山西省康杰中学高中物理 3.4 磁场对通电导线的作力同步练习（打包8套）新人教版选修3-1.zip

1磁场对通电导线的作力概念与规律一、磁场物质性基本性质磁现象的电本质二、磁感应强度（磁通密度）定义式：B=F/IL B=F/qv （注意应用条件）单位：特斯拉，T方向：N 极受力方向，N 极静止时所指的方向，S 极 三、磁感线特点（1）不是客观存在的（2）磁感线的疏密表示 ，某点切线方向表示 （3）磁感线闭合不相交（4）磁通量：描述通过某一平面的磁感线的条数。φ=BS四、几种常见的磁场（用安培定则判断）直线电流的磁场通电螺线管的磁场3、地磁场地磁场与条形磁铁产生磁场类似，不同点 ○ 1地磁场的磁感应强度 B 的水平分量 Bx 总是从地理南极到地理北极，而在竖直方向 By 在南北半球刚好○ 2相反，在南半球竖直向上，北半球竖直向下。五、安培力安培力说明：安培力是带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的宏观表现。大小：F=BIL方向：左手定则判断适用条件：一般只适用与匀强磁场，导线与磁场垂直，L 为导线的等效长度。六、电流表的工作的原理典型例题一、磁场概念例：关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有 [ ]A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质B．磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向C．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止D．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线对应练习1、关于磁场，以下说法正确的是 [ ]A．电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感应强度一定为零B．磁场中某点的磁感强度，根据公式 B=F/BL，它跟 F，B，L 都有关C．磁场中某点的磁感强度的方向垂直于该点的磁场方向D．磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度，即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量2、磁场中某点的磁感应强度的方向 [ ]2A．放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向B．放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向C．放在该点的小磁针静止时 N 极所指的方向D．通过该点磁场线的切线方向3、下列有关磁通量的论述中正确的是 [ ]A．磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大B．磁感强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大C．穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感强度一定为零D．匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，则磁通量越大二、电流的磁效应例：一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行，能使磁针的 S 极转向纸内，如图 1所示，那么这束带电粒子可能是 [ ]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．问左飞行的负离子束三、安培力中 F、B、L 之间的关系例：在图中分别标出磁场中通电导线的电流方向,磁场方向和导线所受磁场力的方向,其中正确的是：对应练习1、在图中，标出了磁场 B 的方向、通电直导线中电流 I 的方向，以及通电直导线所受磁场力 F 的方向，其中正确的是（ ）电流向右2、如图所示的四种情况，通电导线均置于匀强磁场中，其中通电导线不受安培力作用的是3、通电矩形导线框 abcd 与无限长通电直导线 MN 在同一平面内，电流的方向如图所示，ab 边与 MN 平行，关于 MN 的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是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.线框所受安培力的合力朝左 D.线框所受安培力的合力朝右四、磁场的叠加例：如图通电直导线放在磁感应强度为 B 的匀强磁场中其中 c 点的磁感应强度为零则[ ]A a 点的磁感应强度为 2BB 电流方向为垂直纸面向外abcdBFIABIFBIBFCIBFD3C d 点的磁感应强度为 2BD 以上说法都是错误的对应练习1、如图所示,环中电流方向由左向右,且 I1=I2,则圆环中心 O 处的磁场是:Ａ、最大，垂直穿出纸面；Ｂ、最大，垂直穿入纸面；Ｃ、为零； Ｄ、无法确定。2、如图所示，两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线 M 和 N，通有同向等值电流； 沿纸面与直导线 M、N 等距放置的另一根可自由移动的通电导线 ab，则通电导线 ab 在安培力作用下运动的情况是 A.沿纸面逆时针转动B.沿纸面顺时针转动C.a 端转向纸外，b 端转向纸里D.a 端转向纸里，b 端转向纸外 五、磁铁与导线之间的相互作用例：如图 3 所示，条形磁铁放在水平桌面上，其中央正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流， [ ]A．磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用B．磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用C．磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力的作用D．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用对应练习1、如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的左上方固定一直导线，导线与磁场垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则 （ ） A、磁铁对桌面压力增大 B、磁场对桌面压力减小C、桌面对磁铁没有摩擦力 D、桌面对磁铁摩擦力向右2、如图 4 所示，将通电线圈悬挂在磁铁 N 极附近：磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将 [ ]A．转动同时靠近磁铁 B．转动同时离开磁铁C．不转动，只靠近磁铁 D．不转动，只离开磁铁六、导线之间的作用力例：.两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中 AB 固定，CD 可自由活动，当通以如图 1 所示电流后，CD 导线将（ ）A.顺时针方向转动，同时靠近 ABB.逆时针方向转动，同时离开 ABC.顺时针方向转动，同时离开 ABD.逆时针方向转动，同时靠近 AB对应练习1、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，设大小不同方向相同的电流通入两铝环时，则两环的运动情况是( )A.都绕圆柱转动 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.彼此相向运动，电 流小的加速度大2、一个可自由运动的轻线圈 L1 和一个固定的线圈 L2 互相 垂直放置，且两个圆线圈的圆心重合，两线圈通以如图 5 所示的电流方向时，则从左 向右看，线圈 L1 将( )图 1Ｉ １ Ｉ２ Ｏ 图 -54A.不动 B.顺时针转动C.逆时针转动 D.向纸外转动3、一根长直导线穿过载有恒定电流的金属圆环的中心且垂直于环的平面，导线和环的电流方向如图 7 所示，则环受到的磁场力( )A.沿环半径向外 B.沿环半径向内C.水平向左 D.等于零七、磁电式电流表例：下列关于磁电式电流表的说法中不正确的是： （ ）A．磁电式电流表只能测定电流的强弱，不能测定电流的方向；B．其内部的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的；C．磁电式电流表的指针偏转角度的大小与被测电流的大小成正比；D．磁电式电流表的优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱。八、通电导线在斜面上的平衡例：如下图所示，在倾角为 θ 的光滑斜面上有一根水平方向的通电直导线恰好静止不动。已知直导线长为 l，质量为 m，通过的电流为 I，方向如图所示，整个装置处在匀强磁场中，则匀强磁场的磁感强度的最小值 B1 是多少？它的方向是什么？如果还要使静止在斜面上的通电直导线对斜面无压力，则匀强磁场的磁感强度的最小值 B2 是多少？，它的方向是什么？对应练习如图所示，两平行光滑导轨相距为 0.2m，处于一匀强磁场中.金属棒 MN 的质量为 m=10—2㎏，电阻 R=8Ω，水平放置在导轨上并与导轨接触良好.匀强磁场的磁感应强度 B 大小为 0.8T，方向竖直向下.电源电动势 E 为 10V，内阻r=1Ω．当开关 S 闭合时，MN 处于静止状态.(设 θ=45°，g = 10m/s2) 求：（1）金属棒 MN 受到的安培力多大？（2）变阻器 R1 此时的电阻值为多少？图 71磁场对通电导线的作用1．一根通有电流 I 的直铜棒用软导线挂在如图 6 所示匀强磁场中，此时悬线中的张力大于零而小于铜棒的重力．欲使悬线中张力为零，可采用的方法有 A．适当增大电流，方向不变 B．适当减小电流，并使它反向 C．电流大小、方向不变，适当增强磁场 D．使原电流反向，并适当减弱磁场 答：AC 2．如图 7 所示，一金属直杆 MN 两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN 与线圈轴线均处于竖直平面内，为使 MN 垂直纸面向外运动，可以 A．将 a、c 端接在电源正极，b、d 端接在电源负极 B．将 b、d 端接在电源正极，a、c 端接在电源负极 C．将 a、d 端接在电源正极，b、c 端接在电源负极 D．将 a、c 端接在交流电源的一端，b、d 接在交流电源的另一端答：ABD3．如图所示通电闭合线框 abc 处在匀强磁场中，它受到磁场 力的合力：A．方向垂直于 ab 斜向上．B．方向垂直于 ac 斜向上．C．方向垂直于 bc 向下．D．为零．答：D．解析：由力物三角形相似，安培力的合力为零．4．固定直导线 c 垂直纸面，可动导线 ab 通以如图所示方向的 电流，用测力计悬挂在导线 c 的上方．若导线 c 中通以垂直于纸面指向 纸外的电流时，以下判断正确的是：A．导线 b 端转向纸外，同时测力计读数减小．B．导线 a 端转向纸外，同时测力计读数减小．C．导线 b 端转向纸外，同时测力计读数增大；D．导线 a 端转向纸外，同时测力计读数增大．答：D．解析：对导线 C 由安培定则可知，其磁感线对 ab 导线的 a 端是外向下，对 b 端是斜向上，则由左手定则判定 a 端向外转， b 端向里转，同时 ab 受向下方向的磁场力使测力计读数增大．5．如图中 A 为电磁铁， C 为胶木秤盘， A 和 C（包括支架）的总质量为 M， B 为铁片，质量为 m，整个装置用轻绳悬挂于 O 点．当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过 程中，轻绳上拉力 F 的大小为：A． gM．2B． gmMFg)(．C． ．D． )(．答：D．解析：将 AC 看作一个系统，当均静止时，轻绳的拉力 gmMF)(， B 上升过程有向上的加速度，则gmMF)(．6．垂直放在磁场里的通电直导线如图所示，并已标明电流，磁感应强度和安培力这三个物理量中两个物理量的方向，试在图中标出第三个物理量的方向．答：7．画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向．答：8．如图所示，通电导体棒 AC 静止于水平导轨上，棒的质量为 m 长为 l，通过的电流强度为 I，匀强磁场的磁感强度 B 的方向与导轨平面成 θ 角，求 导轨受到3AC 棒的压力和摩擦力各为多大？答： mg－ BIlcosθ， BIlsinθ9．在原子反应堆中抽动液态金属导电液体时，由于不允许机械传动部分 与这些流体相接触，常使用一种电磁泵（图中表示这种电磁泵的结构） ，将导 管置于磁场中，当电流 I 穿过导电液体时，这种导电液体即被驱动，若导管 的内截面积为 ah，磁场区域的宽度为 L，磁感应强度为 B，液体金属穿过磁场 区域的电流为 I，求驱动所产生的压强差是多大？答：Δ p＝ BI/a。解析：电磁泵的原理是：当电流流过液体时，液体即成为载流导体，在 磁场中将受到安培力作用，力的方向由左手定则判定，该力就是驱动液态金属流动的力。由这个驱动力而使金属液体沿流动方向产生压强。液体通电后的情况如图所示，以载流导体为对象，它所受安培力F＝ BIh， 由压强公式 p＝ F/S，且 S＝ ah。联立解得 Δ p＝ BI/a。NSLIhav1磁场对通电导线的作用力1．关于安培力的说法中正确的是【 】A. 通电导线在磁场中一定受安培力的作用B. 安培力的大小与磁感应强度成正比，与电流成正比，而与其他量无关C. 安培力的方向总是垂直于磁场和通电导线所构成的平面D. 安培力的方向不一定垂直于通电直导线2．下图所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导线不受安培力的是【 】3．如图 3-4-5 所示，一根质量为 m 的金属棒 AC 用软线悬挂在磁感强度为 B 的匀强磁场中，通入A→C 方向的电流时，悬线张力不为零，欲使悬线张力为零，可以采用的办法是【 】(A)不改变电流和磁场方向，适当增大电流(B)只改变电流方向，并适当减小电流(C)不改变磁场和电流方向，适当减小磁感强度(D)同时改变磁场方向，并适当增大磁感强度4．一根长直导线穿过载流金属环中心且垂直与金属环的平面，导 线和环中的电流方向如图 3-4-6 所示，那么金属环受的力：【 】A.等于零 B.沿着环半径向外C.向左 D.向右5．如下图所示，一位于 xy 平面内的矩形通电线圈只能绕 ox 轴转动， 线圈的四个边分别与 x、y 轴平行，线圈中电流方向如图，当空间加上如下所述的 哪种磁场时，线圈会转动起来？【 】 A. 方向沿 x 轴的恒定磁场 B. 方向沿 y 轴的恒定磁场C. 方向沿 z 轴的恒定磁场 D. 方向沿 z 轴的变化磁场6．如图 3-4-7 所示的天平可用来测定磁感应强度 B.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为 L，共N 匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流 I(方向如图)时，在天平左、右两边加上质量各为 m１ 、m ２ 的砝码，天平平衡.当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为 m 的砝码后，天平重新平衡.由此可知【 】(A）B 方向垂直纸面向里，大小为(m １ -m２ )g/NI L(B)B 的方向垂直纸面向里，大小为 mg/2NI L(C)B 的方向垂直纸面向外，大小为(m １ -m２ )g/NI L(D)B 的方向垂直纸面向外，大小为 mg/2NI L7．如图 3-4-8 所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正图 3-4-5图 3-4-6图 3-4-72图 3-4-8中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则【 】(A)磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用(B)磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用(C)磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用(D)磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用8．在磁感应强度 B＝0.3T 的匀强磁场中，放置一根长 l＝10cm 的直导线，导线中通过 I＝2A 的电流.求以下情况，导线所受的安培力：(1)导线和磁场方向垂直；(2)导线和磁场方向的夹角为 30°；(3)导线和磁场方向平行.9．在两个倾角均为的光滑斜面上，放有一个相同的金 属棒，分别通以电流 I1和 I2，磁场的磁感应强度大小相同，方向如图 3-4-8 中(a)、(b)所示， 两金属棒均处于平衡状态，则两种情况下的电流强度的比值 I1：I 2为多少？10．如图 3-4-9 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-F211.如图 3-4-10 所示，长为 L 的导 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【 】A．BIL B．BIdcosθ C．BId/sinθ D．BIdsinθ12．应用通电导线在磁场中受力的原理，可以制成灵敏的电流 天平。用电流天平可以测出通电导线在匀强磁场中受力大小，从而求出磁感应强 度。整个装置如图 3-4-11 甲所示，它的横臂 （图 3-4-11 乙）能绕通过 点 O和O的轴自由转动。 轴的左右两侧臂长相等。在轴 的一侧，沿着横臂的边沿固定 一条 U 形绝缘导线，这样在天 平的一端就有了一段短直线 CD，它的长度是 L。天平的另 一端可以悬图 3-4-9图 3-4-11图 3-4-12图 3-4-8图 3-4-103砝码或金属丝等轻小物体。调整天平使它平衡，把有 U 形导线的一端放入待测的磁场中，如图 3-4-12 所示，然后给 U 形导线通电，如果磁场方向和 U 形导*线中的电流方向如图所示，CD 段导线就受到一个向下的安培力，天平因而倾斜，在天平的另一端加上适当的砝码，使天平恢复平衡，设待测的磁感应强度是B，U 形导线中通过的电流强度为 I，砝码的质量为 m，试求出待测的磁感应强度。4参考答案1、C 2、C 3、AD 4、A 5、B 6、B 7、A 8．0.060N 0.030N 0 9、1：cos  10、A 11、C 12． mg/IL1磁场对通电导线的作用力【基础练习】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，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 ID、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，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（ ）A、减少表头线圈的匝数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、F2 B、F1-F2 C、F1+F2 D、2F1-F22二、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。8、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：I2= 。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：⑴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⑵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312、电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982 年，澳大利亚国立大学制成了能把 2.2g 的弹体（包括金属杆 EF 的质量）加速到 10km/s 的电磁炮（常规炮弹的速度约为 2km/s） ，若轨道宽 2m，长为 100m，通以恒定电流 10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？磁场力的最大功率为多大？（不计轨道摩擦）【能力提升】1、在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，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2、质量为 m 的金属导体棒置于倾角为  的导轨上，棒与导轨间的摩擦系数为 ，当导体棒通电时，恰能在导轨上静止，如图所示的四个图中标出了四种可能的匀强磁场的磁感应强度 B 的方向，其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是（ ）3、质量为 m 的一段直导线弯成 N 形后放到光滑水平面上，具 体尺寸如图所示，磁感受应强度为 B 的匀强磁场竖直向下穿过 N 形 导线平面，当 N 形导线通入电流 I 的瞬间，导线的加速度大小为 。44、有一金属棒 ab，质量为 m，电阻不计，可在两条轨道上 滑动，如图所示，轨道间距为 L，其平面与水平面的夹角为 ，置 于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为 B，金属 棒与轨道的最大静磨擦力为其所受重力的 k 倍，回路中电源电 动势为 E，内阻不计，问：滑动变阻器 R 调节在什么阻值范围 内，金属棒能静止在轨道上？1磁场对通电导线的作用力1．如图 3-16 磁场方向竖直向下，通电直导线 ab 由水平位置 1 绕 a 点在竖直平面内转到位置 2，通电导线所受安培力是（ ）A．数值变大、方向不变 B．数值变小、方向不变C．数值不变、方向改变 D．数值、方向均改变2．如图 3-17 所示，对于放在匀强磁场中的通电线圈，下列说法正确的是（ ）A．线圈平面平行磁感线时所受合力为零，合力矩最大B．线圈平面平行磁感线时，所受合力最大，合力矩最大C．线圈平面垂直磁感线时，所受合力为零，合力矩为零D．线圈平面垂直磁感线时，所受合力为零，合力矩最大3.如图 3-18 所示，一根有质量的金属棒 MN，两端用细软导线连接后悬挂于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，可( )A．适当减小磁感应强度B．使磁场反向C．适当增大电流强度D．使电流反向4．如图 3-19 所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为 L，共 N 匝.线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流 I(方向如图 3-19)时，在天平左、右两边加上质量各为 m1、m2 的砝码，天平平衡.当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为 m 的砝码后，天平重新平衡.由此可知( ) A．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m1-m2)g/NILB．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为 mg/2NILC．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m1-m2)g/NILD．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为 mg/2NIL5.如图 3-20 所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线 ab 和 cd，分别通有方向如图的电流，若通电导线 ab 固定不不动，导线 cd 能自由运动，则它的运动情况是( ).A．顺时针转动，同时靠近导线 abB．顺时针转动，同时远离导线 abC．逆时针转动，同时靠近导线 abD．逆时针转动，同时远离导线 ab6.如图 3-21 所示，在条形磁铁 S 极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现( ) A．线圈向磁铁平移B．线圈远离磁铁平移C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁7．如图 3-22 所示，一根长为 0.2m 的金属棒放在倾角为 θ=370 的光滑斜面上，12a b图 3-16BIθ图 3-22O‘O1B图 3-17图 3-18图 3-19图 3-20图 3-212并通以 I=5A 电流，方向如图 9-20 所示，整个装置放在磁感应强度为 B=0.6T，竖直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？8．一只磁电式电流表，线圈长为 2.0cm，宽为 1.0cm，匝数为 250 匝，线圈所在处的均匀辐向分布的磁场的磁感应强度为 0.20T。当通以电流为 0.10mA 时，求：（1）作用在线圈上的安培力的力矩。（2）若线圈每转过 10，螺旋弹簧的旋转力矩就增加 3.3×10-8N·m，则线圈偏转的角度是多少？(提示：螺旋弹簧的旋转力矩与转过的角度成正比)1．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2.赤道上某处有一竖直的避雷针，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力的方向为 ( ) A．正东 B．正南 C．正西 D．正北3.一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，且两个圆线圈的圆心重合，当两线圈都通有如图 3-23 所示方向的电流时，则从左向右看，线圈 L1 将( ) A．不动 B．顺时针转动C．逆时针转动 D．向纸外平动4.质量为 m 的通电细杆 ab 置于倾角为 θ 的导轨上，导轨的宽度为 d，杆 ab 与导轨间的摩擦因数为 μ.有电流时，ab 恰好在导轨上静止，如图 3-24 所示.图(b)中的四个侧视图中，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中杆 ab 与导轨之间的摩擦力可能为零的图是( ). 5.电流表中通以相同的电流时，指针偏转的角度越大，表示电流表的灵敏度越高.下列关于电流表灵敏度的说法中正确的是( ). A．增加电流计中的线圈匝数，可以提高电流表的灵敏度B．增强电流计中永久磁铁的磁性，可以提高电流表的灵敏度C．电流计中通的电流越大，电流表的灵敏度越高D．电流计中通的电流越小，电流表的灵敏度越高6.一条形磁铁静止在斜面上，固定在磁铁中心的竖直上方的水平导线中通有垂直纸面向里的恒定电流，如图 3-25 所示.若将磁铁的 N 极位置与 S 极位置对调后，仍放在斜面上原来的位置，则磁铁对斜面的压力 F 和摩擦力 f 的变化情况分别是( ). A．F 增大，f 减小 B．F 减小，f 增大C．F 与 f 都增大 D．F 与 f 都减小7.如图 3-26 所示，一细导体杆弯成四个拐角均为直角的平面折线，图 3-24图 3-23图 3-25图 3-263其 ab、cd 段长度均为 l1，bc 段长度为 l2.弯杆位于竖直平面内，Oa、dO’段由轴承支撑沿水平放置.整个弯杆置于匀强磁场中，磁场方向竖直向上，磁感应强度为 B.今在导体杆中沿 abcd 通以大小为 I 的电流，此时导体杆受到的安培力对 OO’轴的力矩大小等于________.8．如图 3-27 所示，在同一水平面内的两导轨相互平行，相距为 2m，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为 3.6kg 的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为 5A 时，金属棒作匀速运动；当金属棒中的电流增加到 8A 时，金属棒获得 2m/s2 的加速度，求磁场的磁感应强度为 多大？9．一根丝导线弯成如图 3-28 所示的形状，它的质量为 m，上面水平，长为 L 处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，导线的两端分别插在两个浅水银槽中（刚刚接触水银面） ，且两槽水银与一带开关 S 的电源相连，在 S 接通瞬间，导线会从水银槽里跳出来，设跳起的高度为 h，求通过导线的电量。 （设通电过程中导线受到的安培力远大于重力）10．在原子反应堆中抽动液体时，由于不允许传动的机械部分与这些液体相接触，常使用一种电磁泵，如图 3-29 所示是这种电磁泵的结构，将导管放在磁场中，当电流穿过这种液体时，这种液体就被驱动。（1）试论述这种电磁泵的工作原理。（2）若导体的横截面积为 a×b，磁场的宽度为 L，磁感应强度为 B，液体穿过磁场区域的电流强度为 I，求驱动力造成的压强差。1.如图 3-30 所示，柔软的导线长 0.628m，弯曲地放在光滑水平面上，两端点固定在相距很近的 a、b 两点，匀强磁场的方向竖直向下，磁感应强度 B=2T，当导线中通以图示方向的电流 I=5A 时，导线中的张力为________N. 2.如图 3-31 所示，质量为 60g 的铜棒长为 a=20cm，棒的两端与长为 L=30cm 的细软铜线相连，吊在磁感应强度 B=0.5T、方向竖直向上的匀强磁场中.当棒中通过恒定电流 I 后，铜棒向上摆动，最大偏角 θ=60°，g 取 10m／s2，求:(1)铜棒中电流 I 的大小.(2)铜棒在摆动过程中的最大速率(结果保留一位有效数字). 3．如图 3-32 所示，导体棒 ab 的质量为 m、电阻不计，放置在与水平面夹角为 θ 的倾斜金属导轨上，导轨间距为 d，电阻不计，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为 B，电源的电动势为 E，内阻不计。设导体棒与导轨的动摩擦因数为 μ，且不通电时导体棒不能静止于导轨上，要使导体棒静止在导轨上，变阻器阻值范围应为多大？（设：导体棒受到的滑动摩擦力与最大静摩擦力相等）高考链接LS图 3-28× × × × ×× × × × ×B图 3-27abL IBSN图 3-29abBRθE图 3-32图 3-30图 3-3141.如图 3-33 所示，一金属直杆 MN 两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN 与线圈轴线均处于同一竖直平面内，为使 MN 垂直纸面向外运动，可以( ). A．将 a、c 端接在电源正极，b、d 端接在电源负檄B．将 b、d 端接在电源正极，a、c 端接在电源负极C．将 a、d 端接在电源正极，b、c 端接在电源负极D．将 a、c 端接在交流电源的一端,b、d 接在交流电源的另一端2.如图 3-34 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.F2 B.F1-F2 C.F1＋F2 D.2F1-F23.如图 3-35 所示，金属棒 ab 的质量 m=5g，放置在宽 L=1m、光滑的金属导轨的边缘处，两金属导轨处于水平平面内，该处有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度 B=0.5T.电容器的电容 C=200μF，电源电动势E=16V，导轨平面距地面高度 h=0.8m，g 取 10m／s2.在电键 S 与 1 接通并稳定后，再使它与 2 接通，则金属棒 ab 被抛到 s=0.064m 的地面上，试求此时电容器两端的电压. 磁场对通电导线的作用力1.B 2.AC 3.C 4.AB 5. C 6.D 7.0.8N 8.10-6N·m 3002. A 2.A 3. B 4. AB 5. AB 6. C 7.Bil1l2 8.1.2T9． FBt1=mv-0 Lghmq/210．1）当电流流过液体时，磁场对电流有安培力作用，这个安培力就是液体的驱动力，使液体由外向内运动。2）驱动力即安培力 F=BIb 截面积 S=ab 驱动力造成的压强差 P= aBIbSF提速训练: 1. 1 2． (1) A32(2)1m/s3．当杆有向上运动趋势时，杆所受静摩擦力方向沿斜面向下（如图 9-16 乙） 。 棒静止的临界条件是静摩擦力最大。∵FBcosθ=μ(mgcosθ+FBsinθ)+mgsinθFB= 1RBEdIL∴R1= )cos(sinimgBEd同理：当杆有向下运动趋势时，杆所受静摩擦力方向沿斜面向上（如图 9-16 丙） 。∵FBcosθ+μ(mgcosθ+FBsinθ)=mgsinθFB= 2RBEdIL∴R2= )cos(sinimgBEd∴ R1≤R≤R2。图 3-33图 3-34图 3-355高考链接: 1. ABD 2. A 3．8V1磁场对通电导线的作用力 【典型例题】【例 1】如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流是时，有关直导线运动情况的说法中正确的是（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【解析】用安培定则判断通电蹄形电磁铁的极性，通电直导线在蹄形磁铁的磁场中，它的受力情况用电流无法进行判断，如图所示把直线电流等效为 AO、OO /、O /B 三段，其中 OO/为极短的电流元。画出电磁铁的磁感线，可知 OO/段电流元不受安培力的作用，AO 段受垂直于纸面向外的安培力，O /B 段受一垂直于纸面向里的安培力，故从上往下看，导线以 OO/段为轴逆时针转动。再用特殊位置法，假设导线转过 90°，如图所示，则导线受力的受力方向应竖直向下。实际上导线的运动应是上述两种运动的合成。【答案】C【例 2】一根均匀粗导线的两端用柔软导线拉入电路，用用两根弹簧测力计悬挂起来，使导线 MN 保持水平，如图所示，在导线 MN 处加水平向里的磁场，并通以自 M 向 N 的电流，弹簧测力计的示数为 F，若要使弹簧测力计示数增大，可以采用的做法是（ACD）A、只减小电流 B、只增加电流C、只改变电流方向 D、只改变磁场方向【解析】对通电导体进行受力分析，由左手定则，确定安培力 F 安 方 向向上，如图所示，设弹簧测力计的示数为 T，则有 T+F 安 =mg 即 T=mg-F 安 ， 要使T 增大，方法 1、可使 F 安 减小，F 安 =BIL 可知，通过减小 I，可达到 目的。方法 2、可使 F 安 反向，可通过改变电流方向或改变磁场方向来实现。【答案】A、C、D【例 3】如图所示，在与水平方向成 60°的光滑金属导轨间连一电源，在相距 1m 的平行导轨上放一重力为 3N 的金属棒 ab，棒上通以 3A 的电流，磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止。2求：（1）匀强磁场的磁感应强度 B；（2）ab 棒对导轨的压力。3T 6N 【解析】先将原图改画为侧视图，对导体棒受力分析，如图所示， 导体棒恰好能静止，应有Nx=F 安Ny=G因为 tan60°= yx 所以 F 安 = tan60°Ny= 3G又 F 安 =BIL所以 B= TILG313安导体棒对轨道的压力与轨道对棒的支持力 N 大小相等。N= 60cosyN= 62【基础练习】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，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 ID、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，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34、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（ ）A、减少表头线圈的匝数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。8、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。411、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：⑴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⑵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12、电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982 年，澳大利亚国立大学制成了能把 2.2g 的弹体（包括金属杆 EF 的质量）加速到 10km/s 的电磁炮（常规炮弹的速度约为 2km/s） ，若轨道宽 2m，长为 100m，通以恒定电流 10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？磁场力的最大功率为多大？（不计轨道摩擦）【能力提升】51、在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，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2、质量为 m 的金属导体棒置于倾角为  的导轨上，棒与导轨间的摩擦系数为 ，当导体棒通电时，恰能在导轨上静止，如图所示的四个图中标出了四种可能的匀强磁场的磁感应强度 B 的方向，其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是（ ）3、质量为 m 的一段直导线弯成 N 形后放到光滑水平面上，具 体尺寸如图所示，磁感受应强度为 B 的匀强磁场竖直向下穿过 N 形 导线平面，当 N 形导线通入电流 I 的瞬间，导线的加速度大小为 。4、有一金属棒 ab，质量为 m，电阻不计，可在两条轨道上 滑动，如图所示，轨道间距为 L，其平面与水平面的夹角为 ，置 于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为 B，金属 棒与轨道的最大静磨擦力为其所受重力的 k 倍，回路中电源电 动势为 E，内阻不计，问：滑动变阻器 R 调节在什么阻值范围 内，金属棒能静止在轨道上？答案【基础练习】一、选择题：1、B 2、B 3、D 4、AC 5、C 6、A二、填空题：67、略 8、2 2 0.15 9、 :1cos 三、计算题：10、0.25T 11、垂直于斜面向上， ILmgBin； 水平向左， ILmgB12、55T 1.1×10 7W【能力提升】1、A 2、AC 3、 Il/2 4、 kgEsin≤R≤ kgEsin