第4节磁场对通电导线的作用力

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1、1第 4 节 磁场对通电导线的作用力要点一 磁场对电流作用探秘1磁场对电流作用的研究方法不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况和将要发生的运动，在实际操作过程中往往采用以下几种方法：(1)电流元法把整段导线分为多段直电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线的运动方向(2)等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立2判断安培力的方向应注意的问题在解决有关磁场对电流的作用问题时，能否正确判断安培力的方向

2、是解决问题的关键，在判定安培力的方向时要注意以下两点：(1)安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面(2)在具体判断安培力的方向时，由于受到静电力方向判断方法的影响，有时错误地认为安培力的方向沿着磁场方向为避免这种错误，同学们应该把静电力和安培力进行比较，搞清力的方向与场的方向关系及区别具体问题如下表：静电力 安培力研究对象 点电荷 电流元受力特点 正电荷受力方向与电场方向相同，负 电荷相反 安培力方向与磁场方向和电流方向都 垂直判断方法 结合电场线方向和电荷正、负判断 用左手定则判断一、安培力方向的判断【例 1】 如图 346

3、所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线 MN，电流 I 方向从 M 到 N，绳子的拉力均为 F.为使 F0，可能达到要求的方法是( )图 346A加水平向右的磁场 B加水平向左的磁场C加垂直纸面向里的磁场 D加垂直纸面向外的磁场二、安培力的大小【例 2】 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()A0.4 NB0.2 NC0.1 N D 01.在图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流 I 的方向，以及通电直导线所受安培力 F 的方向，其中正确的是( )2关于磁场对通电直导线的作用力(安培力) ，下列说法中

4、正确的是 ()A通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用2B通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直C通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直D通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由 B 和 I 所确定的平面3.图 347通电直导线 A 与圆形通电导线环 B 固定放置在同一水平面上，通有如图 347 所示的电流时，通电直导线 A 受到水平向_的安培力作用当 A、B 中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线 A 所受到的安培力方向水平向_如图 1 所示，图 1在同一水平面的两导轨相互平行，并在竖直向上的磁场中，一根质量为 3.6 kg、有效长度为 2 m 的

5、金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为 5 A 时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增大到 8 A 时，金属棒能获得 2 m/s2 的加速度则磁场的磁感应强度为多少？拓展探究 如图 2 所示，图 2原来静止的圆形线圈通以逆时针方向的电流 I.在其直径 AB 上靠近 B 点放置一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线，并通以电流 I，方向如图所示在磁场力作用下，圆形线圈将怎样运动？如图 3 所示，图 3一边长为 h 的正方形线圈 A，其中电流 I 大小和方向( 逆时针 )均保持不变，用两条长度恒为 h 的绝缘细绳静止悬挂于水平长直导线 CD 的正下方当导线 CD 中无电流时，两细绳中张力均为 FT

6、；当通过 CD 的电流为 i 时，两细绳中张力均降到 FT(01)；而当 CD上的电流为 i时，两细绳中张力恰好为零已知通电长直导线的磁场中某点的磁感应强度B 与该点到导线的距离 r 成反比由此可知，CD 中的电流方向、CD 中两次通入的电流大小之比 分别为()iiA电流方向向左B电流方向向右C电流大小之比 1ii3D电流大小之比 1ii拓展探究 如图 4 所示，图 4在倾角为 的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为 L，质量为 m 的直导体棒当导体棒中的电流 I 垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度 B 的方向在纸面内由竖直向上逆时针至水平

7、向左的过程中，关于 B 的大小的变化，正确的说法是()A逐渐增大B逐渐减小C先减小后增大 D先增大后减小通电导线在磁场中的平衡问题的解决方法：分析通电导线的受力分析受到的磁场力的方向和大小根据受力平衡列方程式根据平衡条件找出各个力之间的关系，求出相关的物理量. 一、选择题1如图 5 所示，图 5在匀强磁场 B 中，一根粗细均匀的通电导线置于水平桌面上，此时导线对桌面有压力作用，要使导线对桌面的压力为零，下列措施中可行的是( )A增大电流强度 B减小磁感应强度C使电流反向 D使磁场反向2如图 6 所示，图 6A 为一水平放置的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电

8、流方向如图中所示，当圆盘沿图中所示方向高速绕中心轴 OO转动时，通电直导线所受磁场力的方向是( )A竖直向上 B竖直向下C水平向里 D水平向外3.如下所示的四个图中，磁感线方向或平行纸面或垂直纸面，平行于纸面的导体 ab 中4通有 ab 的电流，当将 ab 导体以 a 端为轴，从图示位置逆时针转动 90角(始终在纸面内)的过程中，通电导体所受安培力方向不发生变化的是()4如图 7 所示，图 7两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是()A都绕圆柱转动B以不等的加速度相向运动C以相等的加速度相向运动D以相等的加速度相背运动5.

9、图 8把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端刚好跟杯中的水银面接触，并使它组成如图 8 所示的电路当开关 S 接通后将看到的现象是( )A弹簧向上收缩B弹簧被拉长C弹簧上下跳动D弹簧仍静止不动6如图 9 中所示，在匀强磁场中，有三个通电线圈处于如下图中所示的位置，则( )图 9A三个线圈都可以绕 OO轴转动B只有中的线圈可以绕 OO轴转动C只有中的线圈可以绕 OO轴转动D只有中的线圈可以绕 OO轴转动二、计算论述题58.图 11在倾角为 的光滑斜面上，置一通有电流 I，长为 L，质量为 m 的导体棒，如图。试问：(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度 B 的最小值和方向(2)

10、欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度 B 的大小和方向9如图 12 所示，图 12导轨间的距离 L0.5 m，B2 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，r 0.1 ，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)10如图 13 是导轨式电磁炮实验装置示意图两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块(即实验用弹丸 )，滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源，滑

11、块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为 BkI，比例常量 k2.510 6 T/A.已知两导轨内侧间距 l1.5 cm，滑块的质量 m30 g，滑块沿导轨滑行 x5 m 后获得的发射速度 v3.0 km/s(此过程视为匀加速运动 )图 13(1)求发射过程中电源提供的电流是多大？(2)若电源输出的能量有 4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大？6第四节 磁场对通电导线的作用力同步试题一、选择题：1、关于通电直导线所受的安培力 F、磁感应强度 B 和电流 I 三者方向之间的关系

12、，下列说法中正确的是 （ ）A、F、B、I 的三者必定均相互垂直B、F 必定垂直于 B、I，但 B 不一定垂直于 IC、B 必定垂直于 F、I，但 F 不一定垂直 于 I来源:学_科_网D、I 必定 垂直于 F、B，但 F 不一定垂直于 B2、如图所示，在蹄形磁铁的上方放置一个可以自由运动的通电线圈abcd，最初线圈平面与蹄形磁铁处于同一竖直面内，则通电线圈运动的情况是（ ）A、ab 边转向纸外，cd 边转向纸里，同时向下运动B、ab 边转向纸里，cd 边转向纸外，同时向下运动C、ab 边转向纸外，cd 边转向纸里，同时向上运动D、ab 边转向纸里，cd 边转向纸外，同时向上运动3、如图所示，

13、均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线 A， A 与螺线管垂直，A 导线中的电流方向垂直纸面向里，开关 S 闭合，A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是（ ）A、水平向左 B、水平向右 C、竖直向下 D、竖直向上4、如图所示 ，一根通有电流 I 的直铜棒 MN，用导 线挂在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，此时两根悬线处于紧张状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零（ ）A、适当增大电流 B、使电流反向并适当减小C、保持电流 I 不变，适当增大 B D、使电流 I 反向，适当减小5、一只电压表读数偏小，为纠正这一偏差，可以采取的措施是（ ）来源:学科网A、减少表头线

14、圈的匝数B、增大表内的串联电阻C、增强表头的永久磁铁的磁性D、转紧表内的螺旋弹簧6、如图所示两根平行放置的长直导线 a 和 b 载有大小相同，方向相反的电流，a 受到的磁场力大小为 F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a 受到的磁场力大小变为 F2，则此时 b 受到的磁场力大小变 为（ ）A、F 2 B、F 1-F2 C、F 1+F2 D、2F 1-F2二、填空题：7、如图所示，通有电流的导体 A 可以自由运动，判断导线 A 受安培力的情况及在安培力作用下导线将如何运动。78、在匀强磁场中，有一段 5的导线和磁场垂直，当导线通过的电流是 1A 时，受磁场人作用力是 0.1N，那么磁感

15、应强度 B= T；现将导线长度增大为原来的 3 倍，通过电流减小为原来的一半，那么磁感应强度 B= T，导线受到的安培力 F= N。9、长为 L 的水平通电直导线放在 倾角为 的光滑的斜面上，并处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，若磁场方向竖直向上，则电流为 I1 时导线平衡，若磁场方向垂直于斜面向上，则电流为 I2 时导线平衡，那么样 I1：I 2= 。三、计算题：10、质量为 0.5的金属杆在相距 1m 的水平轨道上与轨道垂直放置金属杆上通以 I=4A 的恒定电流，如图所示，匀强磁场 B 垂直轨道平面，金属杆与轨道间动摩擦因数为 0.2，求匀强磁场的 磁感应强度 B 的大小。11、在倾角为 的光滑斜面上，置一通有电流为 I、长为 L、质量为 m 的导体棒，如图所示，试求：欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度 B 的最小值和方向欲使棒静止在斜面上且 对斜面无压力，应加匀强磁场 B 的最小值和方向 来源:学#科#网 Z#X#X#K12、电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982 年，澳大利