1、1新课标高二物理（人教版） 第二章 磁 场第四讲 通电导线在磁场中受到的力（一）1磁场对电流的作用力，称为安培力安培力方向的判定用左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向2通电导线在磁场中所受安培力的大小与磁感应强度大小、电流大小、导线长度、以及电流 I 与 B 的夹角有关，当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线方向垂直时，所受的安培力最大 FILB 。当通电导线与磁感线不垂直时，如图所示，电流方向与磁感线方向成 角，通电导线所受的安培力为 FIBLsin_
2、 。当通电导线与磁感线平行时，所受安培力为 0 。3磁电式电流表：主要构件有蹄形磁铁、圆柱形铁芯、铝框、线圈、转轴、螺旋弹簧、指针、接线柱其工作原理为：当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用由左手定则可以判断，线圈左右两边所受的安培力方向相反，所以架在轴上的线圈就要转动线圈转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就越大，线圈偏转的角度越大，所以从线圈偏转的角度就能判断通过的电流大小；线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随之改变，指针的偏转方向也随之改变1画出图中导线棒 ab 所受的磁场力方向图 3答案 ab 棒所受的磁 场力方向如下图所示2将长度为 20 cm，通有 0.1 A
3、电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度大小为 1 T，试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向解析：由左手定则和安培力的计算公式得：(1)因导线与磁感 线平行，所以导线所受安培力为零；(2)由左手定则知：安培力方向垂直导线水平向右，大小 F2BIL 10.10.2 N0.02 N；(3) 安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小 F3BIL0.02 N.3把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是( D ) A安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C安
4、培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直4关于通电导线所受安培力 F 的方向，磁感应强度 B 的方向和电流 I 的方向之间的关系，下列说法正确的是 ( B )AF、B、I 三者必须保持相互垂直 BF 必须垂直 B、I ，但 B、I 可以不相互垂直CB 必须垂直 F、I，但 F、I 可以不相互垂直 DI 必须垂直 F、B，但 F、B 可以不相互垂直25一根长为 0.2 m、电流为 2 A 的通电导线，放在磁感应强度为 0.5 T 的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是 ( BCD )A0.4 N B0.2 NC0.1 N D0
5、 N6下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是 ( C )7 如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流 I 时，导线的运动情况是( 从上往下看) ( A )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8将长为 1 m 的导线 ac，从中点 b 折成如图 4 所示形状，放入 B0.08 T 的匀强磁场中，abc 平面与磁场垂直，若在导线 abc 中通入 25 A 的直流电，则整根导线所受安培力大小为多少？解析： FIL acB25 0.08 N N32
6、39如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁 N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面当线圈内通入图中所示方向的电流后，判断线圈如何运动答案： 线圈将向磁铁运动10质量为 m 的导体棒 MN 静止于宽度为 L 的水平导轨上，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 角斜向下，如图 7 所示，求 MN 所受的支持力和摩擦力的大小解析： 导体棒 MN 处于平衡状态，注意 题中磁场方向与 MN 是垂直的，作出其侧视图，对 MN 进行受力分析，如 图所示由平衡条件有：FfFsin ，F NFcos mg，其中 FILB解得：F NILBcos mg，F fI
7、LBsin .11如图所示,在与水平方向夹角为 60的光滑金属导轨间有一电源，在相距 1 m 的平行导轨上放一质量为 m=0.3 kg 的金属棒 ab,通以从ba, I=3 A 的电流 ,磁场方向坚直向上 ,这时金属棒恰好静止。求：(1)匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab 棒对导轨的压力(g10 m/s 2)解析： 金属棒 ab 中电流方向由 ba,它所受安培力方向水平向右，(1)ab 棒静止，受力情况如右图所示，沿斜面方向受力平衡，则 mgsin BILcos .B 1.73 T.(2)对导轨的压力为：F NF N 6 N.mgtan 60IL mgcos 6012据报道，最近已研制出一种
8、可以投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示。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。开始时炮弹在导轨的一端，通电流后，炮弹会被磁场力加速，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 w0.10 m，导轨长 L5.0 m，炮弹质量m0.30 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 B2.0 T，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为 v2.010 3 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 FIw B设炮弹的加速度大
9、小为 a，则 有 Fma炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而 v22aL3联立式 代入数据得 I6.010 5 A。新课标高二物理（人教版） 第二章 磁 场第四讲 通电导线在磁场中受到的力（二）1关于安培力、磁感应强度的下列说法，正确的是 ( D )A通电导线不受磁场力作用的地方一定没有磁场B将 I、L 相同的通电导体放在同一匀强磁场的不同位置，受安培力一定相同C磁感线指向磁感应强度减小的方向 D以上说法都不正确2一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电流，方向如下图中箭头所示当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正
10、确的是 ( D )3关于磁电式电流表，下列说法中正确的是 ( BC )A电流表的工作原理是安培力对通电导线的加速作用B电流表的工作原理是安培力对通电导线的转动作用C电流表指针的偏转角与所通电流成正比 D电流表指针的偏转角与所通电流成反比4如图所示，一根有质量的金属棒 MN，两端用细软导线连接后悬于 a、b 两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从 M 流向 N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以 ( C )A适当减小磁感应强度 B使磁场反向C适当增大电流D使电流反向5如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在条形磁铁的左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通
11、以图示方向的电流时 ( C )A磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用B磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用C磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用D磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用6在地球赤道附近地磁场的方向近似为水平向北在一根东西方向水平架设的直流输电导线中，通有自西向东方向的电流由于地磁场的作用，该导线受到安培力的方向为 ( A )A向上 B向下 C向南 D向北7如图所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离其中 AB 固定，CD 能自由活动,当直线电流按图示方向通入两条导线时,导线 CD 将(从纸外向纸内看) （ D ）A顺时针方向转动同时靠近导线 ABB逆
12、时针方向转动同时离开导线 ABC顺时针方向转动同时离开导线 ABD逆时针方向转动同时靠近导线 AB8一个可以自由运动的线圈 L1 和一个固定的线圈 L2 互相绝缘，垂直放置，且两个线圈的圆心重合当两线圈都通过如图所示方向的电流时，则从左向右看，线圈 L1 将 （ C ）A不动B顺时针转动C逆时针转动D向纸外平动9在一根长为 0.2 m 的直导线中通入 2 A 的电流，将导线放在磁感应强度为 0.5 T 的匀强磁场中，则导线受4到的安培力的大小可能是 ( BCD )A0.4 N B0.2 N C0.1 N D010关于磁场对通电直导线的作用力(安培力) ，下列说法中正确的是 ( BCD )A通电
13、直导线在磁场中一定受到安培力的作用B通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直C通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直D通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于 B 和 I 所确定的平面11如图，一段导线 abcd 位于磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里) 垂直线段 ab、bc 和 cd 的长度均为 L，且abcbcd135.流经导线的电流为 I，方向如图中箭头所示导线段 abcd 所受到的磁场的作用力的合力 ( A )A方向沿纸面向上，大小为 ( 1)ILB2B方向沿纸面向上，大小为( 1)ILB2C方向沿纸面向下，大小为( 1)ILB2
14、D方向沿纸面向下，大小为 ( 1)ILB212要想提高磁电式电流表的灵敏度，可采用的办法有 ( ABD )A增加线圈匝数 B增加永久性磁铁的磁感应强度C换用弹性较强的游丝，增大反抗力矩 D增加线圈面积13实验室经常使用的电流表是磁电式电流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若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法中正确的是 ( ABD )A在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行B线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动C当线圈在如图乙所示的位置时，b 端受到的安培力方向向上D当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动14如图所示，ab
15、，cd 为两根相距 2 m 的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，一根质量为3.6 kg 金属棒，当通以 5 A 的电流时，金属棒沿导轨做匀速运动；当金属棒中电流增加到 8 A 时，金属棒能获得 2 m/s2 的加速度，求匀强磁场的磁感应强度的大小解析：金属棒匀速运动时，由平衡条件得出安培力和摩擦力等大反向，即 BI1LF f；金属棒匀加速运 动时，由牛 顿第二定律得出 BI2LF fma，代入数据，两式联立解得 B1.2 T.15如图所示，一劲度系数为 k 的轻质弹簧，下端挂有一匝数为 n 的矩形线框abcd，bc 边长为 l，线框的下半部处在匀强磁场中，磁感应强度大小为 B，方向
16、与线框平面垂直，在图中垂直于纸面向里，线框中通以电流 I，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态现令磁场反向，磁感应强度的大小仍为 B，线框达到新的平衡，在此过程中线框位移的大小 x 为多少？方向如何？解析： 两种情况下安培力方向相反，大小均为 F 安 nBIl，则弹簧弹力的改变量为 F kx2nBIl，所以 x .2nBIlk开始时安培力向上，后来安培力向下，所以线框位移方向向下16 如图所示，光滑的平行导轨倾角为 ，处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，导轨中接入电动势为 E、内阻为 r 的直流电源，电路中有一阻值为 R 的电阻，其余电阻不计，将质量为 m，长度为 L 的导体棒由静止释放，求导
17、体棒在释放瞬间的加速度的大小解析： 画出导体棒侧面受力示意 图如图所示， 导体受重力mg、支持力 FN 和安培力 F 作用，由牛 顿第二定律得mgsin Fcos ma FBIL I ER r5由式可得 agsin BELcos mR r新课标高二物理（人教版） 第二章 磁 场第四讲 通电导线在磁场中受到的力（三）1如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的 S 极向纸内偏转，则这束带电粒子可能是 ( BC )A向右飞行的正离子束B向左飞行的正离子束C向右飞行的负离子束D向左飞行的负离子束2在如图所示的各图中，表示磁场方向、电流方向及导线受力方向的图示正确的是 ( A )3
18、通电矩形线框 abcd 与无限长通电直导线 MN 在同一平面内，电流方向如图所示，ab 边与 MN 平行，关于 MN 的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是 ( BD )A线框有两条边所受的安培力方向相同B线框有两条边所受的安培力大小相同C线框所受的安培力的合力方向向左D线框所受的安培力的合力方向向右4质量为 m，长度为 L 的金属细杆放在倾角为 的斜面上，杆与斜面间的动摩擦因数为 .杆中通有垂直纸面向里的恒定电流整个装置处在如图所示的匀强磁场中，金属杆处于静止状态其中杆与斜面间的摩擦力可能为零的是 ( C )A B C D5在图所示电路中，电池均相同，当开关 S 分别置于 a、b两处时，导线
19、MM与 NN之间的安培力的大小分别为 fa、f b，可判断这两段导线 ( D )A相互吸引，f afb B相互排斥，f afbC相互吸引，f afb D相互排斥，f afb6如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁 N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，则线圈 ( A )A向左运动 B向右运动C静止不动D无法确定7如图所示，原来静止的圆形线圈可以自由移动，在圆形线圈直径 MN 上靠近 N 点放置一根垂直于线圈平面的固定不动的通电直导线，导线中电流 I 从外向里流动。当在圆形线圈中通以逆时针方向的电流 I时，圆形线圈将会 ( D )A受力向左平动
20、 B受力向右平动C受力平衡，不动D以 MN 为轴转动68如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流 I 时，导线的运动情况是(从上往下看)( C )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9通有电流的导线 L1、L 2 处在同一平面(纸面) 内，L 1 是固定的，L 2 可绕垂直纸面的固定转轴 O 转动 (O 为 L2 的中心)，各自的电流方向如图所示下列哪种情况将会发生( D )A因 L2 不受磁场力的作用，故 L2 不动B因 L2 上、下两部分所受的磁场力平衡，
21、故 L2 不动CL 2 绕轴 O 按顺时针方向转动来源:学科网DL 2 绕轴 O 按逆时针方向转动10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地辐向分布的。当线圈通以如图乙所示的稳恒电流（b 端电流流向垂直纸面向内） ，下列说法正确的是（ BCD ）A当线圈在如图乙所示的位置时，b 端受到的安培力方向向上。B线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动。C线圈的框架选择铝质材料，不仅考虑铝的密度小、强度高，更主要的是因为铝框转动时产生涡流，阻碍线圈的转动，这样有利于指针很快地稳定指到读数位置上D由于这种仪表是一种比较精密、容易损坏的仪器，所以在搬
22、动运输这种电流表过程中，应该用导线将图中两接线柱直接连接，这样可以有效的减小线圈产生的摆动，以防止电表受损。11如图所示，导轨间的距离 L0.5 m，B 2 T，ab 棒的质量 m1 kg，物块重 G3 N，ab 棒与导轨间的动摩擦因数 0.2，电源的电动势 E10 V，r0.1 ，导轨的电阻不计，ab 棒电阻也不计，问 R 的取值范围怎样时棒处于静止状态？(g 取 10 m/s2)解析：依据物体平衡条件可得：恰不右滑时：Gmg BLI 10 恰不左滑时：GmgBLI 20依据闭合电路欧姆定律可得：EI 1(R1r ) EI 2(R2r)联立得：R 1BLE/(Gmg)r9.9 联立得：R 2
23、BLE/(Gmg)r1.9 所以 R 的取值范围为：1.9 R9.9 。12如图所示，通电导体棒 ab 质量为 m、长为 L，水平放置在倾角为 的光滑斜面上，通以如图示方向的电流，电流强度为 I，欲使导体棒 ab 静止在斜面上。(1)若磁场方向竖直向上，则磁感应强度 B 为多大？(2)若要求磁感应强度最小，求磁感应强度的大小和方向。解析：(1)对导体棒受力分析如图所示：由平衡条件得 BILmgtan BmgtanIL(2)设安培力方向与斜面夹角为 ，对导体棒受力分析如图所示：由平衡条件得 BILcosmgsin BmgsinILcos当 0时，B最小，其最小值为 B minmgsinIL由于安
24、培力方向平行斜面向上，电流方向垂直纸面向里，由左手定则可判断磁场方向垂直斜面向上。713如图所示，水平放置的两导轨 P、Q 间的距离 L0.5 m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度 B2 T，垂直于导轨放置的 ab 棒的质量 m1 kg，系在 ab 棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量 G3 N 的物块相连已知 ab 棒与导轨间的动摩擦因数 0.2，电源的电动势 E10 V、内阻 r0.1 ，导轨的电阻及 ab 棒的电阻均不计要想 ab 棒处于静止状态，电阻 R 应在哪个范围内取值？(g 取 10 m/s2)解析： 依据物体的平衡条件可得，ab 棒恰不右滑时： GmgBI 1L0ab 棒恰不左滑时： BI2LGmg0依据闭合电路欧姆定律可得：EI 1(R1r) EI 2(R2r) 由以上各式代入数据可解得：R19.9 ，R 21.9 所以 R 的取值范围为：19 R9.9 .
