时作业(二十四)

[基础小题练]

1.如图所示,足够长的直线ab 靠近通电螺线管,与螺线管平行.用磁传感器测量ab 上各点的磁感应强度B ,在计算机屏幕上显示的大致图象是( )

【解析】通电螺线管外部中间处的磁感应强度最小,无穷远处磁感应强度为0,所以用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B,在计算机屏幕上显示的大致图象是C.

【答案】 C

2.3条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线搭成一等边三角形,在导线中通过的电流均为I,电流方向如图所示.a、b和c三点分别位于三角形的3个顶角的平分线上,且到相应顶点的距离相等.将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B

3.下列说法正确的是()

A.B1=B2

B.B1=B2=B3

C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外,c处磁场方向垂直于纸面向里

D.a处磁场方向垂直于纸面向外,b和c处磁场方向垂直于纸面向里

【解析】本题要明确3条导线中的电流在a、b、c三点各自产生的磁场的分布情况,要充分利用对称性进行矢量合成.对于a点,由右手螺旋定则可知,两倾斜导线在此处产生的磁感应强度大小相等、方向相反,水平导线在此点产生的磁场方向向外;对于b点,斜向右上方的导线与水平导线在此点产生的磁感应强度大小相等、方向相反,斜向左上方的导线在此点产生的磁场方向向外;对于c点,水平导线在此点产生的磁场方向向里,斜向左上方和斜向右上方的导线在此点产生的磁场方向也向里,则c点合磁场方向向里,且有B3>B1=B2.综上可知A、C正确.

【答案】AC

3.根据磁场对电流产生作用力的原理,人们研制出一种发射炮弹的装置——电磁炮,如图所示,把待发炮弹放置在强磁场中的两平行光滑导轨上,给导轨通以很大的电流,使炮弹沿导轨加速运动,并以某一速度发射出去,现要提高电磁炮的发射速度,你认为下列方案在理论上可行的是()

A .增大电流I 的值

B .增大磁感应强度B 的值

C .增大炮弹的质量

D .改变磁感应强度B 的方向,使之与炮弹滑行方向平行

【解析】 要提高电磁炮的发射速度,需要增加安培力所做的功,由W =Fs 可知,在加速距离不变的情况下可增大安培力,根据F =BIL 知,可以增加磁感应强度B, 增加电流I ,故A 、B 选项正确,C 选项错误;改变磁感应强度B 的方向,使之与炮弹滑行方向平行,安培力减为零,故D 选项错误.

【答案】 AB

4.如图所示,AC 是一个用长为L 的导线弯成的、以O 为圆心的四分之一圆弧,将其放置在与平面AOC 垂直的磁感应强度为B 的匀强磁场中.当在该导线中通以由C 到A ,大小为I 的恒定电流时,该导线受到的安培力的大小和方向是( )

A .BIL ,平行于OC 向左 B.22BIL π

,垂直于AC 的连线指向左下方 C.22BIL π

,平行于OC 向右 D .22BIL ,垂直于AC 的连线指向左下方 【解析】 直导线折成半径为R 的14

圆弧形状,在磁场中的有效长度为2R ,又因为L =14×2πR ,则安培力F =BI ·2R =22BIL π

.安培力的方向与有效长度的直线AC 垂直,根据左手定则可知,安培力的方向垂直于AC 的连线指向左下方,B 正确.

【答案】 B

5.如图所示为航母上电磁弹射装置的等效电路图(俯视图),使用前先给超级电容器C 充电,弹射时,电容器释放储存电能所产生的强大电流经过导体棒EF ,EF 在磁场(方向垂直于纸面向外)作用下加速.则下列说法正确的是( )

A .电源给电容器充电后,M 板带正电

B .导体棒在安培力作用下向右运动

C .超级电容器相当于电源,放电时两端电压不变

D .在电容器放电过程中,电容器电容不断减小

【解析】 电源给电容器充电后,M 板与电源负极相连,带负电,选项A 错误;放电时电流由F 到E ,由左手定则可知,导体棒所受安培力方向向右,导体棒在安培力作用下向右运动,选项B 正确;超级电容器相当于电源,根据Q =CU 可知,放电时两端电压减小,选项C 错误;在电容器放电过程中,电容器电容保持不变,选项D 错误.

【答案】 B

6.如图所示,两平行放置、长度均为L 的直导线a 和b ,放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中,当a 导线通有电流强度为I ,b 导线中通过电流方向相反且电流强度为2I 的电流时,a 导线受到的安培力为F 1,b 导线受到的安培力为F 2,则a 导线的电流在b 导线处产生的磁感应强度大小为( )

A.F 22IL

B .F 1IL C.2F 1-F 22IL D .2F 1-F 2IL

【解析】 a 、b 中电流方向相反,两导线之间的安培力为斥力,设大小为F ,对a 有:F 1=F +BIL ,对b 有:F 2=F +2BIL ,解两式得:F =2F 1-F 2,对于导线b ,F =2F 1-F 2=

B ′·2IL ,解得B ′=2F 1-F 22IL

,C 项正确. 【答案】 C

[创新导向练]

7.科学探究——用磁传感器测量地磁场的磁感应强度

在地球赤道上进行实验时,用磁传感器测得赤道上P 点地磁场磁感应强度大小为B 0.将一条形磁铁固定在P 点附近的水平面上,让N 极指向正北方向,如图所示,此时用磁传感器测得P 点的磁感应强度大小为B 1;现将条形磁铁以P 点为轴心在水平面内旋转90°,使其N 极指向正东方向,此时用磁传感器测得P 点的磁感应强度的大小应为(可认为地磁南北

极与地理北、南极重合)()

A.B1-B0B.B1+B0

C.B20+B21D.2B20+B21-2B0B1

【解析】根据题意,赤道上P点地磁场磁感应强度大小为B0,条形磁铁N极指向正北方向时,条形磁铁在P点产生的磁感应强度为B=B1-B0;条形磁铁N极指向正东方向时,其分磁感应强度指向正东方向,此时两个分矢量垂直,故P点的合磁感应强度为B′=B2+B20=2B20+B21-2B0B1,故选D.

【答案】 D

8.电学仪器——磁电式电流表的结构及工作原理

实验室经常使用的电流表是磁电式仪表,这种电流表的构造如图甲所示.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的,当线圈通以如图乙所示的电流时,下列说法正确的是()

A.无论线圈转到什么角度,它的平面始终和磁感线平行

B.线圈转动时,螺旋形弹簧被扭动,阻碍线圈转动

C.当线圈转到图乙所示的位置时,b端受到的安培力方向向上

D.当线圈转到图乙所示的位置时,安培力使线圈沿顺时针方向转动

【解析】因为磁场是均匀辐向分布,所以磁感线始终与线圈平面平行,故A正确;当通电后,处于磁场中的线圈受到安培力作用,使其转动,螺旋形弹簧被扭动,则受到弹簧的阻力,从而阻碍线圈转动,故B正确;由左手定则可判定,当线圈转到题图乙所示的位置时,线圈b端受到的安培力方向向下,a端受到的安培力方向向上,因此安培力使线圈沿顺时针方向转动,故C错误,D正确.

【答案】ABD

9.军事科技——电磁轨道炮的工作原理

电磁轨道炮工作原理如图所示,待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保

持良好接触.电流I 从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回.轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I 成正比.通电弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出.现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的方法是( )

A .只将轨道长度L 变为原来的2倍

B .只将电流I 增加至原来的2倍

C .只将弹体质量减至原来的一半

D .将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L 变为原来的2倍,其他量不变

【解析】 设两轨道间距离为d ,弹体出射速度为v 时,对应的电流为I ,弹体的质量为m ,轨道长度为L .当出射速度为2v 时,对应的电流为I ′,弹体的质量为m ′,轨道长

度为L ′.依题意有B =kI ,F =BId =kI 2d ,由动能定理得FL =12m v 2,即kI 2dL =12

m v 2,同理有kI ′2

dL ′=12m ′(2v )2,两式相比可得I 2Lm ′I ′2L ′m =14,四个选项中只有B 、D 两个选项能使该式成立,故A 、C 错误,B 、D 正确.

【答案】 BD

10.医学科技——电磁泵的工作原理

医生在做手术时,需从血库里取血,为避免感染,都是利用电磁泵从血库里向外抽.如图为一个电磁泵的结构图,长方形导管的左右表面绝缘,上下表面为导体,管长为a ,内壁高为b ,宽为L ,且内壁光滑.将导管放在垂直左右表面向右的匀强磁场中,由于充满导管的血浆中带有正负离子,将上下表面和电源接通,电路中会形成大小为I 的电流,导管的前后两侧便会产生压强差p ,从而将血浆抽出.其中v 为血浆流动方向,若血浆的电阻率为ρ,所加电源的电动势为E ,内阻为r ,匀强磁场的磁感应强度为B ,则( )

A .此装置中血浆的等效电阻为R =ρb aL

B .此装置中血浆受到的安培力大小为F =BIL

C .此装置中血浆受到的安培力大小为F =BIb

D .前后两侧的压强差为p =BI L

【解析】 由电阻定律得,管中血浆的电阻为R =ρb aL

,A 正确;垂直于磁场方向的电流长度为b ,因此电流受到的安培力为F =BIb ,B 错误,C 正确;血浆匀速流动,安培力等

于两侧血浆压力差,即BIb =pLb ,得p =BI L

,D 正确. 【答案】 ACD

[综合提升练]

11.水平放置的光滑金属导轨宽L =0.2 m ,接有电源电动势E =3 V ,电源内阻及导轨电阻不计.匀强磁场竖直向下穿过导轨,磁感应强度B =1 T .导体棒ab 的电阻R =6 Ω,质量m =10 g ,垂直放在导轨上并接触良好,求合上开关的瞬间

(1)金属棒受到安培力的大小和方向;

(2)金属棒的加速度.

【解析】 (1)闭合电键的瞬间,回路中的电流I =E R =36

A =0.5 A ab 棒所受安培力F 安=BIL =0.1 N 由左手定则知方向水平向右.

(2)由牛顿第二定律知a =F 安m

=10 m/s 2方向水平向右. 【答案】 (1)0.1 N 水平向右 (2)10 m/s 2 方向水平向右

12.如图所示,长度L =25 cm 、电阻R 1=3 Ω的金属滑杆ab 的中点连着一劲度系数k =50 N/m 的轻质弹簧(弹簧另一端固定,与滑杆垂直且在同一水平面内),垂直地放置在两根电阻不计、互相平行、宽度为25 cm 的光滑导轨上,有一匀强磁场垂直导轨平面,磁场方向如图所示,电源的电动势E =12 V ,内阻r =1 Ω,定值电阻R 2=2 Ω,闭合开关S ,稳定后弹簧伸长Δx =4 cm ,求:

(1)稳定后滑杆ab 所受安培力的大小F ;

(2)匀强磁场的磁感应强度的大小B .

【解析】 (1)稳定时弹簧弹力大小为F 弹=k Δx ,由平衡条件有F =F 弹,解得F =2 N.

(2)由闭合电路欧姆定律有I =E R 1+R 2+r =123+2+1

A =2 A ,又F =BIL ,解得

B =F IL =

2

T=4 T.

2×0.25

【答案】(1)2 N(2)4 T

物体在恒力作用下的运动

第二课时 物体在恒力作用下的运动 【知识梳理】 1. 举例说明:基本运动形式分类 (1)匀变速直线运动。 (2)匀变速曲线运动。 2.基本运动规律 (1)匀变速直线运动 ①速度公式 ②位移公式 ③v -t 图像表示意义 思考:交点是相遇吗?图中两运动时出发点相同吗? ④带电粒子平行于匀强电场线进入电场中被加速解题方法: (2)匀变速曲线运动 当物体以某一初速度飞出后仅受到与初速度方向垂直且大小和 方向均不变的力的作用时的运动,为匀变速曲线运动。 ①平抛运动运动分析: 水平方向: 竖直方向: 推论:平抛物体任意时刻瞬时时速度方向的反向延长线与初 速度延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移的 。 ②带电粒子在匀强电场中的运动------类平抛运动 如图电压 为U : 求偏转速度和位移: v 1.斜率: 2.截距: 3.与时间轴围成的面积

功能角度求末速度: 先加速再偏转:如示波器,先加速,再电偏转,之后匀速直线运动打在屏幕上,偏移距离 21y y y += 求y 的两种思路: 【考题回放】 1、(08年山东理综】质量为1500kg 的汽车在平直的公路上运动,v-t 图象如图所示.由此可求 ( ) A.前25 s 内汽车的平均速度 B.前l0 s 内汽车的加速度 C.前l0 s 内汽车所受的阻力 D.15~25 s 内合外力对汽车所做的功 2、(2013新课标全国卷Ⅰ·T19)如图,直线a 和曲线b 分别 是在平直 公路上行驶的汽车a 和b 的位置一时间(x-t )图线,由图可知 A.在时刻t 1,a 车追上b 车 B.在时刻t 2,a 、b 两车运动方向相反 C.在t 1到t 2这段时间内,b 车的速率先减少后增加 D.在t 1到t 2这段时间内,b 车的速率一直比a 车大 3.(2012·上海物理)小球每隔0.2s 从同一高度抛出,做初速为6m/s 的竖直上抛运动,设它们在空中不相碰。第1个小球在抛出点以上能遇到的小球个数为,(g 取10m/s 2 ) ( ) A 、三个 B 、四个 C 、五个 D 、六个 4、(2013高考上海物理第19题)如图,轰炸机沿水平方向匀速飞行,到达山坡底端正上方时 释放一颗炸弹,并垂直击中山坡上的目标A 。已知A 点高度为h ,山坡倾角为θ,由此可算出 (A)轰炸机的飞行高度 (B)轰炸机的飞行速度 (C)炸弹的飞行时间 (D)炸弹投出时的动能 【对点演练】 1、(07年山东理综)如图所示,光滑轨道MO 和ON 底端对接且ON =2MO ,M 、N 两点高度相 同。小球自M 点右静止自由滚下,忽略小球经过O 点时的机械能损失,以v 、s 、 a 、E K 分别表示小球的速度、位移、加速度和动能四个物理量的大小。下列图象M N

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)

选修3-1 3.4安培力作用下的平衡问题典型题

安培力作用下的平衡问题 1.一根长为0.2m的金属棒放在倾角为θ=37°的光滑斜面上,并通以I=5 A的电流,方向如图所示.整个装置放在磁感应强度为B=0.6 T、竖直向上的匀强磁场中,金属棒恰能静止在斜面上,则该棒的重力为多少? 变式1:如图所示,两根平行放置的导电轨道,间距为L,倾角为θ,轨道间接有电动势为E(内 阻不计)的电源,整个导轨处在一个竖直向上的匀强磁场中,电阻为R,质量为m的金属杆ab 与轨道垂直放于导电轨道上静止,轨道的摩擦和电阻不计,要使ab杆静止,磁感应强度应多大? 变式2:如图所示,两根平行放置的导电轨道,间距为L,倾角为θ,轨道间接有电动势为E,内阻为r的电源,现将一根质量为m、电阻为R的金属杆ab水平且与轨道垂直放置,金属杆与轨道接触摩擦和电阻均不计,整个装置处在匀强磁场中且ab杆静止在轨道上,求:(1)若磁场方向竖直,则磁感应强度B1是多少? (2)如果通电直导线对轨道无压力,则匀强磁场的磁感应强度的B2是多少?方向如何?(3)若所加匀强磁场的大小和方向可以改变,则磁感应强度B3至少多大?方向如何? 2.在倾角为θ的斜面上,放置一段通有电流强度为I,长度为L,质量为m的导体棒,(通电 方向垂直纸面向里),如图所示。 (1)如斜面光滑,欲使导体棒静止在斜面上,应加匀强磁场,磁场应强度B最小值是多少?(2)如果要求导体棒静止在斜面上且对斜面无压力,则所加匀强磁场磁感应强度又如何?

3.质量为m、长度为L的导体棒MN静止在水平导轨上,通过MN的电流为I,匀强磁场的磁感应强度为B,方向与导轨平面成θ角斜向下,如图所示,求MN棒受到的支持力和摩擦力. 4.如图所示,一段长为1 m、质量为2 kg的通电导体棒悬挂于天花板上.现加一垂直纸面向里的匀强磁场,当通入I=2 A的电流时悬线的张力恰好为零.求 (1)所加匀强磁场的磁感应强度B的大小; (2)如果电流方向不变,通入电流大小变为1 A时,磁感应强度的大小为多少?此时悬 线拉力又为多少? 5.如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ= 37 °,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T、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=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040 kg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R0=2.5 Ω金属导轨电阻不计,取10 m/s2.已知sin 37°=0.60,cos 37°=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. 6.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.另有一金属棒质量m=0.1 kg,电阻R=0.5Ω,它与导轨间的动摩擦因数μ=0.4,靠在导轨的

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 2F . 答:(B) 题号:00212009 分数:3分 难度系数等级:2

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:

专题02恒力作用下的直线运动-电磁学(B)严汉钊

2014届广东理综物理二轮复习系列试卷 专题02恒力作用下的直线运动-电磁学(B) 广州市第44中学严汉钊 一、单项选择题(每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目的要求;每题4分)1.A、B是一条电场线上的两点,若在A点释放一初速为零的电子,电子仅受电场力作用,并沿电场线从A运动到B,其速度随时间变化的规律如图所示.设A、B两点的电场强度分别为E A、E B,电势分别为φA、φB,电子在A、B两点的电势能分别为εA、εB,则( ) O t A.E A= E B B.E A< E B C.εA<εB D.φA>φB 2.(2010,广东东莞)如图所示,一电子束垂直于电场线与磁感线方向入射后偏向A极板,为了使电子束沿射入方向做直线运动,可采用的方法是( ) A.将变阻器滑动头P向右滑动 B.将变阻器滑动头P向左滑动 C.将极板间距离适当减小 D.将极板间距离适当增大 3.如图所示,在平行板电容器与恒压电源保持连接,其P板附近有一电子由静止开始向Q 板运动,则关于电子到达Q板的速率,以下解释正确的是( ) A.与板间距离和加速电压两个因素有关 B.两板间距离越大,加速时间越长,获得速率越大 C.两板距离越小,加速度越大,获得速率越大 D.与板间距离无关,仅与加速电压有关 4 如图所示,A、B两导体板平行放置,在t=0时将电子从A板附近由静止释放(电子的重力忽略不计).分别在A、B两板间加四种电压,它们的U AB—t图线如图所示.其中可能使电子到不了B板的是

二、双项选择题(每小题给出的四个选项中,有两个选项符合题目的要求;每题6分,全选对得6分,只选1个且正确得3分,错选、不选得0分) 5.如图所示,虚线界定的区域内存在电场强度为E 的匀强电场和磁感应强度为B 的匀强磁场.已知从左方水平射入的电子穿过该区域过程中未发生偏转,设电子重力忽略不计,则在这区域中的E 和B 的方向可能是( ) A .E 和 B 都沿水平方向,并与电子运动方向相同 B .E 和B 都沿水平方向,并与电子运动方向相反 C .E 竖直向上,B 垂直纸面向里 D . E 竖直向下,B 垂直纸面向外 6.a 、b 、c 、d 四个带电液滴在如图4所示的匀强电场中,分别水平向左、水平向右、 竖直向上、竖直向下作匀速直线运动,可知 A .a 、b 为同种电荷,c 、d 为异种电荷 B .a 、b 的电势能、机械能均不变 C .c 的电势能减少,机械能增加 D .d 的电势能减少,机械能减少 7.如图所示,悬线下挂着带正电的小球,它的质量为m ,电荷量为q .整个装置处于水平向右的匀强电场中,电场强度为E ,则( ) A .小球平衡时,悬线与竖直方向夹角的正切为tan θ=Eq mg B .若剪断悬线,则小球做曲线运动 C .若剪断悬线,则小球做匀速运动 D .若剪断悬线,则小球做匀加速直线运动 8.如图所示,一带电油滴悬浮在平行板电容器两极板A 、B 之间的P 点,处于静止状态。现将极板A 向下平移一小段距离,但仍在P 点上方,其它条件不变。下列说法中正确的是( ) A .液滴将向下运动 B .液滴将向上运动 C .极板带电荷量将增加 D .极板带电荷量将减少 9.如图所示,某空间存在正交的匀强电磁场,电场方向水平向右,磁场方向垂直纸面向里.一 带负电微粒由a 点以一定初速度进入电磁场,刚好能沿直线ab 斜向上运动,则下列说法正确的是 A .微粒的动能一定增加 B .微粒的动能一定减少 C .微粒的电势能一定减少 D .微粒的机械能一定增加 A a b

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

恒力作用下质点运动的万能公式

恒力作用下质点运动的万能公式 刘 勤 (电子科技大学) 在大学普通物理及中学物理中,平抛运动、斜抛运动与自由落体、竖直上抛运动这些内容是分开的,它们属于比较典型的几种运动。虽然看起来有区别,但是这几种运动之间也有联系,因为它们都是在受到一个恒定的作用力条件下的运动。因此,我们建立了一个在恒力作用下质点运动的模型,在初速度矢量不同时,对应了不同运动。 如图1中所示,物体的初速度为0V ,初速度方向与恒定合外力方向成夹角0θ,物体所受合外力合F 方向竖直向下,设竖直向下方向为y 轴正方向,水平向右为x 轴正方向。 图1 恒力作用下的质点运动示意图 因此,物体在水平方向和竖直方向的速度分量分别为 000000cos .sin .θθV V V V V y x x === 我们可以得到物体运动的总方程 t m F V V y 合+=00cos .θ

2000021.cos .)(.sin .)(t m F t V t S t V t S y x 合+==θθ 其中,)(t S x ,)(t S y 分别表示时刻t 质点在x 轴和y 轴方向的位移。当y S 的值为正,表示物体相对初始位置向y 轴正方向运动;当y S 值为负,表示物体相对初始位置向y 轴负方向运动。 下面我们分几种情况进行讨论: 1,在mg G F ==合的情况下,即质点只受重力作用: (1)当角度00=θ,00=V 时,物体做初速度为0的竖直向下的匀加速直线运动,加速度为g ,即做自由落体运动。 0=x V , gt t m F V y ==合, 222121)(gt t m F t S y ==合 (2)当角度o 900=θ,00>V 时,物体做初速度为0V 的平抛运动。 0V V x =,gt t m F V y ==合,202 1)(.)(gt t S t V t S y x == (3)当角度o o 180900<<θ,00>V 时,物体做初速度为0V 的斜抛运动。 00sin .θV V x =,gt V V y +=00cos .θ200002 1.cos .)(.sin .)(gt t V t S t V t S y x +==θθ (4)当角度o 1800=θ,00>V 时,物体做初速度为0V 的竖直上抛运动。 0=x V ,gt V V y --=0,2021.)(gt t V t S y -= 2,在mg F ≠合的情况下, 分析和求解方法跟前面相同,只需要把重力G 换成合外力,求得加速度即可。前面的

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

《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

9.2安培力作用下导体的运动

9.2安培力作用下导体的平衡、运动和功能问题 考点一: 安培力作用下物体的平衡 1.(多选)如图,在匀强磁场B的区域中有一光滑斜面体,在斜面体上放了一根长为L,质量为m的导线,当通以垂直纸面向里的电流I后,导线恰能保持静止,则磁感应强度B必须满足()【B的最小值和方向】A.B=mgsin θIL,方向垂直纸面向外 B.B=mgcos θIL,方向水平向左 C.B=mgtan θIL,方向竖直向下 D.B=mgIL,方向水平向左 2.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,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.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 3.(多选)如图所示,一根长为L的直导体棒中通以大小为I的电流,静止放在导轨上,垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B,B的方向与竖直方向成θ角。下列说法中正确的是() A.导体棒受到磁场力大小为BLI sin θ B.导体棒对导轨压力大小为mg-BIL sin θ C.导体棒受到导轨摩擦力为μ(mg-BIL sin θ) D.导体棒受到导轨摩擦力为BLI cos θ 4.如图所示,一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上,两导轨平行且间距为L,导轨处在竖直方向的匀强磁场中,当导体棒中通一自右向左的电流I时,导体棒静止在与竖直方向成37°角 的导轨上,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求: (1)磁场的磁感应强度B; (2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小F N. 5.(多选)位于同一水平面上的两根平行导轨,放置在斜向左上方、与水平面成60°角且范围足够大的匀强磁场中,剖面图如图所示,一根通有方向如图所示的恒定电流的金属棒正在导轨上向右做匀速运动,在匀强磁场沿顺时针缓慢转过30°的过程中,金属棒始终保持匀速运动,则磁感应强度B的大小变化可能是() A.始终变大B.始终变小C.先变大后变小D.先变小后变大

力和运动---恒力作用下物体的运动解析

力和运动---恒力作用下物体的运动(一) 力和运动是中学物理学体系的一个重要组成部分。内容以牛顿运动定律为核心,涉及到恒力作用下物体做匀变速直线运动及匀变速曲线运动。运用牛顿第二定律和运动学公式不仅能解答相关的动力学问题,而且能解答带电粒子在电场、磁场、复合场中及通电导体在磁场中的动力学问题等,这些都是高考的热点。 【知识网络】 条件 合外力大小恒定,方向与速度共线 p I E W ma F k ?=?==合合合,, 自由落体 典型运动 竖直上抛 ①是加速度恒定的匀变速运动 运动特征 ②运动轨迹是曲线 匀变速曲线运动 ①平抛运动 典型类型 ②类平抛运动(带电粒子在匀强电场 中的偏转等) 研究方法 运动的合成与分解 【基础再现】 一、匀变速直线运动的规律 (一)分析和计算常用的公式有 v t =v 0+at , s=________ , v t 2-v 02 =_____ , 02t v v s vt t +== (二)匀变速直线运动规律的三个重要推论 1.任意两个连续相等的时间内的位移之差是一个恒量,即1_____n n s s s -?=-= 2.某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度。即0/22 t t v v v v +== 3.某段位移中点的瞬时速度等于初速度0v 和末速度t v 平方和一半的平方根,即恒力作用下物体的 运动 ?????????at v v t +=0as v v t 2202=-?????????2021at t v s +=220t v v v v t =+=2aT s =?????? ???????匀变速直线 运动 ??????????

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

高中物理 第三章 磁场 习题课 磁场的叠加和安培力作用下的力学问题练习(含解析)教科版选修3-1

习题课磁场的叠加和安培力作用下的力学问题 一、单项选择题 1.在磁感应强度大小为B0、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点磁感应强度的值最小 D.b点磁感应强度的值最大 解析:直导线中的电流在圆周上的a、b、c、d各点产生的磁场的方向沿顺时针切线,磁感应强度大小相同,由矢量叠加可知C正确. 答案:C 2.如图,长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60°的 V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应 强度为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时,该V 形通电导线受到的安培力大小为( ) A.0 B.0.5BIl C.BIl D.2BIl 解析:V形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均 为BIl,方向分别垂直于导线斜向上,再由平行四边形定 则可得其合力F=BIl,答案为C. 答案:C 3.一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中,导线上 的电流方向由左向右,如图所示.在导线以其中心点为轴 转动90°的过程中,导线受到的安培力( ) A.大小不变,方向不变 B.由零增大到最大,方向时刻改变 C.由最大减小到零,方向不变 D.由零增大到最大,方向不变 解析:导线转动前,电流方向与磁场方向平行,导线不受安培 力;当导线转过一个小角度后,电流与磁场不再平行,导线受到安培力的作用;当导线转过90°时,电流与磁场垂直,此时导线所受安培力最大.根据左手定则判断知,力的方向始终不变,选项D正确. 答案:D 4.在纸面上有一个等边三角形ABC,顶点处都通有相同电流的三根长直 导线垂直于纸面放置,电流方向如图所示,每根通电导线在三角形的中 点O产生的磁感应强度大小为B0.中心O处磁感应强度的大小为( ) A.0 B.2B0 C.B0 D. 3 2 B0 解析:磁感应强度是矢量,所以三角形的中心O处的磁感应强度就为三 个直线电流在O点产生磁场的合成.本题就是根据直线电流的磁场特点, 把磁场中的这一点O与直线电流所在处的点(或A、或B、或C)的连线为 半径,作此半径的垂线,垂线的方向指向由安培定则所确定的方向.图 中三个磁场方向就是这样确定的,确定直线电流磁场中任何一点的磁场 方向均取此种方法.直线电流的磁场是以直线电流为中心的一组同心 圆,中心O点处三个直线电流的磁场方向如图所示,由于对称性,它们 互成120°角,由于它们的大小相等,均为B0,根据矢量合成的特点,可知它们的合矢量为零.答案:A 5.如图所示,边长为L的等边三角形导体框是由3根电阻为3r的导体棒

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

相关文档
最新文档