安培力典型例题

安培力专题分类训练题型一：电磁场方向的判定1 .⑴•禾U 用右手定则判断电磁场的方向；⑵.注意同一铁芯所绕线圈中的电流方向题1:铁心上有两个线圈，把它们和一个干电池连接起来，已知线圈的电阻比电池的内 阻大得多，如图2所示的图中，哪一种接法铁心的磁性最强（）利用右手定则判断电磁场的方向；整个通电螺线管可分为上下两部分，而上下两个通电螺线管可看作两根条形磁铁; 注意同一铁芯所绕线圈中的电流方向； 中心处的磁场由上下两个通电螺线管的磁场叠加而成； 电子束可看作通电直导线题5：如图所示，通有恒定电流的导线 MN 与闭合金属框共面，第一次将 金属框由I 平移到n 第二次将金属框绕 cd 边翻转到n,设先后两次通过金属 框的磁通量变化分别为厶 0 1和△ 0 2,则（）2.⑴. ⑵.⑶. ⑷. ⑸.题2：如图，在铁环上用绝缘导线缠绕两个相同的线圈a 和b oa 、后通入方向如图的电流 I ，一束电子从纸里经铁环中心射向纸外时（ A.向下题型二磁通量的求解1 .对条形磁铁而言，0总=0内题3：如图，a 、b 、c 三个环，水平套在条形磁铁外面，其中小相同，c 环最大，a 环位于N 极外， 个环的磁通量（ A.C. a 、 a 、b 两环大b 、c 两环均位于条形磁铁中部，则穿过三）c 环最大，a 、b 环相同； b环比c 环大；D.B.三个环相同；b 环比a 环⑵.总的磁通量为各分量的代数和 的绝缘导线，位于同一平面内，围成⑴.磁通量有正负之分； 题4：六根通有等值电流I 四个面积相等的正方形区域，如图所示。

穿过这四个区域的磁通量（ 穿过1、3两个区域的磁通量最小； 穿过4区指向纸里的磁通量最大；2.A. C.1、2、3、）B.穿过2区指向纸外的磁通量最大；D. 穿过2、4两个区域的磁通量最小。

3.⑴.磁通量有正负之分;⑵.求磁通量变化量时，注意“+”、“―”符号a向右偏I I IB. A 0i =A 0 2C. A 0 KA 0 2D. 不能判断题型二：安培力方向的判定1. ⑴•思路的转换：磁铁的受力情况不能直接确定，就先判断通电直导线的受力，再回过头来判断磁铁的受力⑵.从左至右的运动过程中，磁感线的方向不同，导线所受安培力方向 也不同 题6：如图所示，条形磁铁放在桌面上，一根通电直导线由 S 极的上端平移到N 极的上端的过程，导线保持与磁铁垂直，导线中的电流方向向 内.则这个过程中磁铁受到的摩擦力（磁铁保持静止）（）A 为零 B.方向由向左变为向右 C 方向保持不变D.方向由向右变为向左2. ⑴.要判断安培力方向，应先明确它处于谁产生的磁场中；⑵.不知外加磁场方向时， 应分两种情况讨论〈垂直纸面向里和垂直纸面向外两种情况〉⑶.外加匀强磁场后，导线所处的磁场有两个，两个磁场产生两个安培力 题7：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 F i .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 F 2,则此时b 受到的磁场力大小变为（）A.F 2B.F1-F 2C.F 计F 2D.2F1-F 2题型四：运动情况的判定要特别注意二维运动题9：两根相互垂直的异面通电直导线 中AB 固定不动，CD 可自由移动，则 CD 运动的情况是（ A.逆时针转动，同时靠近 AB 3.⑴.通电直导线在周围某一点产生的磁场，与该点和导线的连线垂直；⑵.通电直导线自身产生的磁场对自己不能产生力的作用，⑶.c 点的磁场由导线 a 、b 共同产生，c 点的磁感应强度 B c 由B a 、B b 合成后求得 ⑷.得出B c 的方向后，还要根据左手定则判断安培力的方向 题8：在等边三角形的三个顶点 有大小相同的恒定电流，方向如图。

安培力经典习题2．如图8-1所示，条形磁铁放在桌子上，一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图，则在这个过程中磁铁受到的摩擦力（保持静止）（）A．为零B．方向由左变为向右C．方向保持不变图8-1D．方向由右变为向左3．在赤道上某处有一支避雷针。

当带有负电的乌云经过避雷针上方时，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．正西正南正北4．如图8-2，环形导线和直导线AB相互绝缘，且直导线又紧靠环的直径，若直导线被固定不动，则两者通以图示方向(直线电流向右，环形电流顺时针)的电流后，环形导线的运动情况是（）A．静止不动B．以直导线为轴转动C．向上运动D．向下运动图8-29．（8分）等边三角形的金属框abc，置于垂直纸面指向读者的匀强磁场中，且线框平面与磁感线垂直,方向如图8-7所示，则线框各边所受安培力的方向为垂直于线框各边且指向三角形________（填“外侧”或“内侧”）；线框所受安培力的合力是_________。

11．如图8-9所示，相距20 cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为a=370，上面放着质量为80 g的金属杆ab，整个装置放在B=0.2 T的匀强磁场中．⑴若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在轨道上，必须通以多大的电流？⑵若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流？4．如图所示，两个完全相同的闭合导线环挂在光滑绝缘的水平横杆上，当导线环中通有同向电流时(如图所示)，两导线环的运动情况是( c )第4题图A．互相吸引，电流大的环其加速度也大B．互相排斥，电流小的环其加速度较大C．互相吸引，两环加速度大小相同D．互相排斥，两环加速度大小相同第8题图8．如图所示，质量为m 、长为L 的导体棒电阻为R ，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为E ，内阻不计．匀强磁场的磁感应强度为B ，其方向与轨道平面成θ角斜向上方，电键闭合后导体棒开始运动，则( BD )A ．导体棒向左运动B ．电键闭合瞬间导体棒MN 所受安培力为BEL /RC ．电键闭合瞬间导体棒MN 所受安培力为BEL sin θ/RD ．电键闭合瞬间导体棒MN 的加速度为BEL sin θ/mR10．如图所示，导体杆ab 的质量为m ，电阻为R ，放置在与水平面夹角为θ的倾斜导轨上，导轨间距为d ，电阻不计，系统处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B ，电源内阻不计．第10题图(1)若导轨光滑，电源电动势E 多大时才能使导体杆静止在导轨上？(2)若杆与导轨之间的动摩擦因数为μ，且不通电时导体不能静止在导轨上，要使杆静止在导轨上．电源的电动势E 应为多大？10.(1)mgRBdtan θ(2)（tan θ－μ）mgR （1＋μtan θ）Bd ≤E ≤（tan θ＋μ）mgR （1－μtan θ）Bd9．如图，水平放置的光滑的金属导轨M 、N ，平行地置于匀强磁场中，间距为d ，磁场的磁感强度大小为B ，方向与导轨平面夹为α ，金属棒ab 的质量为m ，放在导轨上且与导轨垂直．电源电动势为E ，定值电阻为R ，其余部分电阻不计．则当电键调闭合的瞬间，棒ab 的加速度为多大？解析：画出导体棒ab 受力的截面图，如图所示导体棒ab 所受安培力：F ＝BIL 由牛顿第二定律得：F sin α＝ma导体棒ab 中的电流：I ＝E R ，得a ＝BEL sin αmR答案：BEL sin αmR【例3】画出图16－15中导线棒ab 所受的磁场力方向．3．(单选)将闭合通电导线圆环平行于纸面缓慢地竖直向下放入水平方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图2所示，则在通电圆环从刚进入到完全进入磁场的过程中，所受的安培力的大小( )．图2A ．逐渐增大B ．逐渐变小C ．先增大后减小D ．先减小后增大解析 通电圆环受到的安培力大小F ＝ILB ，其中I 、B 分别为所通电流大小、磁感应强度大小，L 指有效长度，它等于圆环所截边界线的长度．由于L 先增大后减小，故安培力先增大后减小，C 正确． 答案 C4．(单选)如图3所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O 点为圆弧的圆心．两金属轨道之间的宽度为0.5 m ，匀强磁场方向如图，大小为0.5 T ．质量为0.05 kg 、长为0.5 m 的金属细杆置于金属轨道上的M 点．当在金属细杆内通以电流强度为2 A 的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动．已知MN ＝OP ＝1 m ，则( )．图3A ．金属细杆开始运动的加速度为5 m/s 2B ．金属细杆运动到P 点时的速度大小为5 m/sC ．金属细杆运动到P 点时的向心加速度大小10 m/s 2D ．金属细杆运动到P 点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N解析 金属细杆在水平方向受到安培力作用，安培力大小F A ＝BIL ＝0.5×2×0.5 N＝0.5 N ，金属细杆开始运动的加速度为a ＝F A m＝10 m/s 2，选项A 错误；对金属细杆从M 点到P 点的运动过程，安培力做功W A ＝F A ·(MN ＋OP )＝1 J ，重力做功W G ＝－mg ·ON ＝－0.5 J ，由动能定理得W A ＋W G ＝12mv 2，解得金属细杆运动到P 点时的速度大小为v ＝20 m/s ，选项B 错误；金属细杆运动到P 点时的加速度可分解为水平方向的向心加速度和竖直方向的加速度，水平方向的向心加速度大小为a ′＝v 2r ＝20 m/s 2，选项C 错误；在P 点金属细杆受到轨道水平向左的作用力F ，水平向右的安培力F A ，由牛顿第二定律得F －F A ＝mv 2r，解得F ＝1.5 N ，每一条轨道对金属细杆的作用力大小为0.75 N ，由牛顿第三定律可知金属细杆运动到P 点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N ，选项D 正确． 答案 D图8-912．(多选)利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域．如图11是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B 垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I ，C 、D 两侧面会形成电势差，下列说法中正确的是( )．图11A ．若元件的载流子是自由电子，则D 侧面电势高于C 侧面电势B ．若元件的载流子是自由电子，则C 侧面电势高于D 侧面电势 C ．在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直D ．在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平解析 自由电子定向移动方向与电流方向相反，由左手定则可判断电子受洛伦兹力作用使其偏向C 侧面，则C 侧面电势会低于D 侧面，A 正确，B 错．地球赤道上方的地磁场方向水平向北，霍尔元件的工作面应保持竖直才能让地磁场垂直其工作面，C 正确，D 错． 答案 AC9.如图所示,有两根长为L 、质量为m 的细导体棒a 、b,a 被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上,b 被水平固定在与a 在同一水平面的另一位置,且a 、b 平行,它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流强度为I 的同向电流时,a 恰能在斜面上保持静止,则b 的电流在a 处产生的磁场的磁感应强度的说法错误的是 （ ）A.方向向上B.大小为ILmg22 C.要使a 仍能保持静止,而减小b 在a 处的磁感应强度,可使b 上移 D.若使b 下移,a 将不能保持静止 答案 B11.水平面上有电阻不计的U 形导轨NMPQ ,它们之间的宽度为L .M 和P 之间接入电动 势为E 的电源（不计内阻）.现垂直于导轨放置一根质量为m ,电阻为R 的金属棒ab , 并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B ,方向与水平面夹角为θ且指向 右斜上方,如图所示,问:（1）当ab 棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少?（2）若B 的大小和方向均能改变,则要使ab 棒所受支持力为零,B 的大小至少为多少?此时B 的方向如何? 答案 （1）mg-RBLE RBEL θθsin cos （2）ELmgR方向水平向右 6．（2013甘肃省一诊）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θ。

高考物理一轮复习《安培力》典型题(精排版)1．直导线ab放在如图所示的水平导体框架上，构成一个闭合回路．长直导线cd 和框架处在同一个平面内，且cd和ab平行，当cd中通有电流时，发现ab向左滑动．关于cd中的电流下列说法正确的是( )A．电流肯定在增大，不论电流是什么方向B．电流肯定在减小，不论电流是什么方向C．电流大小恒定，方向由c到dD．电流大小恒定，方向由d到c2．如图所示，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F＝0，可能达到要求的方法是( ) A．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3．如图所示，一弓形线圈通以逆时针电流，在其圆弧的圆心处，垂直于纸面放一直导线，当直导线通有指向纸内的电流时，线圈将( )A．a端向纸内，b端向纸外转动，且靠近导线B．a端向纸内，b端向纸外转动，且远离导线C．b端向纸内，a端向纸外转动，且靠近导线D．b端向纸内，a端向纸外转动，且远离导线4．如图所示，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∠abc＝∠bcd＝135°.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．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB5．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线水平吊起通电直导线A.A与螺线管垂直，“×”表示导线中电流的方向垂直于纸面向里．电键S闭合后，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6．如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导线，当通以电流I时，欲使导线静止在斜面上，外加匀强磁场B的大小和方向可能是( )A．B＝mg tan α/IL，方向垂直斜面向上B．B＝mg sin α/IL，方向垂直斜面向下C．B＝mg tan α/IL，方向竖直向上D．B＝mg/IL，方向水平向右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( )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8．如图甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M指向N，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t＝0时导线恰好静止，若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是( )A．在最初的一个周期内，导线在导轨上做往复运动B．在最初的一个周期内，导线一直向左运动C．在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小D．在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小9．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现从t＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流与时间成正比，即I＝kt，其中k为恒量．若金属棒与导轨始终垂直，则如图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是( )10．如图所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器．电源电动势E＝12 V，内阻为r＝1.0 Ω.一质量m＝20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度B＝0.80 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)．金属导轨是光滑的，取g＝10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：(1)金属棒所受到的安培力；(2)通过金属棒的电流；(3)滑动变阻器R接入到电路中的阻值．11．磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用．图甲是在平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成．如图乙所示，通道尺寸a＝2.0 m、b＝0.15 m、c＝0.10 m．工作时，在通道内沿z轴正方向加B＝8.0 T的匀强磁场；沿x轴负方向加匀强电场，使金属板间的电压U＝99.6 V；海水沿y轴方向流过通道．已知海水的电阻率ρ＝0.20 Ω·m.(1)船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向；(2)船以v s＝5.0 m/s的速度匀速前进．若以船为参照物，海水以5.0 m/s的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水速率增加到v d＝8.0 m/s.求此时两金属板间的感应电动势U感；(3)船行驶时，通道中海水两侧的电压按U′＝U－U感计算，海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力．当船以v s＝5.0 m/s的速度匀速前进时，求海水推力的功率．高考物理一轮复习《安培力》典型题(精排版)1．解析：导线ab向左滑动，说明通过回路的磁通量在减小，通过回路的磁感应强度在减弱，通过cd的电流大小在减小，与电流方向无关．答案：B2．解析：为使F＝0，则F安必竖直向上且F安＝mg，由左手定则可判定磁场一定是垂直纸面向里，故选项C正确．答案：C3．答案：A4．解析：由左手定则可判断，导线所受磁场力方向沿纸面向上，C、D错；导线的有效长度为ad的长度，即L有效＝(2＋1)L，故安培力的大小为F＝(2＋1)BIL，因此选A.答案：A5．解析：电键闭合后根据安培定则可判定导线所在位置处磁感线的方向为水平向右，再由左手定则判定导线受到安培力的方向为竖直向下，C项正确．答案：C6．解析：导线在重力、支持力和安培力三力作用下平衡，当磁场方向垂直斜面向上时，安培力沿斜面向下，三力不可能平衡，A错；当磁场方向垂直斜面向下时安培力沿斜面向上，则有mg sin α＝BIL，故B＝mg sin α/IL，B项正确；当磁场方向竖直向上时，安培力水平向右，三力不可能平衡，C错；若磁场方向水平向右时，安培力竖直向下，三力也不可能平衡，D错．答案：B7．解析：根据安培定则，a、b在c处产生的磁场分别为垂直于ac连线斜向下和垂直于bc连线斜向下并且大小相等，由平行四边形定则可确定c处合磁场方向向下，又根据左手定则，可判定c处直导线所受安培力方向垂直于ab边，指向左边，所以C项正确．答案：C8．解析：由安培力的表达式F ＝BIL 结合图乙可知，安培力F 在一个周期内随磁感应强度B 的变化而变化，在前14周期内，安培力F 方向不变，大小变小，加速度方向不变，大小变小，由于初速度为零，所以在水平方向上做变加速直线运动；在14周期到12周期内，磁场方向改变，安培力方向改变，加速度方向改变，速度减小，至12周期时速度减小到零，所以D 正确；而后在12周期到34周期内，MN 反向加速，在一个周期结束时又回到原来的位置，所以A 正确．答案：AD9．解析：当F f ＝μBIL ＝μBLkt ＜mg 时，棒沿导轨向下加速；当F f ＝μBLkt ＞mg 时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为：F f ＝μBLkt ；当棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为：F f ＝mg ，故选项C 正确．答案：C10．解析：金属棒静止在金属导轨上受力平衡，如图所示． (1)F 安＝mg sin 30° F 安＝0.1 N (2)由F 安＝BIL 解得I ＝F 安BL＝0.5 A (3)设变阻器接入电路的阻值为R ，根据闭合电路欧姆定律E ＝I (R ＋r )解得R ＝EI－r ＝23 Ω答案：(1)F 安＝0.1 N (2)I ＝0.5 A (3)R ＝23 Ω11．解析：(1)根据安培力公式，推力F 1＝BI 1b ，其中I 1＝U R ，R ＝ρbac，则F 1＝B U Rb ＝Uac ρB ＝796.8 N ，对海水推力的方向沿y 轴正方向(向右)．(2)U 感＝Bbv d ＝9.6 V.(3)根据欧姆定律，I2＝U′R＝U－Bvdb acρb＝600 A，安培推力F2＝BI2b＝720 N，对船的推力F＝80%F2＝576 N，推力的功率P＝Fv s＝80%F2v s＝2 880 W.答案：(1)796.8 N，沿y轴正方向(2)9.6 V (3)2 880 W。

必考点01 安培力题型一安培力的方向例题1 如图所示，在南北方向安放的长直导线的正上方用细线悬挂一根条形磁铁，当导线中通入图示的电流I后，下列说法正确的是（）A．磁铁N极向里转，悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力B．磁铁N极向外转，悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力C．磁铁N极向里转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力D．磁铁N极向外转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力【解题技巧提炼】1．影响安培力方向的因素：(1)磁场方向。

(2)电流方向。

(3)安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：安培力F垂直于磁感应强度B与电流I决定的平面。

2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；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方向。

题型二安培力的大小例题2 有一间距为L的光滑金属导轨倾斜放置与水平面成 角。

在导轨上垂直放置一根金属棒，接通如图所示的电源，电流强度为I。

若磁感应强度大小为B、方向垂直斜面向上，金属棒恰好静止，则所放置的金属棒质量应为（）A．BsinθILmg=B．BcosθILmg=C．BnθILmgta=D．BoθILmgc t=【解题技巧提炼】1.公式F＝BIl sin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响。

2.公式F＝BIl sin θ中l指的是导线在磁场中的“有效长度”，弯曲导线的有效长度l，等于两端点连线的长度(如图所示)；相应的电流沿两端点的连线由始端流向末端。

3.公式F＝B Il sin θ中θ是B和I方向的夹角，当θ＝90°时sin θ＝1，公式变为F＝BIl。

当θ＝0°或180°即两者平行时，不受安培力。

题型三通电导线在磁场中的平衡和加速问题例题3 如图所示，水平面内有相距为l=0.5m的两平行固定金属导轨，导轨左端接有电动势E=4V、内阻r=1Ω的电源，金属棒ab跨接在金属导轨上，与两金属导轨垂直并与导轨接触良好，棒ab接入电路部分的电阻R=1Ω，金属导轨电阻不计。

安培力的方向1．如图347所示，其中A、B图已知电流方向及其所受磁场力的方向，试判断并在图中标出磁场方向．C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试判断电流方向并在图中标出．图347答案A图磁场方向垂直纸面向外；B图磁场方向在纸面内垂直F向下；C、D图电流方向均垂直于纸面向里．安培力的大小2．如图348所示在匀强磁场中有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，求各导线所受的安培力．图348答案A．ILB cos αB．ILB C.2ILB D．2BIR E．0安培力作用下的物体平衡图3493．如图349所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L.有大小为B的匀强磁场，方向垂直导轨面，金属杆长为L，质量为m，水平放在导轨上．当回路中通过电流时，金属杆正好能静止．求：电流的大小为多大？磁感应强度的方向如何？答案mg sin α/BL方向垂直导轨面向上解析在解这类题时必须画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向，从而弄清各矢量方向间的关系．因为B垂直轨道面，又金属杆处于静止状态，所以F必沿斜面向上，由左手定则知，B垂直轨道面向上．大小满足BI1L＝mg sin α，I＝mg sinα/BL.(时间：60分钟)题组一安培力的方向1．下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是()答案 C2．一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()答案 D解析A图中I与B平行应不受安培力，故A错误，由左手定则知B、C错误，D正确．图34103．如图3410所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成．当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是()答案 B解析由左手定则可知，图A示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向后，图B示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前，图C示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力竖直向下，图D示磁感应强度方向使炮弹受的安培力竖直向下，只有B符合实际．图34114．通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图3411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同C．线框所受安培力的合力向左D．线框将绕MN转动答案BC解析通电矩形线框abcd在无限长直通电导线形成的磁场中，受到磁场力的作用，对于ad 边和bc边，所在的磁场相同，但电流方向相反，所以ad边、bc边受磁场力(安培力)大小相同，方向相反，即ad边和bc边受合力为零．而对于ab和cd两条边，由于在磁场中，离长直导线的位置不同，ab边近而且由左手定则判断受力向左，cd边远而且由左手定则判断受力向右，所以ab边、cd边受合力方向向左，故B、C选项正确．图34125．如图3412所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通入的电流大小相等，方向垂直纸面向里；通过直导线产生磁场的磁感应强度B ＝kI/r，I为通电导线的电流大小，r为距通电导线的垂直距离，k为常量；则通电导线R受到的磁场力的方向是()A．垂直R，指向y轴负方向B．垂直R，指向y轴正方向C．垂直R，指向x轴正方向D．垂直R，指向x轴负方向答案 A图34136．(2014·扬州中学模拟)图3413中装置可演示磁场对通电导线的作用、电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是()A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动答案BD解析若a接正极，b接负极，则根据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接正极，f 接负极，L中将通有向外的电流，根据左手定则可知L向左运动，A错；若a接正极，b接负极，则根据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，根据左手定则可知L向右运动，B正确；若a接负极，b接正极，则根据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接正极，f接负极，L中将通有向外的电流，根据左手定则可知L向右运动，C错；若a接负极，b接正极，则根据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，根据左手定则可知L向左运动，D正确．题组二安培力的大小图34147．如图3414所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力()A．竖直向上B．方向垂直于ad斜向上C．方向垂直于bc斜向上D．为零答案 D图34158．如图3415所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则MN所受安培力大小()A．F＝BId B．F＝BId sin θC．F＝BIdsin θD．F＝BId cos θ答案 C解析题中磁场和电流垂直，θ角仅是导线框与金属杆MN间夹角，不是电流与磁场的夹角．图34169．如图3416所示，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的过程中，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，方向均改变答案 B解析安培力F＝BIL，电流不变，垂直直导线的有效长度减小，安培力减小，安培力的方向总是垂直BI所构成的平面，所以安培力的方向不变，B对，故选B.题组三安培力作用下的导体棒的平衡图341710．如图3417所示，长L、质量为m的金属杆ab，被两根竖直的金属丝静止吊起，金属杆ab处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中．当金属杆中通有方向a→b的电流I时，每根金属丝的拉力大小为T.当金属杆通有方向b→a的电流I时，每根金属丝的拉力大小为2T.则磁场的磁感应强度B的大小为________．答案T IL解析导体ab受重力、磁场力、弹簧的拉力而平衡．当ab中的电流方向由a到b时，磁场力向上．2T＋BIL＝mg①当ab中的电流由b到a时，磁场力向下．4T＝BIL＋mg②解方程组得B＝TIL11．两个倾角均为α的光滑斜面上，各放有一根相同的金属棒，分别通有电流I1和I2，磁场的磁感应强度大小相同，方向如图3418中所示，两金属棒均处于静止状态，两种情况下电流之比I1∶I2＝________.图3418答案1∶cos α图341912．如图3419所示，一根长L＝0.2 m的金属棒放在倾角θ＝37°的光滑斜面上，并通过I＝5 A的电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度B＝0.6 T 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？(sin 37°＝0.6)答案0.8 N解析从侧面对棒受力分析如图，安培力的方向由左手定则判出为水平向右，F＝ILB＝5×0.2×0.6 N＝0.6 N.由平衡条件得重力mg＝Ftan 37°＝0.8 N.图342013．质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图3420所示，求MN所受的支持力和摩擦力的大小．答案ILB cos θ＋mg ILB sin θ解析导体棒MN处于平衡状态，注意题中磁场方向与MN是垂直的，作出其侧视图，对MN进行受力分析，如图所示．由平衡条件有：F f＝F sin θ，F N＝F cos θ＋mg，其中F＝ILB解得：F N＝ILB cos θ＋mg，F f＝ILB sin θ.8、这个世界并不是掌握在那些嘲笑者的手中，而恰恰掌握在能够经受得住嘲笑与批忍不断往前走的人手中。

1.1 安培力及其应用1．(多选)下图中所示，能正确表示磁场对通电直导线的作用力F的是( )【解析】选A、D。

由左手定则可判断，选项B中安培力的方向向左，选项C中安培力的方向向下，选项A、D中安培力的方向如题图所示，则A、D正确，B、C 错误。

2．(多选)下列各图中，电流I的方向、磁场B的方向和磁场对电流作用力F的方向，三者的关系表示正确的是( )【解析】选B、C、D。

由左手定则可知，A图中磁场对电流作用力F的方向应竖直向上，所以A错误，而B、C、D都符合左手定则。

3．将长为10 cm的直导线，通上4 A的电流，放在匀强磁场中，调整α角度，其受到的磁场力总在0到0.4 N之间变化，则磁感应强度大小为( )A．3 T B．1 T C．0.3 T D．0.1 T【解析】选B。

当磁场方向与通电导线垂直时，受到的安培力最大，由F＝BIL得：B＝FmIL＝0.44×0.1T＝1 T，故B正确，A、C、D错误。

4．设正方形线框MNPQ边长为1 m，每边电阻均为1 Ω，匀强磁场的磁感应强度为1 T，线框平面与磁场方向垂直。

现将MQ两端通过导线与电动势为3 V、内阻不计的直流电源连接，则闭合S后金属线框受到的安培力大小为( )A．0 B．1 N C．3 N D．4 N【解析】选D。

MQ边的电阻R1＝1 Ω，则流过MQ边的电流为：I1＝ER1＝31A＝3A，安培力为：F1＝BI1L＝1×3×1 N＝3 N，据左手定则知安培力方向竖直向上；同理得MNPQ边的电阻R2＝3 Ω，则流过MNPQ边的电流为：I2＝ER2＝33A＝1 A，安培力为：F2＝BI2L＝1×1×1 N＝1 N，据左手定则知安培力方向竖直向上；故线框所受的安培力为：F＝F1＋F2＝4 N，方向竖直向上，故D正确，A、B、C错误。

5．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场中垂直于磁场放置AB、CD两导轨，端点A与C间接有电源，若导线中电流为I，导线AB与CD相距为d，则MN所受安培力大小( )A．F＝BIdB．F＝BId sin θC．F＝BId sin θD．F＝BId cos θ【解析】选C。

安培力的计算【典型例题1】如图62-1所示，由导线弯成一直角三角形的闭合导线框MNQ ，斜边MN 长为20 cm ，一个锐角∠MNQ 为30︒，框中通以图示方向5 A 的电流，放在与框面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为0.1 T ，求三边所受安培力的大小和方向，及整个线框所受的安培力的合力。

解答：由左手定则可知，三个力的方向如图62-2所示。

斜边MN 所受安培力的大小为F MN ＝BIL MN ＝0.1⨯5⨯0.2 N ＝0.1 N ，直角边MQ 所受安培力的大小为F MQ ＝BIL MQ ＝0.1⨯5⨯0.2⨯sin 30︒ N ＝0.05 N ，直角边NQ 所受安培力的大小为F NQ ＝BIL NQ ＝0.1⨯5⨯0.2⨯cos 30︒ N ＝0.05 3 N 。

将F MN 分解成垂直于NQ 和平行于NQ 的两个分力F 1和F 2，则F 1＝F MN cos 30︒＝0.05 3 N ，F 2＝F MN sin 30︒＝0.05N ，所以整个线框所受安培力的合力为零。

分析：由此结论，求半圆形通电导线所受安培力时常可用其直径通以相同电流来代替。

【典型例题2】如图62-3甲所示，通电直导体棒用两根橡皮绳悬挂于天花板上，已知导体棒长为L ＝60 cm ，质量为m ＝0.01 kg ，空间有垂直于导体棒与橡皮绳组成的平面的水平匀强磁场，磁感应强度为B ＝0.4 T ，则（1）橡皮绳无伸长时导体棒中的电流方向________，大小为___________A ，（2）若通以向右0.2 A 电流时导体棒下降1 mm ，则通以向左0.2 A 电流时导体棒下降____________mm ，（3）若磁场只存在于右边一半，两端用丝线悬挂，如图62-3乙所示，通以向左0.2 A 电流时，左边线中张力大小为___________N ，右边线中张力大小为__________N 。

解答：（1）橡皮绳无伸长时导体棒所受安培力必向上，由左手定则可知电流向右。

常见磁场安培力典型例题 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 ．FB 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.在图中，表示电流I 、磁场B 和磁场对电流作用力F 三者的方向关系正确的是（ ）如图所示各图中，表示磁场方向、电流方向及导线受力方向的图示正确的是()3.一段通电导线，放在同一匀强磁场中的四个不同的位置，如图所示，则（）A ．b 情况下导线不受安培力B ．b c 、情况下导线都不受安培力C ．c 情况下导线受的安培力大于a 情况下导线受的安培力D ．a b 、情况下，导线受的安培力大小相等4.在磁场中某一点放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长1cm ，电流为5A ，所受磁场力为2510N -⨯．求：（1）这点的磁感应强度是多大若电流增加为10A ，所受磁场力为多大（2）若让导线与磁场平行，这点的磁感应强度多大通电导线受到的磁场力多大5.一根长0.2m 、电流为2A 的通电导线，放在磁感应强度为0.5T 的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是（ ）A ．0.4NB ．0.2NC ．0.1ND ．06.磁场中某区域的磁感线如图所示，则（）A ．a 、b 两处的磁感应强度的大小不等，a bB B >B ．a 、b 两处的磁感应强度的大小不等，a b B B <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7.如图，水平直导线ab 上方和下方各放有一静止的小磁针P 和Q 。

当直导线通入由a 流向b 的电流时a bIN SA.P和Q的N极都转向纸外；B.P和Q的N极都转向纸里；C.P 的N 极转向纸外，Q 的N 极转向纸里；D.P 的N 极转向纸里，Q 的N 极转向纸外。

图中A 为磁铁，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，当电磁铁通电时，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F 的大小为A 、F ＝MgB 、Mg ＜F ＜（M +m ）gC 、F ＝（M ＋m ）gD 、F ＞（M ＋m ）g【例１】：思考讨论：⑴如图所示，垂直折线abc 中通入电流Ｉ，ab ＝bc ＝Ｌ，折线所在平面与匀强磁场磁感应强度Ｂ垂直，abc 所受安培力为多大？⑵如图所示半径为Ｒ的半圆形通电导线和闭合通电导线框呢？答案：⑴2BIL ⑵２BIR ０I Lab B【例2】：两条直导线互相垂直，如图所示，但相隔一个小距离，其中一条ＡＢ是固定的，另一条ＣＤ能自由转动，当直流电流按图所示方向通入两条导线时，ＣＤ导线将A.顺时针方向转动，同时靠近导线ABB.顺时针方向转动，同时离开导线ABC.逆时针方向转动，同时离开导线AB D.逆时针方向转动，同时靠近导线AB解析：CD 通电导线受AB 中电流产生的磁场的安培力作用而开始运动，如图所示.从上往下看，CD 导线左部分电流受安培力的方向是垂直纸面向里，右部分电流受安培力的方向是垂直纸面向外，因此CD 导线将逆时针转动.CD 导线逆时针转动后，其电流方向要与AB 导线中电流方向相同，CD 导线受安培力方向要指向AB ，所以D 正确.两个相同的圆形线圈能在一个光滑的圆柱上自由移动，设大小不同的电流按图示的方向通人线圈，则两线圈的运动情况是( )A ．都绕圆柱转动B ．彼此相向运动，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 ．彼此相背运动，电流大的速度大【例3】：在倾角θ＝３０°的斜面上，固定一金属框，宽l ＝0.25m ，接入电动势E＝12V 、内阻不计的电池，垂直框面放有一根质量m ＝0.2kg 的金属棒ab ，它与框架的动摩擦因数μ＝63，整个装置放在磁感强度B ＝0.8Ｔ，垂直框面向上的匀强磁场中（如图）.当调节滑动变阻器R 的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？（设最大摩擦力等于滑动摩擦力，框架与棒的电阻不计，g ＝１０m/s 2 ）解析：金属棒受到四个力作用：重力mg ，垂直框面向上的安培力F ，沿框面的摩擦力f ，金属棒静止在框架上时，摩擦力f 的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分两种情况考虑.当变阻器R 取值较大时，I 较小，安培力F 较小，在金属棒重力分力mg sin θ作用下使棒有沿框架下滑趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上（图甲）.金属棒刚好不下滑时满足平衡条件:0sin cos =-+θθμmg mg l REB得()Ω=-=8.4cos sin θμθmg BElR当变阻器R 取值较小时，I 较大，安培力F 较大，会使金属棒产生沿框面上滑趋势，因此，框架对棒的摩擦力沿框面向下（图乙），金属棒刚好不上滑时满足平衡条件：0sin cos =--θθμmg mg l RE B 得()Ω=+=5.1cos sin θμθmg BElR 所以R 的取值范围为1.5Ω≤R ≤4.8Ω 【例4】：如图所示，铜棒质量为m =0.1kg ，静放在相距L =8cm 的水平导轨上，两者之间的动摩擦因数μ=0.5.现在铜棒中通以Ｉ＝５A 的电流，要使铜棒滑动，可在两导轨间加一个匀强磁场，求所加匀强磁场的磁感应强度Ｂ的最小值.（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）解析：要使棒能在导轨上滑动起来，所给的动力必须大于或等于棒受到的摩擦力，通常易出的错误是：题目中要求磁感应强度的最小值，只要使安培力等于棒受到的摩擦力就可以了.于是F B ＝F ＝μmg ，得所需加的磁感应强度的最小值Ｂmin ＝ILmg μ，出现这种错解的原因是固有的思维定势的影响，认为磁场方向一定是向上的，但题目中没有明确给出.设安培力的方向与水平面成θ角，如图所示，根据题意可得，在水平方向上F cos θ＝F f甲乙F在竖直方向F N ＋F sin θ＝mg 又因为F f ＝μF N由以上各式可得Ｆ＝()ϕθμμθμθμ++=+sin 1sin cos 2mgmg上式中⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=μϕ1arctan ，当090=+ϕθ时，安培力最小，有F min =21μμ+mg又因为F min ＝B min IL ，所以B min =55212=+ILm gμμT对应的磁感应强度的方向与安培力的方向垂直斜向上.9．如图所示，光滑的平行导轨倾角为θ，处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E 、内阻为r 的直流电源，电路中有一阻值为R 的电阻，其余电阻不计.将质量为m 、长度为L 的导体棒由静止释放，求导体棒在释放时的瞬时加速度的大小.10．如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨，相距为L ，导轨所在平面距地面高度为h ，导轨左端与电源相连，右端放有质量为m 的静止的金属棒，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度为B .当电键闭合后，金属棒无转动的做平抛运动，落地点的水平距离为s .求：电路接通的瞬间，通过金属棒的电荷量为多少？距地面h 高处水平放置距离为L 的两条光滑金属导轨，跟导轨正交的水平方向的线路上依次有电动势为E 的电池，电容为C 的电容器及质量为m 的金属杆，如图所示，单刀双掷开关S 先接触头1，再扳过接触头2，由于空间有竖直向下的强度为B 的匀强磁场，使得金属杆水平向右飞出做平抛运动。

安培力1．把轻的长方形线圈用细线挂在载流直导线AB 的附近，两者在同一平面内，直导线AB 固定，线圈可以活动，当长方形线圈通以如图所示的电流时，线圈将（ ）（A ）不动 （B ）靠近导线AB（C ）离开导线AB （D ）发生转动，同时靠近导线AB答案：B2．长直电流I 2与圆形电流I 1共面，并与其一直径相重合（但两者绝缘），如图所示。

设长直导线不动，则圆形电流将（ ）（A ）绕I 2旋转（B ）向右运动（C ）向左运动（D ）不动答：B3．在均匀磁场中，放置一个正方形的载流线圈使其每边受到的磁力的大小都相同的方法有（ ）（A ）无论怎么放都可以；（B ）使线圈的法线与磁场平行；（C ）使线圈的法线与磁场垂直；（D ）（B ）和（C ）两种方法都可以答：B4．一平面载流线圈置于均匀磁场中，下列说法正确的是（ ）（A ）只有正方形的平面载流线圈，外磁场的合力才为零。

（B ）只有圆形的平面载流线圈，外磁场的合力才为零。

（C ）任意形状的平面载流线圈，外磁场的合力和力矩一定为零（D ）任意形状的平面载流线圈，外磁场的合力一定为零，但力矩不一定为零。

答：D1． 截面积为S 、密度为ρ的铜导线被弯成正方形的三边，可以绕水平轴O O '转动，如图所示。

导线放在方向竖直向上的匀强磁场中，当导线中的电流为I 时，导线离开原来的竖直位置偏转一个角度θ而平衡。

求磁感应强度。

若S =2mm 2，ρ=8.9g/cm 3，θ=15°，I =10A ，磁感应强度大小为多少？解：磁场力的力矩为 θθθcos cos cos 2212BIl l BIl Fl M F ===(3分)重力的力矩为θρθρθρsin 2sin 212sin 22221gSl l gSl l gSl M mg =⋅+⋅= （3分） 由平衡条件 mg F M M =，得''θρθsin 2cos 22gSl BIl = （2分）)(1035.915101028.9109.822363T tg tg I gS B --⨯=︒⨯⨯⨯⨯⨯⨯==θρ （2分） 2． 半径为R =0.1m 的半圆形闭合线圈，载有电流I =10A ，放在均匀磁场中，磁场方向与线圈平面平行，如图所示。