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1、磁场对通电导体的作用第一部分：知识点讲解一、安培力1 .安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力.说明：磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用，磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力.实验：注意条件ILB时A:判断受力大小（由偏角大小判断）改变I大小，偏角改变；1大小不变，改变垂直磁场的那部分导线长度；改变B大小.B：F安方向与I方向B方向关系：（改变I方向；改变B方向；同时改变I和B方向）F安方向：安培左手定则，F安作用点在导体棒中心。（通电的闭合导线框受安培力为零）I/B时，F安=0,该处并非不存在磁场。I与B成夹角时，F=BILSin（为磁场方向与电流方向的夹角）。有用
2、结论：“同向电流相互吸引，反向电流相排斥”。不平行时有转运动到方向相同且相互靠近的趋势。2 .安培力的计算公式：F=BILsin0（。是I与B的夹角）；ILB时，即。=900,此时安培力有最大值；公式：F=BILI/B时，即0=0,此时安培力有最小值，F=0;I与B成夹角时，00VBV900时，安培力F介于0和最大值之间.3 .安培力公式的适用条件：公式F=BIL一般适用于匀强磁场中ILB的情况，对于非匀强磁场只是近似适用（如对电流元）但对某些特殊情况仍适用.如图所示，电流I1/I2,如Ii在I2处磁场的磁感应强度为B,则Ii对I2的安培力F=BI2L,方向向左，同理I2对Ii,安培力向右，即
3、同向电流相吸，异向电流相斥.I2根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力.两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律.二、左手定则1 .安培力方向的判断一一左手定则：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向.2 .安培力F的方向：E，（B.和所在的正面即既与磁场方向垂直，.X与通电导线垂直.但.B与I的方向不一定垂直.3 .安培力F、磁感应强度B、电流1三者的关系已知I,B的方向，可惟一确定F的方向；已知F、B
4、的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向；已知F,1的方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定.4 .由于B,I,F的方向关系常是在三维的立体空间，所以求解本部分问题时，应具有较好的空间想象力，要善于把立体图画变成易于分析的平面图，即画成俯视图，剖视图，侧视图等.规律方法I1。安培力的性质和规律；公式F=BIL中L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端.如图所示，甲中：1/J21,乙中：Ld(直径)=2R(半圆环且半径为R)如图所示，弯曲的导线ACD的有效长度为1,等于两端点A、D所连直线的长度，安培力为：F=BI1-XXXXXXX安培力的作用点为磁
5、场中通电导体的几何中心；，安培力做功：做功的结果将电能转化成其它形式的能.f,XXJXXXXX2、安培力作用下物体的运动方向的判断(1)电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断整段电流所受合力方向，最后确定运动方向.(2)特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向，从而确定运动方向.(3)等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析.(4)利用结论法：两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排两电流不平
6、行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势.(5)转换研究对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向.(6)分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤：画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况用左手定则确定各段通电导线所受安培力)据初速方向结合牛顿定律确定导体运动情况(7)磁场对通电线圈的作用：若线圈面积为S,线圈中的电流强度为I,所在磁场的磁感应强度为B,线圈平面跟磁场的夹角为。，则线圈所受磁场的力矩为：M=
7、BIScos。.第二部分：经典例题讲解一.安培力大小和方向基础考察1 .关于通电导线所受安培力F的方向，磁场B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是()A.F、B、I三者必须保持相互垂直B.F必须垂直RI,但日I可以不相互垂直C.B必须垂直F、I,但F、I可以不相互垂直D.I必须垂直F、B,但F、B可以不相互垂直2 .通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，ab边与MNFF行.关于MN勺磁场对线框的作用力，下列说法正确的是()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等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
8、右3 .在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则此导线（）A.受到竖直向上的安培力B .受到竖直向下的安培力C.受到由南向北的安培力 D .受到由西向东的安培力4 .关于通电导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（）A.安培力的方向就是该处的磁场方向B.安培力的方向一定垂直于磁感线和通电导线所在的平面C.若通电导线所受的安培力为零.则该处的磁感应强度为零D.对给定的通电导线在磁场中某处各种取向中，以导线垂直于磁场时所受的安培力最大5 . 一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示导线上电流由左向右流过.当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90的过程中，导线所受
9、的安培力（）A.大小不变，方向也不变 B .大小由零渐增大，方向随时改变C.大小由零渐增大，方向不变 D .大小由最大渐减小到零，方向不变6 .在匀强磁场中，有一段 5 cm的导线和磁场垂直，当导线通过的电流是1A时，受磁场的作用力是0.1N,那么磁感应强度 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=No二.有效长度的考察1 .如下图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线, B,求各导线所受到的安培力.电流强度为I ,磁感应强度为Fa=X XAX XX X X X aFc=Fd =vrFe=XXX2 .如图所示，长为 L的
10、导线AB放在相互平行的金属导轨上，导轨宽度为d,通过的电流为I ,垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为B,则AB所受的磁场力的大小为（XX XA.BILB.Bldcos0C.Bld/sin0D.Bldsin03 .如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有一段弯成直角的金属导线abc,且ab=bc=Lo,通有电流I,磁场的磁感应强度为B,若要使该导线静止不动，在b点应该施加一个力Fo则F0的方向为三.自由通电导线在磁场中的运动1 .如图所示，长直导线通电为Il,通过通以电流I2环的中心且垂直环平面，当通以图示方向的电流11、I2时，环所受安培力（）A.沿半径方向向里B.沿半径方向向外C.等于零D.
11、水平向左E.水平向右A.水平向左 B.水平向右C.竖直向下D.竖直向上2 .如图所示，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，开关合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是（）3 .如图所示，把一重力不计可自由运动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，当通以图示方向的电流时，导线的运动情况是（从上往下看）（）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4 .把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心，且在线圈平面内。当线圈
12、通以图示方向的电流时线圈将（）A.发生转动，同时靠近磁铁B.发生转动，同时远离磁铁C.不发生转动，只靠近磁铁D.不发生转动，只远离磁铁所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是（）A.都绕圆柱体转动B.彼此相向运动，且具有大小相等的加速度C.彼此相向运动，电流大的加速度大D.彼此背向运动，电流大的加速度大6 . 一根用导线绕制的螺线管， 水平放置, A.伸长B.缩短7 .如图所示，在匀强磁场中有一矩形线圈, 发生转动，转动方向是A. ab边转向纸外，cd边转向纸内C. ad边转向纸内，cd边转向纸外在通电的瞬间，可能发生的情况是（）C.弯曲D.转动它的平面与磁场平行，在磁场作用下B. ab边转向
13、纸内，cd边转向纸外D. ad边转向纸外，cd边转向纸内5 .两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图8 .如图所示，匀强磁场中有一通以方向如图的稳定电流的矩形线abcd,可绕其中心轴比/转动，则在转动过程中（）A. ab和cd两边始终无磁场力作用。B. ab和cd两边所受磁场力大小和方向在转动过程中不断变化C.线圈在磁场力作用下转动过程中合力始终不为零D. ab、cd两边受到和磁场力的大小和方向在转动过程中始终保持不变9 .如下面六幅图所示，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。Aj|fp-10.两条导线互相
14、垂直，如图所示，但相隔一段较小的距离，其中一条CD能自由转动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，CD#线将A.逆时针方向转动，同时靠近导线ABB.顺时针方向转动，同时靠近导线ABC.逆时针方向转动，同时离开导线ABAB是固定的，另一条4)(5)ABD.顺时针方向转动，同时离开导线四.通电导体在安培力下的平衡L,质量为1 .如图所示，在倾角为0的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是A.B=mgtan0/IL,方向垂直斜面向下B.B=mgtan0/IL,方向竖直向下C.B=mJIL,方向水平向左D.
15、B=mgcos6/IL,方向水平向2 .质量为m,长为L的的金属棒ab用两根细金属丝悬挂在绝缘架MNTT面，整个装置处在竖直方向的匀强磁场中，当金属棒通以由a向b的电流I后，将离开原位置向前偏转a角而重新平衡，如图。求磁感应强度B的方向和大小。3 .如图所示，电源电动势为E=2M内阻r=0.5Q,竖直导轨电阻可以忽略不计，金属棒的质量m=0.1kg,电阻R=0.5Q,有效长度为0.2m,靠在导轨的外面，它与导轨间的最大静摩擦力是其之间正压力的0.5倍。为使金属棒静止，我们施一与纸面夹角为37。且与金属棒垂直向里的匀强磁场，求：（1）磁场是斜向上还是斜向下？（2）B的范围是多少？4 .如右图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L=0.5m,垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B=2T,
