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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_ 。)当通电导
2、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电流的直导线放入一匀强磁场中，
3、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F2BIL1 N N；(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小F3BIL 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
4、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5一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是 ( BCD)A N B NC N D0 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
5、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B 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：FILacB25 N N9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
6、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 ，FNFcos mg，其中FILB解得：FNILBcos mg，FfILBsin .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
7、(g10 m/s2)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 T.(2)对导轨的压力为：FNFN6 N.12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
8、磁感应强度始终为B T，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为v103 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FIwB%设炮弹的加速度大小为a，则有Fma炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而v22aL联立式代入数据得I105 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
9、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，
10、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
11、，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 T的匀强磁场中，则导线受到的安培力的大小可能是 ( BCD )A N B N
12、 C 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)ILBB方向沿纸面向上，大小为
13、(1)ILBC方向沿纸面向下，大小为(1)ILBD方向沿纸面向下，大小为(1)ILB12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
14、圈沿顺时针方向转动14如图所示，ab，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BI1LFf；金属棒匀加速运动时，由牛顿第二定律得出BI2LFfma，代入数据，两式联立解得B 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，方向与线框平面垂直，
15、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Fkx2nBIl，所以x.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
16、(mg、支持力FN和安培力F作用，由牛顿第二定律得mgsin Fcos maFBIL I由式可得agsin 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，A相互吸引，fafb B相互排斥，fafbC相互吸引，fafb
17、D相互排斥，fafb6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 B受力向右平动C受力平衡，不动D以MN为轴转动;8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
18、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、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2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，故L2不动CL2绕轴O按顺时针方向转动DL2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
19、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，电源的电动势E10 V，r ，导轨
20、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：GmgBLI10恰不左滑时：GmgBLI20依据闭合电路欧姆定律可得：EI1(R1r) EI2(R2r)联立得：R1BLE/(Gmg)r 联立得：R2BLE/(Gmg)r 所以R的取值范围为： R 。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
21、示：由平衡条件得 BILmgtan B(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 B当0时，B最小，其最小值为 Bmin由于安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。13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，电源的电动势E10 V、内阻r ，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： GmgBI1L0ab棒恰不左滑时： BI2LGmg0依据闭合电路欧姆定律可得：EI1(R1r) EI2(R2r) 由以上各式代入数据可解得：R1 ，R2 所以R的取值范围为：19 R .
