磁場對通電導(dǎo)線的作用力（原卷版）

1.1磁場對通電導(dǎo)線的作用力基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、安培力的方向1．安培力：通電導(dǎo)線在中受的力．2．左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指，并且都與在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從垂直進(jìn)入，并使四指指向的方向，這時所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向．3．安培力方向與磁場方向、電流方向的關(guān)系：，，即F垂直于B與I所決定的平面．二、安培力的大小1．垂直于磁場B的方向放置的長為l的通電導(dǎo)線，當(dāng)通過的電流為I時，所受安培力為F＝.2．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與電流方向成θ角時，公式F＝.三、磁電式電流表1．原理：安培力與電流的關(guān)系．通電線圈在磁場中受到而偏轉(zhuǎn)，線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，被測電流就越．根據(jù)的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流的方向．2．構(gòu)造：磁體、線圈、螺旋彈簧、指針、極靴．3．特點(diǎn)：極靴與鐵質(zhì)圓柱間的磁場沿方向，線圈無論轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線，且線圈左右兩邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。?．優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可以測出很弱的電流．缺點(diǎn)：線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱．典型例題分析典型例題分析考點(diǎn)一：兩根通電導(dǎo)線之間的作用力方向【例1】在正三角形ABC的三個頂點(diǎn)A、B、C處，各固定有一根垂直于三角形的長直導(dǎo)線，每根導(dǎo)線通有大小相同的恒定電流，電流方向如圖所示，已知導(dǎo)線A受到的安培力大小為F，則導(dǎo)線C受到的安培力（）A．大小為F，方向平行AB向左下B．大小為F，方向平行AB向右上C．大小為，方向垂直AB向右下D．大小為，方向垂直AB向左上【變式練習(xí)】1．如圖所示，兩個完全相同的閉合導(dǎo)線環(huán)掛在光滑絕緣的水平橫桿上，當(dāng)導(dǎo)線環(huán)中通有反向電流后，兩導(dǎo)線環(huán)開始運(yùn)動，以下關(guān)于兩導(dǎo)線環(huán)運(yùn)動情況的說法正確的是（）A．二者相互靠近，各自做勻變速直線運(yùn)動B．二者相互遠(yuǎn)離，各自做加速度減小的直線運(yùn)動C．二者相互靠近，各自做加速度減小的直線運(yùn)動D．二者相互遠(yuǎn)離，各自做加速度增大的直線運(yùn)動2．如圖所示，矩形abcd的邊長bc是ab的2倍，兩細(xì)長直導(dǎo)線通有大小相等、方向相反的電流，垂直穿過矩形平面，與平面交于e、f兩點(diǎn)，其中e、f分別為ad、bc的中點(diǎn)。下列說法正確的是（）A．兩導(dǎo)線間相互吸引B．d點(diǎn)與a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同C．d點(diǎn)與b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同D．d點(diǎn)與c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同考點(diǎn)二：通電導(dǎo)線在磁場中的作用力方向【例2】關(guān)于磁場和磁感線的描述，正確的說法是（）A．磁感線從磁體的N極出發(fā)，終止于S極B．沿磁感線方向，磁場逐漸減弱C．磁感線越密的地方，磁場越強(qiáng)D．磁場的方向就是通電導(dǎo)體在磁場中某點(diǎn)受磁場力的方向【變式練習(xí)】1．如圖所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠圓盤，帶有大量均勻分布的正電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，電流方向已在圖中標(biāo)出。當(dāng)圓盤繞中心軸OO′按圖示方向高速轉(zhuǎn)動時，通電直導(dǎo)線所受安培力的方向是（）A．豎直向上 B．豎直向下 C．水平向外 D．水平向里2．一個條形磁鐵放在桌面上，磁鐵左上方固定一個垂直紙面方向的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中有電流流過時，磁鐵對桌面的壓力減小但仍保持靜止，則下列說法正確的是（

）A．電流方向指向紙面內(nèi)側(cè)，磁鐵受到向左的摩擦力B．電流方向指向紙面內(nèi)側(cè)，磁鐵受到向右的摩擦力C．電流方向指向紙面外側(cè)，磁鐵受到向左的摩擦力D．電流方向指向紙面外側(cè)，磁鐵受到向右的摩擦力考點(diǎn)三：判斷通電直導(dǎo)線在磁場中的運(yùn)動趨勢【例3】在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極，緊貼邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極，并把它們與電池的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體，例如鹽水。如果把玻璃皿放在磁場中，如圖所示，通過所學(xué)的知識可知，當(dāng)接通電源后從上向下看（）A．液體將順時針旋轉(zhuǎn)B．讓蹄形磁鐵翻轉(zhuǎn)，使磁場方向水平，液體的旋轉(zhuǎn)效果不變C．若僅調(diào)換、極位置，液體旋轉(zhuǎn)方向不變D．若僅調(diào)換電源正、負(fù)極位置，液體旋轉(zhuǎn)方向不變【變式練習(xí)】1．如圖所示，一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動且通以由a到b的電流，則關(guān)于導(dǎo)線ab受磁場力后的運(yùn)動情況，下列說法正確的是（）A．從下向上看順時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管B．從下向上看順時針轉(zhuǎn)動并遠(yuǎn)離螺線管C．從下向上看逆時針轉(zhuǎn)動并遠(yuǎn)離螺線管D．從下向上看逆時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管2．如圖所示，將通電直導(dǎo)線AB（電流方向由A到B）用絕緣絲線懸掛在電磁鐵的正上方，直導(dǎo)線水平且可自由轉(zhuǎn)動，則接通開關(guān)S的瞬間（）A．直導(dǎo)線A端向下運(yùn)動，B端向上運(yùn)動B．直導(dǎo)線A端向紙面外運(yùn)動，B端向紙面內(nèi)運(yùn)動C．直導(dǎo)線A、B端都向紙面內(nèi)運(yùn)動D．直導(dǎo)線A、B端都向紙面外運(yùn)動考點(diǎn)四：安培力的計算【例4】一段導(dǎo)線abcde位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向（垂直于紙面向里）垂直。線段ab、bc、cd和de的長度均為L，且，導(dǎo)線ab和de在同一直線上，流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段abcde所受到的磁場的作用力的合力大小為（）A． B． C． D．【變式練習(xí)】1．如圖所示，水平面內(nèi)的平行導(dǎo)軌間距為d，導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面的夾角為。一質(zhì)量為m、長為l的金屬桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，ab中通過的電流為I，ab處于靜止?fàn)顟B(tài)，則ab受到的摩擦力大小為（）A．BId B． C．BIl D．2．下列對磁感線的描述正確的是（）A．由于可以用鐵屑模擬磁場中的磁感線，因此磁感線是真實存在的B．兩個磁場疊加的區(qū)域，磁感線就可能相交C．磁感線上各點(diǎn)的切線方向就是各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向D．磁感線分布越密的地方，同一通電直導(dǎo)線所受的磁場力也越大考點(diǎn)五：計算非直導(dǎo)線的安培力大小【例5】將長度的導(dǎo)線ac從中點(diǎn)b折成如圖所示的形狀，放于的勻強(qiáng)磁場中，abc平面與磁場垂直。若在導(dǎo)線abc中通入的直流電，則整個導(dǎo)線所受安培力的大小為（

）A． B． C．2N D．4N【變式練習(xí)】1．如圖所示，通電折線abc的兩段ab⊥bc（且ab<bc），勻強(qiáng)磁場水平向右，將此通電折線abc放入磁場中，圖中哪種情況其所受安培力最大（

）A． B．C． D．2．如圖所示，“L”型導(dǎo)線abc固定并垂直于磁場放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中、已知ab=bc=l，ab垂直bc。導(dǎo)線通入恒定電流I時，導(dǎo)線abc受到的安培力大小為（

）A．BIl B． C．2BIl D．方法探究方法探究一、安培力的方向1．安培力方向的特點(diǎn)安培力的方向既垂直于電流方向，也垂直于磁場方向，即垂直于電流I和磁場B所決定的平面．(1)當(dāng)電流方向跟磁場方向垂直時，安培力的方向、磁場方向和電流方向兩兩相互垂直．應(yīng)用左手定則判斷時，磁感線從掌心垂直進(jìn)入，拇指、其余四指和磁感線三者兩兩垂直．(2)當(dāng)電流方向跟磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直于電流方向，也垂直于磁場方向．應(yīng)用左手定則判斷時，磁感線斜著穿入掌心．2．判斷安培力方向的步驟(1)明確研究對象；(2)用安培定則或根據(jù)磁體的磁場特征，畫出研究對象所在位置的磁場方向；(3)由左手定則判斷安培力方向．3．應(yīng)用實例應(yīng)用左手定則和安培定則可以判定平行通電直導(dǎo)線間的作用力：同向電流相互吸引，反向電流相互排斥．二、安培力的大小對公式F＝IlBsinθ的理解1．公式F＝IlBsinθ中B對放入的通電導(dǎo)線來說是外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，不必考慮導(dǎo)線自身產(chǎn)生的磁場對外加磁場的影響．2．公式F＝IlBsinθ中θ是B和I方向的夾角(1)當(dāng)θ＝90°時，即B⊥I，sinθ＝1，公式變?yōu)镕＝IlB.(2)當(dāng)θ＝0°時，即B∥I，F(xiàn)＝0.3．公式F＝IlBsinθ中l(wèi)指的是導(dǎo)線在磁場中的“有效長度”，彎曲導(dǎo)線的有效長度l，等于連接兩端點(diǎn)直線的長度；相應(yīng)的電流沿導(dǎo)線由始端流向末端．推論：對任意形狀的閉合平面線圈，當(dāng)線圈平面與磁場方向垂直時，線圈的有效長度l＝0，故通電后線圈在勻強(qiáng)磁場中所受安培力的矢量和一定為零。課后小練課后小練一、單選題1．在磁場中的同一位置放置一根直導(dǎo)線，導(dǎo)線的方向與磁場的方向垂直。先后在導(dǎo)線中通入不同的電流，導(dǎo)線受到的力也不同。導(dǎo)線受到的力的大小F與通入導(dǎo)線的電流I的關(guān)系圖像正確的是（）A． B．C． D．2．如圖所示，用兩根輕彈簧把金屬桿PN水平懸掛起來，放入方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中使其處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)桿中通過由P向N的電流時，在安培力作用下金屬桿開始運(yùn)動的方向是（）A．豎直向上 B．豎直向下C．垂直紙面向里 D．垂直紙面向外3．如圖所示，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點(diǎn)M、N與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為2F，則線框LMN受到的安培力的大小為（）A．2F B．3F C．4F D．04．將一根長為的直導(dǎo)線，從處折成夾角為，將導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線所在平面與磁場垂直，則當(dāng)導(dǎo)線中通以大小為I的電流時，磁場對導(dǎo)線作用力的大小為（

）A． B． C． D．5．如圖所示為電流天平，可用來測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。它的右臂掛著匝數(shù)為n、邊長為l的正方形線圈，線圈的底邊水平。線圈下方的虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與線圈平面垂直。當(dāng)線圈通有圖示方向電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡。然后使電流反向，大小不變，這時需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再次達(dá)到新的平衡。則（）A．虛線框內(nèi)磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B．虛線框內(nèi)磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度C．虛線框內(nèi)磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度D．虛線框內(nèi)磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度6．如圖所示，傾角為的光滑斜面固定在水平地面上，斜面上放置兩根長為L、質(zhì)量為m的平行直導(dǎo)線a、b，兩直導(dǎo)線被斜面上的擋板擋住且處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)給a、b兩直導(dǎo)線通入圖示方向、大小為I的恒定電流，此時撤去直導(dǎo)線b的擋板，直導(dǎo)線b能夠靜止不動。若保留直導(dǎo)線b的擋板，撤去直導(dǎo)線a的擋板，為使直導(dǎo)線a靜止不動，現(xiàn)施加一垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場，則勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為（

）A． B． C． D．7．如圖所示，半徑為R的金屬圓環(huán)用絕緣細(xì)線懸掛于天花板上，金屬圓環(huán)中通以逆時針方向的電流，圖中A、C與圓心O連線的夾角為，只在直線AC上方區(qū)域內(nèi)加一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，金屬圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)時，細(xì)線中的拉力大小為；若只在直線AC下方區(qū)域內(nèi)加與上述相同的磁場，金屬圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)時，細(xì)線中的拉力大小為，則金屬圓環(huán)中的電流大小為（

）A． B． C． D．8．如圖所示，均勻繞制的螺線管水平固定在可轉(zhuǎn)動的圓盤上，在其正中心的上方有一固定的環(huán)形電流A，A與螺線管垂直。A中電流方向為逆時針方向，開關(guān)S閉合瞬間，關(guān)于圓盤的運(yùn)動情況（從上向下觀察），下列說法正確的是（）A．靜止不動 B．順時針轉(zhuǎn)動C．逆時針轉(zhuǎn)動 D．無法確定二、多選題9．如圖所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導(dǎo)軌間接有電源E，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ=30°，金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌與金屬桿接觸良好。整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上時，金屬桿ab剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)，要使金屬桿能沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動，可以采取的措施是（）A．減小磁感應(yīng)強(qiáng)度BB．調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片向下滑動C．減小導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θD．將電源正負(fù)極對調(diào)使金屬桿中的電流方向改變10．如圖所示，條形磁體放在水平桌面上，一根通電直導(dǎo)線由S極的上端平移到N極的上端的過程中，導(dǎo)線保持與磁體垂直，導(dǎo)線的通電方向如圖所示。這個過程中磁體保持靜止，則（）A．磁體受到的摩擦力方向由向左變?yōu)橄蛴褺．磁體受到的摩擦力方向由向右變?yōu)橄蜃驝．磁體對桌面的壓力大小總是大于其重力D．磁體對桌面的壓力大小總是等于其重力11．圖為電流天平，可用來測定磁感應(yīng)強(qiáng)度。天平的右盤掛有一匝數(shù)為N的矩形線圈，線圈的寬度為L，且線圈下端處于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面，調(diào)節(jié)天平平衡，此時左、右兩邊的砝碼質(zhì)量分別為m1、m2。當(dāng)線圈中通有順時針方的電流時發(fā)現(xiàn)天平的左端高右端低在左盤中增加質(zhì)量為△m的砝碼，天平重新平衡，重力加速度大小為g則下列分析正確的是（）A．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里 B．本裝置必須用順時針方向的電流C．可測得 D．可測得三、實驗題12．圖中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向且與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場。現(xiàn)通過測量通電導(dǎo)線在磁場中所受的磁場力，來測量磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。所用部分器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內(nèi)的“U”形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長，E為直流電源，R為電阻箱，A為電流表，S為開關(guān)。此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線。（1）在圖中畫線連接成實驗電路圖______。（2）完成下列主要實驗步驟中的填空。①按圖接線。②保持開關(guān)S斷開，在托盤內(nèi)加入適量細(xì)沙，使D處于平衡狀態(tài)，