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1、考点 2 通电导线在磁场中受到的力安培力 考点 2.1 安培力的方向 (1) 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个平面内. 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) 两平行的通电直导线间的安培力:同向电流互相吸引,异向电流互相排斥. (3) 注意问题:磁感线方向不一定垂直于电流方向,但安培力方向一定与磁场方向和电流方向 垂直,即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面. 1.在下图中,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( C )
2、2.画出图中通电直导线A受到的安培力的方向 3.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向 4.一根容易形变的弹性导线,两端固定导线中通有电流,方向如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 ) 5.( 多选 ) 已知质量为m的通电细杆ab与导轨间的摩擦系数为,有电流时,ab恰好在导 轨上静止,如图所示,下图是它的四个侧视图四种可能的匀强磁场方向,其中能使杆ab 与导轨之间摩擦力为零的图是 ( AB ) 6.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 ) A.受到竖直向
3、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 7.在等边三角形的三个顶点a、b、c处,各 有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示过c 点的导线所受安培力的方向( C ) A与ab边平行,竖直向上B与ab边平行,竖直向下 C与ab边垂直,指向左边D与ab边垂直,指向右边 考点 2.2 安培力的大小计算 当磁感应强度B的方向与导线方向成 角时,FILBsin ,这是一般情况下的安培力的表 达式,以下是两种特殊情况: (1) 当磁场与电流垂直时,安培力最大,FmaxILB. (2) 当磁场与电流平行时,安培力等于零. 1.关
4、于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是( B ) A.安培力的方向可以不垂直于直导线 B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半 2.磁场中某区域的磁感线如图所示,则( B ) A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBb C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大 D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小 3.如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的装置图. 实验时,先保持导线通电部分的 长度不变,改变电流的
5、大小;然后保持电流不变,改变导线通电部分的长度. 对该实验, 下列说法正确的是( B ) A.当导线中的电流反向时,导线受到的安培力方向不变 B.保持电流不变,接通“ 1、4”时导线受到的安培力是接通“2、3”时的3 倍 C.保持电流不变,接通“ 1、4”时导线受到的安培力是接通“2、3”时的2 倍 D.接通“ 1、4”,当电流增加为原来的2 倍时,通电导线受到的安培力减半 4.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MN平行关于 MN的磁场对线框的作用力,下列说法正确的是( BD ) 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
6、.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右 5.如图所示为一种自动跳闸的闸刀天关,O是转动轴,A是绝缘手柄,C是闸刀卡口,M、N 接电源线,闸刀处于垂直纸面向里、B1T 的匀强磁场中,CO间距离为10cm,当磁场力 为 0.2N 时,闸刀开关会自动跳开则要使闸刀开关能跳开,CO中通过的电流的大小和方 向为 ( B ) A电流方向CO B电流方向OC C电流大小为1A D电流大小为0.5A 6.如图所示, 在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线,电流强度为I,磁感应强度为B, 求各导线所受到的安培力 FA_ FB_ FC _ FD_ FE_ 【答案】BILcosBIL2
7、BIL2BIR0 7.如图所示,长为 2l的直导线拆成边长相等, 夹角为60的 V 形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B,当在 该导线中通以电流为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为( C ) 8. A0 B0.5BIlCBIlD2BIl 9.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 ) 10. 如图所示,一边长为L、底边BC的电阻RBC是两腰AB、AC的电
8、阻RAB、RAC的两倍 (RBC 2RAB 2RAC) 的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,若通以图示方向的电流,且 已知从B端流入的总电流为I,则金属框受到的总安培力大小为( B ) a) A0 BBILC. 4 3BIL D2BIL 考点 2.3 通电导线在受到安培力作用下的运动判断 电流元法 把整段弯曲导线分为多段直线电流元,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,从而确定导线运动 方向 特殊位 置法 通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时,判断其所受安培力的方 向,从而确定其运动方向 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
9、磁铁或多个环 形电流,反过来等效也成立等效后再确定相互作用情况 结论法 两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势, 同向电流互相吸引, 异向电流互相排斥;两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且 电流方向相同的趋势 转换研究 对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题,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,确定磁体 所受电流磁场的作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向. 1.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,当线圈中通入如图方向的电流后,线圈的运动情况是( A ) A.线圈向左运动 B.
10、线圈向右运动 C.从上往下看顺时针转动 D.从上往下看逆时针转动 2.在稀硫酸溶液中有一浮子,它的上部是一轻金属环,下部是分开的铜片和锌片一开始 金属环如图示放置,松开浮子后,则( A ) A 浮子一直保持静止不动 B 浮子将不停地转动 C 浮子将转过90后再保持静止 D 浮子将转过180后再保持静止 3.法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心,N极向上。一根金属 杆斜插在水银中,杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆 上端相连,与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看,金属杆( D ) A向左摆动 B向右摆动 C顺时针转动 D逆时针转动 4.如图所
11、示,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( C ) 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.如图所示,把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以在 空间自由运动,当导线通以图示方向电流I时,导线的运动情况是( 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 6.如图所示,直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方,如果直导线可以自
12、由 地运动,且通以从a到b的电流,则导线ab受磁场力后的运动情况( D ) A 从上向下看,顺时针转动并靠近螺线管 B 从上向下看,顺时针转动并远离螺线管 C 从上向下看,逆时针转动并远离螺线管 D 从上向下看,逆时针转动并靠近螺线管 7.如图所示,O为圆心,KN和LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧,在O处垂直纸面有一 载流直导线,电流方向垂直纸面向外,用一根导线围成如图KLMN所示的回路,当回路中 沿图示方向通过电流时( 电源未在图中画出) ,此时回路 ( D ) A 将向左平动 B 将向右平动 C 将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动 DKL边将垂直纸面向外运动,MN边垂直纸面向里运动
13、 8.如图所示,水平桌面上放置一根条形磁铁, 磁铁中央正方向上用绝缘弹簧悬挂一水平直导线,并与磁铁垂直当直导线中通入图中 所示方向的电流时,可以判断出( A ) A.弹簧的拉力增大,条形磁铁对桌面的压力减小 B.弹簧的拉力减小,条形磁铁对桌面的压力减小 C.弹簧的拉力增大,条形磁铁对桌面的压力增大 D.弹簧的拉力减小,条形磁铁对桌面的压力增大 9.如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导 线当导线中通以由外向内的电流时磁铁仍然保持静止,则( A ) A 磁铁受到向左的摩擦力,对桌面的压力减小 B 磁铁受到向右的摩擦力,对桌面的压力减小 C 磁铁受到向左的摩擦力
14、,对桌面的压力增大 D 磁铁不受摩擦力,对桌面的压力不变 考点 2.4 通电导线在受到安培力作用下的动力学问题 1.如图所示, 两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为. 整个装置 处于沿竖直方向的匀强磁场中,金属杆ab垂直导轨放置,当金属杆ab中通有从a到b 的恒定电流I时,金属杆ab刚好静止 . 则( A ) A.磁场方向竖直向上 B.磁场方向竖直向下 C.金属杆ab受平行导轨向上的安培力 D.金属杆ab受水平向左的安培力 2.( 多选 ) 电磁轨道炮工作原理如图所示待 发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触电流I从一条轨道流 入,通过导电弹体后从另一条轨
15、道流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场 ( 可视为匀强磁场) ,磁感应强度的大小与I成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的 作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的2 倍,理论上可采用的办法是 ( BD ) 3. A.只将轨道长度L变为原来的2 倍 B.只将电流I增加至原来的2 倍 C.只将弹体质量减至原来的一半 D.将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2 倍,其他量不变 4.( 多选 ) 如图所示, 质量为m、长为L的直导 线用两绝缘细线悬挂于O、O,并处于匀强磁场中,当导线中通以沿x正方向的电流I, 且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为. 则磁感应强度方向和大小可能
16、为( BC ) a) Az正向, mg IL tan By正向, mg IL Cz负向, mg IL tan D沿悬线向上, mg IL sin 5.质量为m、长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上,整个装置处于竖直向上磁 感应强度为B的匀强磁场中,直导体棒中通有恒定电流,平衡时导体棒与圆弧圆心的连 线与竖直方向成60角,其截面图如图所示. 则下列关于导体棒中的电流分析正确的是 ( C ) A.导体棒中电流垂直纸面向外,大小为 3mg BL B.导体棒中电流垂直纸面向外,大小为 3mg 3BL C.导体棒中电流垂直纸面向里,大小为 3mg BL D.导体棒中电流垂直纸面向里,大小为 3m
17、g 3BL 6.如图所示,在倾角为37的光滑斜面上有一根长为0.4m,质量为610 2kg 的通电直导 线,电流I1A,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在 磁感应强度每秒增加0.4T ,方向竖直向上的磁场中,设t0,B0,则需要多长时间斜 面对导线的支持力为零?(g取 10m/s 2) 【答案】 5s 7.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 0.2 ,电源的电动势E10 V 、内阻r 0.1 ,导轨的电阻及ab棒的电阻均不计要想 ab棒处于静止状态,R应在哪个范围内取值?(g取 10 m/s 2 ) 【答案】1.9 R9.9 8.质量为m 0.02kg 的通电细杆ab置于倾角为37的平行放置的导轨上,导轨的宽度 d0.2m,杆ab与导轨间的动摩擦因数0.4 ,磁感应强度B2T 的匀强磁场与导轨平 面垂直且方向向下,如图所示现调节滑动变阻器的触头,试求出为使杆ab静止不动, 通过ab杆的电流范围为多少? 【答案】 0.14AI0.46A
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