课时跟踪检测(二十六) 磁场的描述 磁场对电流的作用

磁场对电流的作用
磁场对电流的作用如下：
1.通电导线在磁场中要受到磁力的作用。

是由电能转化为机械能。

应用：电动机。

2.通电导体在磁场中受力方向：跟电流方向和磁感线方向有关。

3.电动机原理：是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的。

结构：定子和转子（线圈、磁极、换向器）。

它将电能转化为机械能。

4.换向器作用：当线圈刚转过平衡位置时，换向器自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈连续转动（实现交流电和直流电之间的互换）。

磁场物理概念是指传递实物间磁力作用的场。

磁场是由运动着的微小粒子构成的，在现有条件下看不见、摸不着。

磁场具有粒子的辐射特性。

磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。

由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是相对于观测点运动的电荷的运动的电场的强度与速度。

课时跟踪检测（二十九）磁场的描述磁场对电流的作用一、立足主干知识，注重基础性和综合性1. (2020·烟台模拟)如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有一根水平放置的通电长直导线，电流方向向左，abcdef是与直导线在同一平面内关于直导线对称的正六边形，且与磁场方向平行，下列关于各点的磁感应强度大小与方向的说法正确的是()A. a、d两点的磁场方向相同B. b、e两点的磁场方向相同C. a点的磁感应强度大于b点的磁感应强度D. a点的磁感应强度大于f点的磁感应强度解析：选C根据安培定则知，通电直导线在周围产生的磁场中，a、b、c三点的磁场方向都是垂直平面向里的，d、e、f是垂直平面向外的。

再加上原磁场，根据矢量合成法则知，a、d两点的磁场方向不同，b、e两点的磁场方向也不同，所以A、B错误。

又根据在导线的相同距离处，电流产生的磁感应强度大小相同，距离导线越近，磁感应强度越大，则知导线所产生的磁场中，a、c、d、f的磁感应强度大小相同，b、e的磁感应强度大小相同，而且a、c、d、f的磁感应强度大于b、e的磁感应强度，所以合成以后，a 点的磁感应强度大于b点的磁感应强度，所以C正确。

a点的磁感应强度和f点的磁感应强度大小相同，所以D错误。

2．[多选](2019·江苏高考)如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等。

矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止。

则a、b的电流方向可能是()A．均向左B．均向右C．a的向左，b的向右D．a的向右，b的向左解析：选CD如图甲所示，当a、b中电流方向均向左时，矩形线框靠近导线的两边所受安培力方向相同，使线框向导线b移动。

同理可知，a、b中电流均向右时，线框向导线a移动，故A、B错误。

电流方向a的向左，b的向右时，a、b中电流I′在线框所在处产生的磁场方向如图乙所示，导线AB、CD所在处的磁感应强度相同，但所受安培力大小相等、方向相反，线框静止。

初中物理教学中的磁场对电流的作用一、引言初中物理教学是培养学生物理观念和科学思维的重要阶段。

磁场对电流的作用是初中物理教学的重要内容之一，也是学生容易混淆和困惑的知识点。

本文将从磁场的概念、磁场对电流的作用原理、教学策略和方法、实验操作和探究、实际应用等方面，对初中物理教学中的磁场对电流的作用进行深入探讨。

二、磁场的概念磁场是存在于磁体周围的空间，由磁体或者电流产生的特殊场源，具有磁力线的分布和性质。

磁场的基本性质包括对放入其中的磁体或电流的作用，以及与其他磁场的相互作用。

三、磁场对电流的作用原理当电流通过导线时，会产生磁场。

而磁场会对导线中的电流产生作用，表现为力的作用。

这一原理在物理学中被称为“磁场对电流的作用”。

具体来说，当电流通过导线时，会在周围产生磁场，这个磁场会对导线中的电流产生反作用力，使得导线发生偏转或者振动。

这一原理在各种电学装置中得到广泛应用，如电磁铁、电动机、发电机等。

四、教学策略和方法1.导入环节：教师可以利用简单的实验器材，如电池、电线、小磁针等，引导学生观察磁场对电流的作用现象，激发学生对该知识点的兴趣和好奇心。

2.探究环节：教师可以组织学生进行小组讨论，探究磁场对电流的作用原理，培养学生的科学思维和探究能力。

3.讲解环节：教师需要详细讲解磁场对电流的作用原理，让学生理解基本概念和规律。

可以通过实物展示、动画演示等方式，帮助学生更好地理解。

4.练习环节：教师可以设计一些针对性的练习题，让学生运用所学知识解决实际问题，加深对知识点的理解和记忆。

5.拓展环节：教师可以引入一些与磁场对电流的作用相关的实际应用案例，如电动机、发电机等，让学生了解该知识点的实际意义和应用价值。

五、实验操作和探究实验是初中物理教学的重要手段之一，通过实验可以帮助学生更好地理解和掌握知识点。

在磁场对电流的作用的教学中，教师可以设计一些有趣的实验，如电磁铁的实验、电动机的实验等，让学生亲手操作，观察实验现象，探究实验原理。

课时跟踪检测（二十六）磁场的描述磁场对电流的作用对点训练：磁感应强度、安培定则1．(多选)(2015·全国卷Ⅱ)指南针是我国古代四大发明之一。

关于指南针，下列说法正确的是()A．指南针可以仅具有一个磁极B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转解析：选BC指南针是一个小磁体，具有N、S两个磁极，因为地磁场的作用，指南针的N极指向地理的北极，选项A错误，选项B正确。

因为指南针本身是一个小磁体，所以会对附近的铁块产生力的作用，同时指南针也会受到反作用力，所以会受铁块干扰，选项C正确。

在地磁场中，指南针南北指向，当直导线在指南针正上方平行于指南针南北放置时，通电导线产生的磁场在指南针处是东西方向，所以会使指南针偏转，选项D错误。

2.电视机显像管的偏转线圈示意图如图1所示，某时刻电流方向如图所示。

则环心O 处的磁场方向()图1A．向下B．向上C．垂直纸面向里D．垂直纸面向外解析：选A对于左右两个螺线管，由安培定则可以判断出上方均为磁场北极，下方均为磁场南极，所以环心O处的磁场方向向下，即A选项正确。

3. (多选)有两根长直导线a、b互相平行放置，如图2所示为垂直于导线的截面图。

在图中所示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与O点的距离相等。

若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是()图2A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反C．在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零D．在线段MN上只有一点的磁感应强度为零解析：选BD两根导线分别在M点和N点产生的磁感应强度大小相等，方向如图所示，分析得θ1＝θ2＝θ3＝θ4，矢量相加可知M点、N点的磁感应强度大小相等，方向相反，选项B正确；线段MN中点O的磁感应强度为零，选项D正确。

磁场对电流的作用磁场对电流具有重要的作用，常常表现为磁场对电流的产生、改变电流方向、控制电流强度等方面。

首先，磁场能够引起电流的产生。

根据法拉第电磁感应定律，当磁场的变化通过闭合回路时，会在回路中感应出电流。

这一现象被广泛应用于电力发电、变压器和电磁感应传感器等领域。

例如，发电机利用旋转的磁场通过电线圈感应出交流电流，从而产生电能。

其次，磁场可以改变电流的方向。

根据洛仑兹力定律，当电流通过磁场时，会受到一个与速度和磁场方向相垂直的力。

这个力会使电流发生弯曲或者偏转，从而改变了电流的方向。

这个现象被广泛用于电磁铁、电子束控制、磁流变阻尼器等领域。

例如，电子束在磁场中受到力的作用，可以控制电子束的轨道，从而实现电子束聚焦和偏转。

另外，磁场还可以控制电流的强度。

根据洛仑兹力定律，电流与磁场的叉乘会产生力矩，使得电流导体发生旋转。

通过调节磁场的强度，可以改变力矩的大小，从而控制电流的强度。

这个现象被广泛应用于电机、电磁阀、磁控溅射等领域。

例如，可变磁阻传感器通过改变磁场的强度，调节电流的大小，从而实现精准测量。

除了上述作用之外，磁场还对电流具有其他的影响，如磁场对电流的传输速度的限制、磁场对电流的能量耗散的影响等。

这些影响可能会导致电流在导体中的损耗和能量消耗，需要在电路设计和应用中予以考虑。

总而言之，磁场对电流具有重要的作用，它能够引起电流的产生，改变电流的方向和控制电流的强度。

这些作用为电力发电、电动机、传感器等电气设备的工作提供了基础，并广泛应用于现代科技和工程领域。

同时，磁场对电流的影响也需要在电路设计和应用中予以合理考虑，以提高设备的性能和效率。

课时跟踪检测(二十四) 磁场的描述磁场对电流的作用一、单项选择题1. (2014·深圳期末)指南针是我国古代的四大发明之一。

当指南针静止时，其N极指向如图1虚线(南北向)所示，若某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线(N极北偏东向)所示。

则以下判断正确的是( )图1A．可能在指南针上面有一导线东西放置，通有东向西的电流B．可能在指南针上面有一导线东西放置，通有西向东的电流C．可能在指南针上面有一导线南北放置，通有北向南的电流D．可能在指南针上面有一导线南北放置，通有南向北的电流2. (2014·宿迁模拟)如图2所示，无限长导线，均通以恒定电流I。

直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点O为圆心的相同半径的一段圆弧，已知直线部分在原点O处不形成磁场，则图3中O处磁感应强度和图2中O处磁感应强度相同的是( )图2图33. (2014·济宁模拟)如图4，M、N、P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°。

在M、N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，这时O点的磁感应强度大小为B1。

若将M处的长直导线移至P 处，则O点的磁感应强度大小变为B2，则B2与B1之比为( )图4A．1∶2B．2∶1∶1 ∶24．(2014·全国卷Ⅰ)关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( )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5．(2014·上海二模)如图5所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，长度关系为c最长，b最短，将c弯成一直径与b等长的半圆，将装置置于向下的匀强磁场中，在接通电源后，三导体棒中有等大的电流通过，则三棒受到安培力的大小关系为( )图5A．F a＞F b＞F c B．F a＝F b＝F cC．F b＜F a＜F c D．F a＞F b＝F c6．(2014·上海高考)如图6，在磁感应强度为B的匀强磁场中，面积为S的矩形刚性导线框abcd可绕过ad边的固定轴OO′转动，磁场方向与线框平面垂直。

磁场对电流的作用磁场是一种力场，可以对电流产生作用。

当电流通过导体时，会形成一个磁场环绕在导体周围。

反过来，当一个导体被放置在磁场中，磁场会对导体内的电流产生作用。

这种作用可以通过安培定律来描述，安培定律表明电流和磁场之间存在相互作用的关系。

首先，磁场对电流具有方向性的作用。

当导体内的电流流动时，磁场会根据右手法则产生一个环绕导体的方向。

这个方向可以通过靠近导体右侧的电磁铁吸铁石的引力方向来理解。

当导体在磁场中移动时，磁场会对导体产生作用力，使导体受到一个力的作用。

这个力的大小与导体内的电流强度成正比，与磁场强度成正比，与导体长度成正比，与导体与磁场夹角的正弦值成正比。

这个力的方向可以根据右手法则确定。

其次，磁场对电流有扭力的作用。

当导体呈螺旋状或圆环状时，由于导体上各位置的电流方向不同，磁场对导体上的各个电流元素产生的力也不同。

这样，磁场对导体产生的总力会使导体发生扭转。

这种扭转力的大小与磁场强度、导体长度、导体形状、导体上电流元素的大小有关。

此外，磁场还可以对导体内部的电流产生热效应。

当导体通过磁场而产生感应电动势时，电流会发生变化。

这种变化会导致电流产生欧姆热效应，从而使导体产生热量。

这也是我们常见的发电机原理，通过机械能转化为电能的过程。

磁场对电流的作用不仅仅局限于上述几种情况，在实际应用中还有很多其他作用。

例如，电动机的原理就是利用磁场对通电导线产生力矩，使得电动机能够转动。

同样地，磁力计、磁选机、磁控阀等设备都是利用了磁场对电流的作用原理。

此外，磁场对电子运动的影响也是现代物理学的研究课题之一。

总之，磁场对电流的作用是一个复杂而又重要的物理现象。

它不仅在电磁学领域中有着广泛的应用，还在现代科技的发展中发挥着重要的作用。

了解和掌握磁场对电流的作用原理，有助于我们更好地理解和应用电磁学知识，推动科学技术的发展。

课时跟踪检测四十三磁场的描述磁场对电流的作用【基础过关】1. (2017届海南文昌中学期中)在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图所示，A、B、C、D是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( )A．B、D两点的磁感应强度大小相等B．A、B两点的磁感应强度大小相等C．C点的磁感应强度的值最大D．B点的磁感应强度的值最大解题思路：该题考查了磁场的叠加问题．用右手定则首先确定通电直导线在A、B、C、D四点产生的磁场的方向，利用矢量的叠加分析叠加后磁场大小变化和方向，从而判断各选项．解析：根据安培定则可得通电直导线在A、B、C、D四点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，而通电直导线在B点产生的磁感应强度方向为水平向左，在D点产生的磁感应强度方向为水平向右，则B、D两点的磁感应强度大小为B＝B21＋B20，大小相等，选项A正确；通电直导线在A点产生的磁感应强度方向为竖直向上，则A点的磁感应强度为B A＝B1＋B0，选项B错误；通电直导线在C点产生的磁感应强度方向为竖直向下，则C点的磁感应强度大小为B C＝|B1－B0|，C点的磁感应强度的值最小，选项C错误；由以上分析可知A点的磁感应强度的值最大，选项D错误．综上本题选A.答案：A2．(2016届海南文昌中学期中)关于电场线和磁感线，下列说法正确的是( )A．电场线和磁感线都是闭合的曲线B．磁感线是从磁体的N极发出，终止于S极C．电场线和磁感线都不能相交D．电场线和磁感线都是客观存在的解析：电场线从正电荷出发，终止于负电荷，不是闭合的曲线，A错；而磁感线在磁体外部是从N极到S极的，而内部是从S极到N极的，为闭合的曲线，B错；电场中的电场线不会相交，磁场中的磁感线也不会相交，C正确；电场线和磁感线都是方便人们去研究问题而假想出来的，D错．综上本题选C.答案：C3．(2016届云南昆明三中期中)有关磁感应强度的下列说法中，正确的是( ) A．磁感应强度是用来表示磁场强弱和方向的物理量B．若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C．若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是F ILD．由定义式B＝FIL可知，电流强度I越大，导线L越长，该点的磁感应强度就越小解析：磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量，A正确；通电导体如果平行于磁场放置，则其不受磁场力，但B不会为零，故B错误；只有B与IL相互垂直时，磁感应强度的大小才是FIL，故C错误；B是由导体本身的性质决定的，与F及IL无关，故D错误．综上本题选A.答案：A4．(2016届河北正定中学月考)在赤道上竖立一避雷针，当一团带负电的乌云经过其正上方时，避雷针发生放电，则地磁场对避雷针的作用力( )A．向东B．向西C．向南D．向北解析：当带有负电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电形成瞬间电流，负电荷从上而下通过避雷针，所以电流的方向为从下而上，磁场的方向从南向北，根据左手定则，安培力的方向向西，B正确．综上本题选B.答案：B5. (2016届甘肃定西通渭马营中学期末)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．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，指向右边解题思路：通电导线在磁场中受到安培力，方向由左手定则可确定，通电导线周围存在磁场是由安培定则来确定的，该磁场对放入其中的通电导线有安培力作用，从而由安培力的叠加可确定其方向．解析：等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流．由安培定则可得：导线a、b的电流在c处的合磁场方向竖直向下．再由左手定则可得：安培力的方向是与ab边垂直，指向左边．故选C.答案：C【提升过关】一、单项选择题1．(2017届黑龙江牡丹江一中期末)为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场由以地心为圆心的环形电流I引起的．在下列四个图中，能正确表示安培假设中环形电流方向的是( )解题思路：要知道环形电流的方向首先要知道地磁场的分布情况：地磁的南极在地理北极的附近，故右手的拇指必须指向南方，然后根据安培定则四指弯曲的方向是电流流动的方向从而判定环形电流的方向．解析：地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必须指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故四指的方向应该向西．故B正确．答案：B2．(2016届湖南株洲期末)质量为m、长度为l的金属棒MN两端由绝缘且等长轻质细线水平悬挂，处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.开始时细线竖直，当金属棒中通以恒定电流后，金属棒从最低点向右开始摆动，若已知细线与竖直方向的最大夹角为60°，如图所示，则棒中电流( )A．方向由M向N，大小为3mg 3BlB．方向由N向M，大小为3mg 3BlC．方向由M向N，大小为3mg BlD．方向由N向M，大小为3mg Bl解析：金属棒从最低点向右开始摆动，可知金属棒受的安培力方向水平向右，由左手定则可知MN中电流的方向由N向M，对该过程应用动能定理：BIl·l sin60°－mgl(1－cos60°)＝0，解得I＝3mg3Bl，选项B正确．答案：B3. (2016届吉林长春十一中月考)如图所示，一个边长为L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁场垂直．若通以图示方向的电流，电流强度为I，则金属框受到的磁场力为( )A．0 B．BILC.43BIL D．2BIL解题思路：由安培力公式F＝BIL sinθ分析答题，其中L是通电导线的有效长度，是导线在磁场中两端点间的距离．解析：安培力计算公式为F＝BIL，其中L为导线的有效长度，而弯曲导线的有效长度等于连接两端点线段的长度，相应的电流沿L由始端流向末端．设流过正三角形金属框水平底边的电流为I1，水平底边受到的安培力为F1＝BI1L，由左手定则可知方向为竖直向上，另外两条边的电流为I2，受到的安培力为F2＝BI2L，同理方向竖直向上，所以整个正三角形金属框受到的安培力为F＝F1＋F2＝BI1L＋BI2L＝BIL.选项B正确，选项A、C、D错误．综上本题选B.答案：B4. (2016届云南昆明三中期中)如图所示为赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当线圈中通以如图所示方向的电流时( )A．小磁针N极向外转B．小磁针N极向里转C．小磁针在纸面内向左摆动D．小磁针在纸面内向右摆动解析：根据安培定则知，环形电流内部的磁场方向向里，外部的磁场方向向外，则小磁针的N极向纸面里偏转，故B正确，A、C、D错误．综上本题选B.答案：B5. (2016届青海平安一中月考)如图所示为电视机显像管偏转线圈的示意图，当线圈通以图示的直流电时，一束沿着管径轴线射向纸内的电子将( )A．向上偏转B．向下偏转C．向左偏转D．向右偏转解析：由安培定则可知，线圈在纸面内中心点的磁场方向向下，由左手定则可知电子将向右偏转，故D正确．综上本题选D.答案：D二、多项选择题6．(2017届湖北省宜城市第一中学8月月考)如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时( )A．磁铁对桌面的压力增大B．磁铁对桌面的压力减小C．磁铁受到向右的摩擦力作用D．磁铁受到向左的摩擦力作用解析：根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在的位置磁场方向(切线方向)，再根据左手定则判断安培力方向，如图：根据牛顿第三定律，电流对磁体的作用力向左上方，如图；根据平衡条件，可知通电后支持力变小，静摩擦力变大，故磁铁对桌面的压力变小；而静摩擦力向右．故选BC.答案：BC7.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的直导体棒，当通以图示方向电流I时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，下列说法中正确的是 ( )A ．此过程中磁感应强度B 逐渐增大 B ．此过程中磁感应强度B 先减小后增大C ．此过程中磁感应强度B 的最小值为mg sin αIL D ．此过程中磁感应强度B 的最大值为mg tan αIL解析：导体棒受重力、支持力和安培力作用而处于平衡状态，当外加匀强磁场的磁感应强度B 的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，安培力由沿斜面向上转至竖直向上，可知安培力逐渐增大，即此过程中磁感应强度B 逐渐增大，A 对，B 错；刚开始安培力F 最小，有sin α＝F mg ，所以此过程中磁感应强度B 的最小值为mg sin αIL，C 对；最后安培力最大，有F ＝mg ，即此过程中磁感应强度B 的最大值为mgIL，D 错．答案：AC8. (2017届江西新余四中第二次模拟)如图所示，两平行导轨ab 、cd 竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ 放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触．现在金属棒PQ 中通以变化的电流I ，同时释放金属棒PQ 使其运动．已知电流I 随时间的变化关系为I ＝kt (k 为常数，k ＞0)，金属棒与导轨间存在摩擦．则下面关于棒的速度v 、加速度a 随时间变化的关系图象中，可能正确的有( )解析：对金属棒受力分析：受竖直向下的重力mg 、垂直于导轨向里的安培力BIL 、垂直于导轨向外的弹力N 、竖直向上的摩擦力f .N ＝BIL ＝BL ·kt ①，mg －f ＝ma ②，f ＝μN ③，把①③代入②得：mg －μBL ·kt ＝ma ，加速度先向下减小，当mg ＝f 时，加速度为零，速度最大，然后加速度反向逐渐增大，速度逐渐减小最后速度为零，金属棒静止．所以A 、D 正确．答案：AD9. (2017届河南洛阳期末统考)如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨，左端通过开关S 与内阻不计、电动势为E 的电源相连，右端与半径为L ＝20 cm 的光滑圆弧导轨相接．导轨宽度为20 cm ，电阻不计．导轨所在空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.5 T ．一根导体棒ab 垂直于导轨放置，质量m ＝60 g 、电阻R ＝1 Ω，用长也为20 cm 的绝缘细线悬挂，导体棒恰好与导轨接触．当闭合开关S 后，导体棒沿圆弧摆动，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态．导体棒ab 速度最大时，细线与竖直方向的夹角θ＝53°(sin53°＝0.8，g 取10 m/s 2)，则( )A ．磁场方向一定竖直向上B ．电源的电动势E ＝8.0 VC ．导体棒在摆动过程中所受安培力F ＝8 ND ．导体棒摆动过程中的最大动能为0.08 J解析：导体棒ab 所受安培力向右，由左手定则可知磁场方向竖直向下，A 错误；细线与竖直方向的夹角为53°时，重力和安培力的合力沿半径方向，此时tan53°＝BILmg，解得I ＝mg tan53°BL＝8 A ，由欧姆定律得E ＝IR ＝8 V ，B 正确；安培力F ＝BIL ＝mg tan53°＝0.8N ，C 错误；从初位置到转过53°的过程应用动能定理：FL sin53°－mgL (1－cos53°)＝E km －0，解得最大动能E km ＝0.08 J ，D 正确．答案：BD 三、计算题10．(2017届陕西渭南教学质量检测)如图所示，电源电动势为3 V ，内阻不计，两个不计电阻的金属圆环表面光滑，竖直悬挂在等长的细线上，金属环面平行，相距1 m ，两环分别与电源正负极相连．现将一质量0.06 kg 、电阻1.5 Ω的导体棒轻放在环上，导体棒与环有良好电接触．两环之间有方向竖直向上、磁感应强度为0.4 T 的匀强磁场．当开关闭合后，导体棒上滑到某位置静止不动，试求在此位置上棒对每一个环的压力为多少？若已知环半径为0.5 m ，此位置与环底的高度差是多少？解析：棒受的安培力F ＝BIL ， 棒中电流为I ＝E R ，代入数据解得F ＝BELR＝0.8 N ， 对棒受力分析如图所示(从右向左看)，两环支持力的总和为2N ＝F 2＋mg 2，代入数据解得N ＝0.5 N.由牛顿第三定律知，棒对每一个环的压力为0.5 N ， 由图中几何关系有tan θ＝F mg ＝0.80.6＝43，得θ＝53°， 棒距环底的高度为h ＝r (1－cos θ)＝0.2 m. 答案：0.5 N 0.2 m。