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1、习题课习题课1、安培力的大小：、安培力的大小：2、安培力的方向、安培力的方向左手定那左手定那么么1 当当IB时时， 2 当当IB时时，3 当当I 与与B 有有夹夹角角 时时, 回想回想安培力的方向跟磁安培力的方向跟磁场方向垂直方向垂直FB，安培力的方向跟安培力的方向跟电流方向垂直流方向垂直FI，安培力的方向垂直于磁感安培力的方向垂直于磁感线和通和通电导线所所在的平面，在的平面， 即：即：F安安BI平面平面F =ILBF = 0F =ILB sin 【例】画出【例】画出【例】画出【例】画出图图图图中通中通中通中通电导线电导线电导线电导线棒所受安培力的方向。棒所受安培力的方向。棒所受安培力的方向。
2、棒所受安培力的方向。【留意】安培力的方向永【留意】安培力的方向永【留意】安培力的方向永【留意】安培力的方向永远远远远与与与与导线导线导线导线垂直。垂直。垂直。垂直。思索与思索与讨论 我们曾提到两条相互平行的通电直导线,当通以同向电流时相互吸引，而通以反向电流时会相互排斥，试用刚学的知识解释。A AB BC CD DA A的磁的磁的磁的磁场场场场F F安安安安A A对对对对B BC C的磁的磁的磁的磁场场场场F F安安安安C C对对对对D DF F安安安安B B对对对对A AF F安安安安D D对对对对C CB B的磁的磁的磁的磁场场场场D D的磁的磁的磁的磁场场场场L LF=BILF=BIL中
3、的中的L为为有效有效长长度度L LL LL L思索与思索与讨论试指出下述各指出下述各图中的安培力的大小。中的安培力的大小。 1.通通电电矩矩形形导导线线框框abcd与与无无限限长长通通电电直直导导线线MN在在同同一一平平面面内内，电电流流方方向向如如下下图图，ab边边与与NM平平行行。关关于于MN的的磁磁场场对线框的作用，以下表达正确的选项是对线框的作用，以下表达正确的选项是 MNabcdI1I2A.线框有两条边所受的安培力线框有两条边所受的安培力方向一样方向一样B.线框有两条边所受的安培力线框有两条边所受的安培力大小一样大小一样C.线框所受安培力的合力朝左线框所受安培力的合力朝左D.线框所受
4、安培力的合力为零线框所受安培力的合力为零BC课堂堂练习2.2.如下图，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地如下图，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入程度方向垂直纸面各里的匀强磁坚直向下放入程度方向垂直纸面各里的匀强磁场中场中, ,那么在通电圆环完全进入磁场的过程中那么在通电圆环完全进入磁场的过程中, ,所受的安培力大小变化是所受的安培力大小变化是( )( )A.逐渐变大逐渐变大B.先变大后变小先变大后变小C.逐渐变小逐渐变小D.先变小后变大先变小后变大BIB课堂堂练习3.3.3.3.把一个可以把一个可以把一个可以把一个可以绕绕程度程度程度程度轴转动轴转动的的的的铝盘铝盘放在程度方向的匀放在程
5、度方向的匀放在程度方向的匀放在程度方向的匀强强磁磁磁磁场场中，匀中，匀中，匀中，匀强强磁磁磁磁场场的方向与的方向与的方向与的方向与铝盘铝盘平面垂直，平面垂直，平面垂直，平面垂直，盘盘的下的下的下的下边边浸浸浸浸在水在水在水在水银银糟内，将糟内，将糟内，将糟内，将转轴转轴和水和水和水和水银银用用用用导线导线直接直接直接直接连连在在在在电电源的两极源的两极源的两极源的两极上，如下上，如下上，如下上，如下图图，那么以下，那么以下，那么以下，那么以下说说法正确的法正确的法正确的法正确的选项选项是是是是 A A A A、由于磁、由于磁、由于磁、由于磁场对电场对电流的作用，流的作用，流的作用，流的作用，铝
6、盘铝盘将将将将顺时针转动顺时针转动B B B B、由于磁、由于磁、由于磁、由于磁场对电场对电流的作用，流的作用，流的作用，流的作用，铝盘铝盘将逆将逆将逆将逆时针转动时针转动C C C C、将、将、将、将电电源两极源两极源两极源两极对调对调，铝盘铝盘的的的的转动转动方向不会改方向不会改方向不会改方向不会改动动D D D D、将、将、将、将电电流及磁流及磁流及磁流及磁场场方向同方向同方向同方向同时时改改改改 变变，铝盘铝盘的的的的转动转动方向改方向改方向改方向改动动 B课堂堂练习 4.如下图，向一根松弛的导体线圈中通以电流如下图，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会线圈将会 ( )A.纵向收缩
7、纵向收缩,径向膨胀径向膨胀B.纵向伸长纵向伸长,径向膨胀径向膨胀C.纵向伸长纵向伸长,径向收缩径向收缩D.纵向收缩纵向收缩,径向收缩径向收缩纵向纵向A课堂堂练习 5. 5.如如如如下下下下图图，条条条条形形形形磁磁磁磁铁铁放放放放在在在在程程程程度度度度桌桌桌桌面面面面上上上上，在在在在其其其其正正正正中中中中央央央央的的的的上上上上方方方方固固固固定定定定一一一一根根根根直直直直导导线线MNMN，导导线线与与与与磁磁磁磁场场垂垂垂垂直直直直，给给导线导线通以由通以由通以由通以由N N向向向向MM的的的的电电流，那么流，那么流，那么流，那么( )( )A. A. 磁磁磁磁铁对铁对桌面桌面桌面桌
8、面压压力减小，不受桌面的摩擦力作用力减小，不受桌面的摩擦力作用力减小，不受桌面的摩擦力作用力减小，不受桌面的摩擦力作用B. B. 磁磁磁磁铁对铁对桌面的桌面的桌面的桌面的压压力减小，受桌面的摩擦力作用力减小，受桌面的摩擦力作用力减小，受桌面的摩擦力作用力减小，受桌面的摩擦力作用C. C. 磁磁磁磁铁对铁对桌面的桌面的桌面的桌面的压压力增大，受桌面的摩擦力作用力增大，受桌面的摩擦力作用力增大，受桌面的摩擦力作用力增大，受桌面的摩擦力作用D. D. 磁磁磁磁铁对铁对桌面的桌面的桌面的桌面的压压力增大，不受桌面摩擦力作用力增大，不受桌面摩擦力作用力增大，不受桌面摩擦力作用力增大，不受桌面摩擦力作用A
9、课堂堂练习 假设导线放在左侧或右侧情况又如何？6.把把轻质导线圈用圈用细线挂在磁挂在磁铁N极附近极附近,磁磁铁的的轴线穿穿过线圈中心圈中心,且在且在线圈平面内。当圈平面内。当线圈通以圈通以图示方向的示方向的电流流时线圈将圈将 A发生生转动,同同时接近磁接近磁铁 B发生生转动,同同时远离磁离磁铁 C不不发生生转动,只接近磁只接近磁铁 D不不发生生转动,只只远离磁离磁铁SNA微电流元法、特殊位置法、等效法微电流元法、特殊位置法、等效法N NS S7.7.如下如下图，把一重力不，把一重力不计可自在运可自在运动的通的通电导线程度放在蹄形磁程度放在蹄形磁铁磁极的正上方，当通磁极的正上方，当通以以图示方向
10、的示方向的电流流时，导线的运的运动情况是情况是从上往下看从上往下看逆逆时针转动的同的同时向下运向下运动微电流元法、特殊位置法、等效法微电流元法、特殊位置法、等效法 8.两条直导线相互垂直，如下图，但相隔一个小间两条直导线相互垂直，如下图，但相隔一个小间隔，其中一条隔，其中一条AB是固定的，另一条是固定的，另一条CD能自在转动，能自在转动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，当直流电流按图示方向通入两条导线时，CD导线将导线将 A.顺时针方向转动顺时针方向转动,同时接近导线同时接近导线ABB.顺时针方向转动顺时针方向转动,同时分开导线同时分开导线ABC.逆时针方向转动逆时针方向转动,同时分开导线
11、同时分开导线ABD.逆时针方向转动逆时针方向转动,同时接近导线同时接近导线ABABCDIID课堂堂练习9. 9.如如如如图图，固定螺，固定螺，固定螺，固定螺线线管管管管MM右右右右侧侧有一正方形有一正方形有一正方形有一正方形线线框框框框abcdabcd，线线框内通有恒定框内通有恒定框内通有恒定框内通有恒定电电流，其流向流，其流向流，其流向流，其流向为为abcdaabcda，当，当，当，当闭闭合开关合开关合开关合开关S S后，后，后，后，线线框运框运框运框运动动情况情况情况情况应为应为 A Aabab向外，向外，向外，向外，cdcd向里向里向里向里转动转动且向且向且向且向MM靠靠靠靠拢拢B Ba
12、bab向里，向里，向里，向里，cdcd向外向外向外向外转动转动且且且且远远离离离离MMC Cadad向外，向外，向外，向外，bcbc向里向里向里向里转动转动且向且向且向且向MM靠靠靠靠拢拢D Dadad向里，向里，向里，向里，bcbc向外向外向外向外转动转动且且且且远远离离离离MMA课堂堂练习10.如下图，如下图，MN是一条程度放置的固定长直导线是一条程度放置的固定长直导线,导线中通有大小为导线中通有大小为I1,方向如下图的电流方向如下图的电流.P是一个是一个通有电流通有电流I2的的,与与MN共面的金属圆环共面的金属圆环,圆环圆环P在磁在磁场作用下将场作用下将( )A.沿纸面向上运动沿纸面向上
13、运动B.沿纸面向下运动沿纸面向下运动C.上半部垂直纸面向外上半部垂直纸面向外, 下半部垂直纸面向里转动下半部垂直纸面向里转动D.上半部垂直纸面向里上半部垂直纸面向里, 下半部垂直纸面向外转动下半部垂直纸面向外转动MI1PI2NB课堂堂练习 例例.如如图,在在倾角角为的光滑斜面上的光滑斜面上,垂直垂直纸面程度放面程度放置一根置一根长为L、质量量为m的通的通电直直导线,电流方向流方向垂直垂直纸面向里面向里,欲使欲使导线静止在斜面上静止在斜面上,外加匀外加匀强磁磁场,磁感磁感应强度的大小和方向可以是度的大小和方向可以是( )A. B=mgsin/IL，方向垂直斜面向下，方向垂直斜面向下B. B=mg
14、tan/IL ，方向，方向竖竖直向下直向下C. B=mg/IL，方向程度向左，方向程度向左D. B=mgcos/IL，方向程度向左，方向程度向左IABC力力电综合合11.如如图，在在倾角角为30的的斜斜面面上上放放置置两两条条宽L0.5m的的光光滑滑平平行行导轨，将将电源源、滑滑动变阻阻器器用用导线衔接接在在导轨上上，在在导轨上上横横放放一一根根质量量为m0.2kg的的金金属属棒棒ab，电源源电动势E12V，内内阻阻r0.3，磁磁场方方向向垂垂直直轨道道所所在在平平面面，B0.8T。欲欲使使棒棒ab在在轨道道上上坚持持静静止止，滑滑动变阻阻器器的的实践运用践运用电阻阻R= g取取10m/s2，
15、其它，其它电阻不阻不计BmgFNF力力电综合合4.5BE rRa30b301.1.画出画出导线导线所在所在处处的磁的磁场场方向方向2.2.确定确定电电流方向流方向3.3.根据左手定那么确定受安培力的方向根据左手定那么确定受安培力的方向4.4.根据受力情况判根据受力情况判别别运运动动情况情况解解题思思绪2 2两两电流不平行流不平行时，有，有转动到相互平行且到相互平行且 方向一方向一样的的趋势。1 1两两电流相互平行流相互平行时无无转动趋势，同向，同向电流相互吸引，反向流相互吸引，反向电流相互排斥。流相互排斥。NSabdcAB1、如下、如下图，A线圈固定，圈固定，分析分析B线圈的运圈的运动情况。情
16、况。2、如下、如下图，条形磁，条形磁铁固定，分析矩形固定，分析矩形线圈的运圈的运动情况。情况。课堂训练课堂训练1 1、如下图，蹄形磁体用悬线悬于、如下图，蹄形磁体用悬线悬于O O点，在磁铁的正下点，在磁铁的正下方有一程度放置的长直导线，当导线中通以由左向方有一程度放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是: :A A静止不动静止不动B B向纸外平动向纸外平动C CN N极向纸外，极向纸外，S S极向纸内转动极向纸内转动D DN N极向纸内，极向纸内，S S极向纸外转动极向纸外转动C2、电流强度为I的通电导线放置于磁感应强度为B的匀强磁
17、场中，导线所受安培力为F，那么以下说法正是A、匀强磁场中通电导线所受安培力F，磁感应强度B及电流I，三者在方向上一定相互垂直。B、假设I、B方向确定，那么F方向独一确定。C、假设F与B方向确定，那么I方向独一确定。D、假设F与B方向确定，那么I方向不独一确定，但I一定在与F垂直的平面内。E、假设F与I方向确定，那么B方向独一确定。F、假设F与I方向确定，那么B方向不独一确定，但B一定在与F垂直的平面内。BDF3. 3.如下如下如下如下图图的天平可用来的天平可用来的天平可用来的天平可用来测测定磁感定磁感定磁感定磁感应强应强度度度度. .天平的右臂下面天平的右臂下面天平的右臂下面天平的右臂下面挂有
18、一个矩形挂有一个矩形挂有一个矩形挂有一个矩形线线圈，圈，圈，圈，宽为宽为L L，共，共，共，共N N匝匝匝匝. .线线圈的下部圈的下部圈的下部圈的下部悬悬在匀在匀在匀在匀强强磁磁磁磁场场中，磁中，磁中，磁中，磁场场方向垂直方向垂直方向垂直方向垂直纸纸面面面面. .当当当当线线圈中通有圈中通有圈中通有圈中通有电电流流流流I( I(方向方向方向方向如如如如图图) )时时，在天平左、右两，在天平左、右两，在天平左、右两，在天平左、右两边边加上加上加上加上质质量各量各量各量各为为m1m1、m2m2的砝的砝的砝的砝码码，天平平衡，天平平衡，天平平衡，天平平衡. .当当当当电电流反向流反向流反向流反向(
19、(大小不大小不大小不大小不变变) )时时，右，右，右，右边边再加上再加上再加上再加上质质量量量量为为mm的砝的砝的砝的砝码码后，天平重新平后，天平重新平后，天平重新平后，天平重新平衡衡衡衡. .由此可知磁感由此可知磁感由此可知磁感由此可知磁感应强应强度度度度( ( ) )A A、方向垂直、方向垂直、方向垂直、方向垂直纸纸面向里面向里面向里面向里B B、方向垂直、方向垂直、方向垂直、方向垂直纸纸面向外面向外面向外面向外C C、大小、大小、大小、大小为为(m1-m2)g/IL(m1-m2)g/ILD D、大小、大小、大小、大小为为mg/2NILmg/2NILAD4 4、在、在倾斜角斜角为的光滑斜面
20、上的光滑斜面上, ,置一通有置一通有电流流I,I,长为L,L,质 量量为m m的的导体棒。体棒。1 1欲使它静止在斜面欲使它静止在斜面上上, , 外加磁外加磁场的磁感的磁感应强度度B B的最小的最小值为_,_,方向方向_._.mgsin=BILB=mgsin/ILXGNFB2 2欲使它静止在斜面上欲使它静止在斜面上, ,且且对斜面无斜面无压 力力, , 外加磁外加磁场的磁感的磁感应强度度B B的最小的最小值为 _, _, 方向方向_._.mg=BIL B=mg/ILXGFB5.如下如下图，PQ和和MN为程度平行放置的金属程度平行放置的金属导轨，相，相距距L1 mPM间接有一个接有一个电动势为E
21、6 V、内阻、内阻r1 的的电源和一只滑源和一只滑动变阻器阻器导体棒体棒ab跨放在跨放在导轨上，棒的上，棒的质量量为m0.2 kg，棒的中点用，棒的中点用细绳经定滑定滑轮与物体相与物体相连，物体的，物体的质量量M0.3 kg.棒与棒与导轨的的动摩摩擦因数擦因数为0.5.知最大静摩擦力与滑知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，摩擦力相等，导轨与棒的与棒的电阻不阻不计，g取取10 m/s2.匀匀强磁磁场的磁感的磁感应强度度B2 T，方向，方向竖直向下，直向下，为了使物体了使物体坚持静止，持静止，滑滑动变阻器阻器连入入电路的阻路的阻值不能不能够的是的是()A2 B4 C5 D6 D6.如下如下图，在，在竖
22、直向下的匀直向下的匀强磁磁场中，有两中，有两根根竖直放置的平行直放置的平行导轨AB、CD，导轨上放上放有有质量量为m的金属棒的金属棒MN，棒与，棒与导轨间的的动摩摩擦因数擦因数为，现从从t0时辰起，辰起，给棒通以棒通以图示示方向的方向的电流，且流，且电流与流与时间成正比，即成正比，即Ikt，其中，其中k为恒量假恒量假设金属棒与金属棒与导轨一直一直垂直，那么如下垂直，那么如下图的表示棒所受的摩擦力随的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅化的四幅图中，正确的中，正确的选项是是()C7.如下如下图，在磁感，在磁感强度度为2T的匀的匀强磁磁场中中,磁磁场方向方向竖直向直向上。一与程度面成上。一与程度面成
23、37角的角的导电轨道道,轨道上放一可挪道上放一可挪动的的金属杆金属杆ab，电源源电动势为E=10V,内阻内阻r=1,ab长L=0.5m,质量量m为0.2kg,杆与杆与轨道道间的摩擦因数的摩擦因数 =0.5,求接在求接在轨道道中的可中的可变电阻阻R在什么范在什么范围内内, 可使可使ab杆在杆在轨道上道上坚持静持静止止?(杆与杆与轨道的道的电阻不阻不计)BE rRa37b37(1) 物体物体刚刚好不往下滑好不往下滑时时，有，有:mgsin =F1cos+f1N1=mgcos+F1sin式中式中f1=N1解得解得F1=(mgsin-mgcos)/(cos+sin)又有又有: F1=BI1L, 及及
24、E=I1(r+R1)解得解得R1=26.57.如下如下图，在磁感，在磁感强度度为2T的匀的匀强磁磁场中中,磁磁场方向方向竖直向直向上。一与程度面成上。一与程度面成37角的角的导电轨道道,轨道上放一可挪道上放一可挪动的的金属杆金属杆ab，电源源电动势为E=10V,内阻内阻r=1,ab长L=0.5m,质量量m为0.2kg,杆与杆与轨道道间的摩擦因数的摩擦因数 =0.5,求接在求接在轨道道中的可中的可变电阻阻R在什么范在什么范围内内, 可使可使ab杆在杆在轨道上道上坚持静持静止止?(杆与杆与轨道的道的电阻不阻不计)BE rRa37b37(2) 物体物体刚刚好不往上滑好不往上滑时时，有，有:mgsin
25、 +f2=F2cosN2=mgcos+F2sin式中式中f2=N2解得解得F2=(mgsin+mgcos)/(cos-sin)又有又有: F2=BI2L, 及及 E=I2(r+R2)解得解得R2=1.5(1) 物体刚好不往下滑时，有物体刚好不往下滑时，有: R1=26.5所以：所以： 1.5R26.5 在在实验室中，室中，常用到一种常用到一种测电流流强弱和方向的弱和方向的电学学仪器器电流表，它就是流表，它就是根据磁根据磁场对电流作用流作用的安培力制成的。的安培力制成的。三、磁三、磁电式式电流表流表1、磁、磁电电式式电电流表的构造：刻度流表的构造：刻度盘盘、指、指针针、蹄、蹄形磁形磁铁铁、极靴、
26、极靴 软铁软铁制成制成 、螺旋、螺旋弹弹簧、簧、线线圈、圈、圆圆柱形柱形铁铁芯芯 软铁软铁制成制成 。铁芯、芯、线圈和指圈和指针是一个整体可以是一个整体可以转动。.三、磁电式电流表三、磁电式电流表问题电流表中磁流表中磁场分布有何特点呢？分布有何特点呢？ 电流表中磁流表中磁铁与与铁芯之芯之间是均匀是均匀辐向分布的向分布的. . 所所谓均匀均匀辐向分布，就是向分布，就是说一切磁感一切磁感线的延伸的延伸线都都经过铁芯的中心，不芯的中心，不论线圈圈处于什么位置，于什么位置，线圈平面与圈平面与磁感磁感线之之间的的夹角都是零度角都是零度. . 在以在以铁芯芯为中心的中心的圆圈上，圈上，各点的磁感各点的磁感
27、应强度度B B 的大小是相等的的大小是相等的. .该磁磁场并非匀并非匀强磁磁场问题该磁磁场能否匀能否匀强磁磁场？问题该磁磁场的特点？的特点？2、电流表的任务原理、电流表的任务原理 蹄形磁蹄形磁铁和和铁芯芯间的磁的磁场是均匀地是均匀地辐射分布的，不射分布的，不论通通电线圈圈转到什么角度，它的平面都跟磁感到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当平行，当电流流经过线圈圈时线圈上跟圈上跟铁轴平行的两平行的两边都要遭到安培力，都要遭到安培力，这两个力两个力产生的力矩使生的力矩使线圈圈发生生转到，到，线圈圈转动使螺旋使螺旋弹簧被扭簧被扭动，产生一个妨碍生一个妨碍线圈圈转动的力矩，其大小的力矩，其大小随随线圈圈转动的角度增大而的角度增大而增大，当增大，当这种妨碍力矩和种妨碍力矩和安培力安培力产生的使生的使线圈圈转动的力矩相平衡的力矩相平衡时，线圈停圈停顿转动。I1、灵敏度高，可以丈量很弱的、灵敏度高，可以丈量很弱的电电流，但流，但是是绕绕制制线线圈的圈的导线导线很很细细，允，允许经过许经过的的电电流很小；流很小；2、电电流和安培力成正比，所以流和安培力成正比，所以电电流表的流表的刻度是均匀的；刻度是均匀的；3、电电流方向改流方向改动动，安培力方向也改，安培力方向也改动动，线线圈朝相反方向圈朝相反方向转动转动。3、磁、磁电电式式电电流表的特点流表的特点
