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高中物理安培力实验是一种用来研究电流在磁场中所受力的实验。
安培力是电流在磁场中受到的力，其大小与电流强度、磁感应强度以及电流与磁场的夹角有关。
在进行安培力实验时，通常会使用导线、电源、磁铁和测力计等器材。
首先，将导线放置在磁场中，并通以电流。
然后，使用测力计测量导线所受的安培力大小，并记录下来。
接下来，可以通过改变电流的大小、磁场的方向和导线的放置位置等方式，来研究安培力大小与这些因素之间的关系。
在实验过程中，需要注意以下几点：
1. 保持电流、磁场和导线方向的稳定，避免外界干扰对实验结果的影响。
2. 在测量安培力时，需要保证测力计的精度和准确性，以避免误差的产生。
3. 在改变实验条件时，需要逐一改变，以便观察每个因素对安培力大小的影响。
通过安培力实验，可以帮助学生更好地理解电流在磁场中所受力的原理，加深对电磁现象的认识和理解。
同时，实验也可以培养学生的动手能力和实验技能，提高他们的科学素养和实验能力。
引用安培力问题题型归纳默认分类2010-06-04 17:07:19 阅读78 评论0 字号：大中小订阅引用dsl62389 的安培力问题题型归纳一. 教学内容：安培力问题题型归纳二. 学习目标：1、加深和强化对于安培力计算式的深层理解。
2、学会在不同的物理情景中熟练判断通电导线在安培力作用下的运动方向。
3、掌握安培力作用下的物体的平衡问题、极值问题的解法。
考点地位：本部分内容是磁场问题的核心内容，是高考考查的重点和难点。
从高考的出题形式上来看，主要体现于把安培力的知识背景与实际物理模型的相互综合，如磁力秤、磁力炮、磁流体推进船、电磁泵等模型，所以综合性很强，突出考查学生对于磁场类综合问题的构建模型的能力，试题既可以通过选择或填空的形式考查单一的知识点，同时也可以把安培力作用问题与平衡、运动学、能量等多方面的知识进行综合，多以压轴题的形式出现。
如2008年广东文科基础卷第61题、宁夏卷第14题、2006年上海高考2A题，以填空题形式出现，2006年上海卷第12题以选择题形式出现。
三. 重难点解析：1. 安培力（1）定义：磁场对电流的作用力叫安培力。
（2）安培力的大小与导线放置有关。
同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，如图甲、乙、丙所示，三种情况下，导线与磁场方向垂直时安培力最大，取为；当导线与磁场方向平行时，安培力最小，F=0；其他情况下，。
甲乙丙说明：电荷在电场中受到的电场力是一定的，方向与该点的电场方向相同或相反。
电流在磁场中某处所受的磁场力（安培力），与电流在磁场中放置的方向有关，当电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；当电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大。
2. 安培力的大小与方向：（1）安培力的大小安培力的大小可由F=BIL求出（I⊥B），使用此式时应注意几点：①导线L所处的磁场应为匀强磁场。
②L为有效长度，如图所示，半径为r的半圆形导线与磁场B垂直放置，当导线中通以电流I时，安培力F=2BIr。
磁场对通电导体的作用力要点一、对安培力的理解要点诠释：1．安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力，其作用点可等效在导体的几何中心．2．安培力的方向在解决有关磁场对电流的作用的问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力的方向时要注意以下三点：（1）安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．因此，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．（2）当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流和磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心．（3）注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系．安培力的方向与磁场安F 安的方向，由于B 只要穿过手心即可，则I （或B ）的方向不唯一．3．安培力的大小（1）计算公式：F BILsin =θ（2）对公式的理解：公式F BILsin =θ可理解为F (Bsin )IL =θ，此时Bsin θ为B 沿垂直I 方向上的分量，也可理解为F BI(Lsin )=θ，此时Lsin θ为L 沿垂直B 的方向上的投影长度，也叫“有效长度”，公式中的θ是B 和I 方向问的夹角．注意：①若导线是弯曲的，此时公式F BILsin =θ中的L 并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”．它等于连接导线两端点直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端．②安培力公式一般用于匀强磁场．在非匀强磁场中很短的导体也可使用，此时B 的大小和方向与导体所在处的B 的大小和方向相同．若在非匀强磁场中，导体较长，可将导体分成若干小段，求出各段受到的磁场力，然后求合力．要点三、电流表的工作原理、灵敏度及特点要点诠释：1．电流表的工作原理：（1）均匀辐向磁场蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的（如图所示），不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行．线圈所处的磁感应强度的大小都相同．类型一、安培力方向的判断例1（多选）、如图所示，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 端接在同一交流电源的一端，b 、d 端接在交流电源的另一端【答案】 ABD【解析】 本题主要考查两个方面知识：电流的磁场和左手定则．要求直杆MN 垂直纸面向外运动，把直杆所在处的磁场方向和直杆中电流画出来，得A 、B 正确．若使a 、c 两端（或b 、d 两端）的电势相对于另一端b 、d （或a 、c ）的电势的高低做同步变化，线圈磁场与电流方向的关系跟上述两种情况一样，故D 也正确．【变式】（多选）在匀强磁场B 的区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放置一根长为L ，质量为m 的导线，当通以如图所示方向的电流后，导线恰能保持静止，则磁感应强度B 满足（ ）A ．sin ,=mgB IL α方向垂直斜面向上 B ．sin =mg B ILα，方向垂直斜面向下 C ．tan =mg B ILα，方向垂直向下 D ．=mg B IL，方向水平向左 【答案】BCD类型二、安培力大小的计算例2、如图所示，导线abc 为垂直折线，其中电流为I ，ab=bc=L ，导线所在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场的磁感应强度为B ，求导线abc 所受安培力的大小和方向．【答案】 2ILB 方向沿abc ∠的角平分线向上【解析】 方法一：ab 段所受的安培力大小ab F ILB =，方向向右，bc 段所受的安培力大小bc F ILB =，方向向上，所以该导线所受安培力为这两个力的合力，如图所示，2F ILB =，方向沿abc ∠的角平分线向上．方法二：把导线abc 等效成直导线ac ，则等效长度2ac L =，故安培力22F BI L ILB =⋅=，方向垂直于ac ，即沿abc ∠的角平分线向上．【变式】（多选）在物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流要求是（ ）A ．将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力F 、导线长度L 、通电电流强度I ，应用公式B =F /IL ，即可测得磁感强度BB ．检验电流电流强度不宜太大C ．利用检验电流，运用公式B=F/IL,只能应用于匀强磁场D ．只要满足长度L 很短、电流强度I 很小， 将其垂直放入磁场的条件，公式B =F /IL 对任何磁场都适用【答案】BD类型三、 判断安培力作用下物体的运动方向例3、（2015 平度市期末）如图甲所示，蹄形磁体用悬线悬于O 点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况是（ ）．A ．静止不动B ．向纸外平动C ．N 极向纸外，S 级向纸内转动D ．N 极向纸内，S 级向纸外转动【答案】 C【解析】假设磁体不动，导线运动，则有：由图可知，通电导线左边的磁场斜向下，而右边的磁场斜向上，那么，根据如图所示的导线所在处的特殊位置判断其转动情况．将导线从N 、S 极的中间分成两段，，由左手定则可得左边一小段受安培力的方向垂直纸面向里，右边一小段受安培力的方向垂直纸面向外，从上向下看，导线沿顺时针方向转动．再根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况．导线此时受安培力方向竖直向上，导线将向上运动． 所以导线的运动情况为： 顺时针转动的同时还要向上运动．如今导线不动，磁体运动，根据相对运动，则有磁体逆时针转动（从上向下看），即N 极向纸外转动，S 极向纸内转动，故C 正确，ABD 错误，故选C【变式】如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其中央上方固定一根导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（ ）A ．磁铁对桌面的压力减小，不受桌面的摩擦力B ．磁铁对桌面的压力减小，受到桌面的摩擦力C ．磁铁对桌面的压力增大，不受桌面的摩擦力D ．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面的摩擦力【答案】A【解析】 如图所示，画出一条通过电流I 处的磁感线，电流I 处的磁场方向水平向左，由左手定则知电流I 受安培力方向竖直向上．根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大．由于磁铁没有相对于桌面的运动趋势，故桌面对磁铁无摩擦力作用．类型四、 磁电式电流表例4、 如图所示甲是磁电式电流表的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是（ ）①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩方向与线圈受到的磁力矩方向是相反的②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关A ．①②B ．③④C ．①②④D ．①②③④【答案】 C【解析】 当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故①正确．磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故③错误，④正确．电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正确．综合上述，选项C 正确．类型五、安培力与电路知识、物体平衡的综合应用例5、（2015 东城区三模）如图所示，足够长的光滑金属导轨与水平面的夹角为θ，两导轨间距为L ，在导轨上端接入电源和滑动变阻器，电源电动势为E ，内阻为r 。
安培力磁感应强度·重点、难点解析
对公式F＝BIL中的B和L应如何理解？
(1)安培力F＝BIL是指通电导体在磁场中受到磁场的作用力，故B应是通电导
体所在处的磁场的磁感应强度．即F＝BIL适用于导体处在匀强磁场B中，或导体
所在范围内B是一个恒量．
(2)F＝BIL中的L是指通电导体的有效长度，例如图甲中的垂直折线abc，通
入电流I，且ab＝bc＝L，折线所在平面与匀强磁场B垂直，
2L 受安培力等效于通有→的电流所受安培力即＝·，abc ac(a c I) F BI
方向同样由等效电流ac判定为在纸面内垂直于ac斜向上．
同理可以推知：
①如图乙，半圆形通电导线受安培力F＝BI·2R
②如图丙，闭合的通电导线受安培力F＝0。
一、安培力问题的常见题型与方法通电导线处在磁场中，只要导线中的电流方向不与磁场方向相同或相反，总会受到磁场的安培力作用。
通电导线在安培力与其它力的共同作用下可处于平衡态，也可处于变速运动过程。
非匀强磁场中的安培力问题，多为定性分析问题，分析求解的关键是安培力方向确实定，分析求解的关键是导线所处位置的磁场方向确实定及大小辨析。
匀强磁场中的安培力问题，多为定量计算问题，分析求解的关键是安培力方向确实定，安培力大小的计算或列出安培力大小的表达式。
在计算通电折线或曲线在匀强磁场中所受的安培力时，假设导线平面与磁场平面垂直，可将其等效为长度等于折线或曲线在磁场部分的端点距离的直导线。
安培力问题，也常与电磁感应问题相结合，这类问题的关键，在于对感应电流方向的正确判断。
1．安培力大小及方向判断问题通电导体在磁场中所受安培力的方向既与电流方向垂直，又与磁场的磁感应强度方向垂直，也就是说，安培力方向垂直于电流方向与磁感应强度方向所决定的平面。
在电流方向与磁场方向垂直时，安培力的大小为。
安培力方向与电流方向、磁感应强度方向之间满足左手定则。
已知通电导体中的电流方向、磁场的磁感应强度方向、安培力方向中的任意两个方向，可由左手定则判断出另一个方向。
1．如图1所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1＞I2。
a、b、c、d 为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线截面共线，b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在的平面垂直。
现将另一通电直导线分别放置在a、b、c、d并与原来的导线平行，则它所受安培力可能为零的位置是A．a点 B．b点 C．c点 D．d点解析：a、b、c、d各点的磁感应强度等于电流I1、I2各自产生的磁场的磁感应强度的矢量和。
通电直导线平行与两道线放置在a、b、c、d个点时，其中的电流方向不可能与磁场方向相同或相反，假设在某处是所受安培力为零，肯定是该处磁感应强度为零。
高二物理《安培力磁感应强度》重难知识点精析及综合能力强化训练I. 重难知识点精析学习目标：一、知识目标：1.理解磁感应强度B的定义，知道B的单位是特斯拉；2.会用磁感应强度的定义式进行有关计算；3.知道用磁感线的疏密程度可以形象地表示磁感应强度的大小；4.知道什么叫匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线是分布均匀的平行直线；5.知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL；6.会用公式F=BIL解答有关问题；7.知道左手定则的内容，并会用它解答有关问题。
二、能力目标：1.知道物理中研究问题时常用的一种科学方法——控制变量法；2.培养实验、分析总结、语言表达的能力。
重点：1.磁感应强度；2.安培力的计算。
难点：1.磁感应强度概念的建立；2.左手定则。
知识点荐入（一）安培力1.磁场对通电导线能产生力的作用，我们把这种力叫安培力.安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献。
结论：当导线方向与磁场方向垂直时，电流所受的安培力最大；当导线方向与磁场方向一致时，电流所受的安培力最小，等于零；当导线方向与磁场方向斜交时，所受安培力介于最大值和最小值之间。
=0；I∥L时，F安I⊥L时，F最大；安介于最大值和最小值0之间。
I与L斜交时，F安安培力和库仑力有什么区别呢？电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反。
电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置有关。
电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大；当电流方向与导线方向斜交时，所受安培力介于最大值和最小值之间。
安培力的大小与什么因素有关？为了简便起见，我们研究导线方向与磁场方向垂直时的情况。
实验：如图，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，将一根直导线悬挂在磁铁的两极间，有电流通过时导线将摆动一个角度，通过这个角度我们可以比较安培力的大小，分别接通“2、3”和“1、4”可以改变导线通电部分的长度，电流强度由外部电路控制。
安培力的四个难点突破作者姓名陈玖琳单位北京市第九中学安培力的四个难点突破内容提要：安培力是高中物理的一个重点。
电磁感应中的感应电流在磁场中受到安培力的作用，从而影响导体棒（或线圈）的受力情况和运动情况。
所以要解决这类电磁感应问题，必须对安培力有很透彻的理解，比如安培力与洛仑兹力的关系，安培力的做功问题，安培力冲量的特殊形式，安培力对时间平均值和对位移平均值的不同等等。
本文将对安培力的这些问题进行探讨。
主题词：安培力 冲量 平均值正文：在高三物理复习教学中，如果能紧紧抓住学生学习的问题所在，迷惑之处，教学效果会大大提高。
电磁感应中感应电流在磁场中受到安培力的作用，从而影响导体棒（或线圈）的受力情况和运动情况。
所以要解决这类电磁感应问题，必须对安培力有透彻的理解，比如安培力与洛仑兹力的关系，安培力的做功问题，安培力冲量的特殊形式，安培力对时间平均值和对位移平均值的不同等等。
下面对安培力的这些问题进行探讨。
一、安培力与洛仑兹力的关系我们常说安培力是洛仑兹力的宏观表现，但是洛仑兹力永不做功，安培力却能做功，这究竟是怎么回事呢？下面分析一个物理情境：如图1所示，导体棒ab 置于光滑的水平导轨上，现给它一个水平向右的初速度v ，导体棒在运动的过程中受到一个水平向左的安培力F ，安培力F对导体棒做负功。
再来分析洛仑兹力，导体棒ab 向右运动切割磁感线，产生感应电流，方向是从b 到a ，导体中的自由电子沿a向b 定向移动，由左手定则可知电子受到一个水平向左的洛仑兹力f 1；事实上，导体棒向右运动，其中的电子也会和导体棒一起向右运动，由左手定则可知电子受到一个从a 到b 方向的洛仑兹力f 2，如图2所示。
现假设某时刻导体棒向右运动的速度为v 2，电子沿a 向b 定向移动的速度为v 1，则f 1=ev 1B ，f 2=ev 2B 。
由图可以看出：f 1对电子做负功，f 2对电子做正功，功率分别是P 1=f 1v 2=ev 1Bv 2，P 2=f 2v 1=ev 2Bv 1，所以，洛仑兹力的合力对电子不做功，分力是做功的。
20200226较复杂情况下安培力的分析与计算(高三提高班用)电流在磁场中受到的力叫安培力。
如果一段直线电流完全置于匀强磁场中，且电流与磁场垂直，那么，它的方向可用左手定则判断、它的大小可用F=BIL 来计算。
这是目前对同学们的基本要求。
如果情况复杂起来，譬如电流不再是直线形的、磁场不再是匀强的，又该如何分析安培力的方向并计算磁场力的大小呢？下面以分类归纳的方式（分为四类），在上述最简单情况的基础上稍做拓展、延伸和提高。
一、直线电流在匀强磁场中直线形电流在磁场中的方位将影响安培力的大小。
在B 、I 、L 大小一定的条件下，由于电流与磁场的夹角不同安培力的大小不同，安培力的范围是：0≤F ≤BIL.(当B 与I 平行时，最小F=0；当B 与I 垂直时，最大F=BIL. 今后将研究两种简单的情形：F=BIL （I ⊥B ）和F=0（I ∥B ）1、最简单情况：直线形电流在匀强磁场中，磁场与电流垂直（这是今后高中阶段最常遇见的情况）。
【例1】将长度为20 cm 、通有0.1 A 电流的直导线放入一个匀强磁场中，电流与磁场的方向如图甲、乙、丙3个图所示，已知磁感应强度为1 T ．试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向．解析：甲图中安培力＝0。
乙图中，F=BIL ＝0.02N ，在纸面内垂直于导线向右。
乙图中，F=BIL ＝0.02N ，在纸面内垂直于导线向左上方。
2、一般情况：直线形电流在匀强磁场中，磁场与电流不垂直（注：上一种是下一种的特殊情况）。
直线电流的有效长度为垂直于B 方向的投影。
【例2】如右图，直线导体的实际长度为d ，处于匀强磁场中，则它的有效长度为dcos θ，所受的作用力大小为F=BIdcos θ二、直线电流在非匀强磁场中所谓非匀强磁场，是指直线电流所在的空间各处磁场情况不尽相同，如例3中ab 上下两侧的磁场方向和强弱不尽相同，电流cd 就是处于非匀强磁场。
知识要求：一般只要求分析安培力的方向，进而讨论导体在安培力作用下的运动情况。
高考物理复习冲刺压轴题专项突破—安培力（含解析）一、选择题（1-9题只有一个选项正确，10-12题有多个选项符合条件）1．如图（a ）所示，在倾角37θ=的斜面上放置着一个金属圆环，圆环的上半部分处在垂直斜面向上的匀强磁场（未画出）中，磁感应强度的大小按如图（b ）所示的规律变化。
释放圆环后，在08t t =和09t t =时刻，圆环均能恰好静止在斜面上。
假设圆环与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 370.6=，则圆环和斜面间的动摩擦因数为（ ）A ．34B ．1516C ．1920D ．2728【答案】D 【解析】根据楞次定律可知，008t 时间内感应电流的方向沿顺时针方向，由左手定则可知圆环上部受安培力沿斜面向下，设圆环半径为r ，电阻为R ，在08t t =时有220101ππ216B B E r r t t t Φ==⋅⋅=，11E I R= 此时圆环恰好静止由平衡得01sin 2cos mg B I r mg θμθ+⋅=同理在09t t =时圆环上部分受到的安培力沿斜面向上2020π2B E r t t ∆Φ==∆，22E I R= 圆环此时恰好静止，由平衡得02sin cos 2mg mg B I r θμθ+=⋅联立以上各式得2728μ=故ABC 错误，D 正确。
故选D 。
2．某实验装置如图所示，用细绳竖直悬挂一个多匝矩形线圈，细绳与传感器相连，传感器可以读出细绳上的拉力大小。
将线框的下边ab 置于蹄形磁铁的、S 极之间，使ab 边垂直于磁场方向且ab 边全部处于N 、S 极之间的区域中。
接通电路的开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表读数为时，传感器的读数为1F ；保持ab 中的电流大小不变，方向相反，传感器的读数变为2F （21F F <）。
已知金属线框的匝数为n ，ab 边长为L ，重力加速度为g ，则可得到（ ）A ．金属线框的质量122F F m g+= B ．N 、S 极之间的磁感应强度12F F B nIL -=C ．传感器的读数为1F 时，ab 中的电流方向为b →aD ．减小电流I 重复实验，则1F 、2F 均减小【答案】A【解析】AB ．通电线圈受到重力安培力和细绳的拉力作用，当电流表读数为I 时，绳子的拉力为1F ，则1F mg nBIL =+保持ab 中的电流大小不变，方向相反，绳子的拉力为2F ，则2F nBIL mg +=联立解得金属框的质量为 122F F m g +=122F F B nIL-= 选项A 正确，B 错误；C ．传感器的读数为1F 时，安培力竖直向下，根据左手定则可知，ab 中的电流方向为a →b ，故C 错误；D ．减小电流I 重复实验，则1F 减小，2F 增大，故D 错误。
安培力的四个难点突破作者姓名陈玖琳单位北京市第九中学安培力的四个难点突破内容提要：安培力是高中物理的一个重点。
电磁感应中的感应电流在磁场中受到安培力的作用，从而影响导体棒（或线圈）的受力情况和运动情况。
所以要解决这类电磁感应问题，必须对安培力有很透彻的理解，比如安培力与洛仑兹力的关系，安培力的做功问题，安培力冲量的特殊形式，安培力对时间平均值和对位移平均值的不同等等。
本文将对安培力的这些问题进行探讨。
主题词：安培力 冲量 平均值正文：在高三物理复习教学中，如果能紧紧抓住学生学习的问题所在，迷惑之处，教学效果会大大提高。
电磁感应中感应电流在磁场中受到安培力的作用，从而影响导体棒（或线圈）的受力情况和运动情况。
所以要解决这类电磁感应问题，必须对安培力有透彻的理解，比如安培力与洛仑兹力的关系，安培力的做功问题，安培力冲量的特殊形式，安培力对时间平均值和对位移平均值的不同等等。
下面对安培力的这些问题进行探讨。
一、安培力与洛仑兹力的关系我们常说安培力是洛仑兹力的宏观表现，但是洛仑兹力永不做功，安培力却能做功，这究竟是怎么回事呢？下面分析一个物理情境：如图1所示，导体棒ab 置于光滑的水平导轨上，现给它一个水平向右的初速度v ，导体棒在运动的过程中受到一个水平向左的安培力F ，安培力F对导体棒做负功。
再来分析洛仑兹力，导体棒ab 向右运动切割磁感线，产生感应电流，方向是从b 到a ，导体中的自由电子沿a向b 定向移动，由左手定则可知电子受到一个水平向左的洛仑兹力f 1；事实上，导体棒向右运动，其中的电子也会和导体棒一起向右运动，由左手定则可知电子受到一个从a 到b 方向的洛仑兹力f 2，如图2所示。
现假设某时刻导体棒向右运动的速度为v 2，电子沿a 向b 定向移动的速度为v 1，则f 1=ev 1B ，f 2=ev 2B 。
由图可以看出：f 1对电子做负功，f 2对电子做正功，功率分别是P 1=f 1v 2=ev 1Bv 2，P 2=f 2v 1=ev 2Bv 1，所以，洛仑兹力的合力对电子不做功，分力是做功的。
洛仑兹力的分力f 1是安培力F 的宏观表现。
由此可见，当导体棒ab 运动时，安培力并不是洛仑兹力的合力，它是洛仑兹力一分力的宏观表现。
只有导体棒ab 固定不动有电流通过时，安培力是洛仑兹力的合力，是洛仑兹力的宏观表现。
洛仑兹力的合力不做功，分力做功，所以洛仑兹力是要影响带电粒子的运动轨迹的。
如2 f 1图2图1果从功能角度研究问题，洛仑兹力的功就不必考虑了；如果从动力学角度研究问题就必须考虑洛仑兹力。
例1 如图3所示，在空间有水平方向的匀强磁场B ，一根光滑绝缘的空心细管MN 的长度为h ，管内M 端有一质量为m 、带正电量为q 的小球，开始时相对管静止，当管携带小球一起向右以恒定速度v 0运动时，小球可在管中加速上升。
求：(1)小球的加速度；(2)简要说明小球从M 上升到N 的过程中，所受各力对它做的功；解析：(1)小球在运动过程中受到三个力的作用：重力mg 、弹力N 和洛仑兹力f ，洛仑兹力f 的方向与速度v 的方向垂直。
解题时把洛仑兹力f 、速度v 进行分解，如图4-1和图4-2所示。
竖直方向的牛顿第二定律： ma mg f y =-B qv f y 0=小球的加速度为： mmgB qv a -=0小球在管中匀加速上升。
(2) 小球从M 上升到N 的过程中，重力做负功mgh W G -=； 洛伦兹力不做功W f =0；弹力做正功，由水平方向的平衡方程x y f N qv B ==可知：(1)弹力N 做功与小球克服水平方向上的洛仑兹力x f 做功是相等的；(2)弹力是变力，做功不好求，只能另辟蹊径。
洛仑兹力合力不做功，但洛伦兹力的分力0y f qv B =做正功，x y f qv B =做负功，两分力的功率分别是0y y P qv Bv =，0x y P qv Bv =，综上所述，f y 做功的多少等于弹力做功的多少。
所以Bh qv W N 0=点评：此题是有关洛仑兹力的动力学问题，关键是受力分析、运动分析。
只要分析清楚“小球在管中加速上升”的原因，问题就迎刃而解了。
此题的上述求解过程可以让学生深刻理解“洛仑兹力影响带电粒子的运动轨迹”及“洛仑兹力永不做功”。
二、安培力冲量的特殊形式安培力的冲量公式是R BL BLq t BIL t F ∆Φ==∆=∆，这是安培力在电磁感应中的一个重要推论。
感应电流通过直导线时，直导线在磁场中受到安培力的作用，当导线与磁场垂直时，安培力的大小为F=BIL 。
在时间△t 内安培力的冲量F t BIL t ∆=∆ 根据电流的定义式tq I =，式中q 是时间t 内通过导体截面的电量M BN 图3v 0v yv图4-2mg f 图4-1欧姆定律RE I =，R 是回路中的总电阻电磁感应中tE ∆∆=φ可以得到安培力的冲量公式，此公式的特殊性决定了它在解题过程中的特殊应用。
例2 如图5所示，在光滑的水平面上，有一垂直向下的匀强磁场分布在宽为L 的区域内，有一个边长为a （a <L ）的正方形闭合线圈以初速v 0垂直磁场边界进入磁场，滑过磁场后速度变为v （v <v 0）那么（ ）A ．完全进入磁场中时线圈的速度大于（v 0+v ）/2；B ．完全进入磁场中时线圈的速度等于（v 0+v ）/2；C ．完全进入磁场中时线圈的速度小于（v 0+v ）/2；D ．以上情况A 、B 均有可能，而C 是不可能的解析：设线圈完全进入磁场中时的速度为v '。
线圈在穿过磁场的过程中所受合外力为安培力BIa F =安。
下面是线圈在进入磁场、穿出磁场的过程中的动量定理：v m mv t a I B '-=∆⋅011mv v m t a I B -'=∆⋅22应用安培力的冲量公式后，上边两式可以变化为： v m mv RBa '-=∆⋅0φmv v m RBa -'=∆⋅φ由上述二式可得2)(0v v v +='，即B 选项正确。
点评：本题具有很强的综合性。
由电磁感应知识推出Rv L B F 瞬安22=，当瞬v 减小时安F 也减小，所以线圈在进入磁场和穿出磁场的过程都是变减速运动，所以不能用运动学的公式来解决问题了。
进入磁场和穿出磁场的过程线圈的位移相同，我们可以利用动能定理，但无法对本题最终做出解答。
这时要求学生能及时调节思维，合理进行选择，结合线圈在进入磁场和穿出磁场的过程中磁通量的变化量φ∆相等，利用安培力的冲量公式，会有柳暗花明又一村的感觉。
三、安培力做功的类比学习 电磁感应中的力学问题，常常涉及安培力做功及对应的能量转化，所以能量守恒与转化L a a图5思想是解这类问题的法宝。
为了开拓视野，发散思维，在学习的过程中还可以采用类比的方法，把导体棒受到的安培力类比为力学中的滑动摩擦力，克服滑动摩擦力做功对应着摩擦生热，克服安培力做功对应着感应电流的电能，最终转化为焦耳热；一对滑动摩擦力和一对安培力对系统做负功，对应的热都可用下面公式去计算： Q Fs =相对等等。
例3 如图6所示，两根平行长直金属导轨倾斜放置，导轨平面与水平面的夹角为θ，导轨的间距为L ，两导轨上端之间接有阻值为R 的电阻。
质量为m 的导体棒ab 垂直跨接在导轨上，接触良好，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,导轨和导体棒的电阻均不计。
在导轨平面上的矩形区（如图6中虚线框所示）域内存在着匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度的大小为B 。
当磁场以某一速度沿导轨平面匀速向上运动时，导体棒以速度v 0随之匀速向上运动。
设导体棒在运动过程中始终处于磁场区域内。
求：(1)通过导体棒ab 的电流大小和方向； (2)磁场运动的速度大小；(3)维持导体棒匀速向上运动，外界在时间t 内需提供的能量是多少？ 解析：(1)导体棒ab 做匀速运动，θθμsin cos mg mg BIL +=I =)sin cos (θθμ+BLmg电流的方向由b 到a (2)当导体棒以恒定速度v 0匀速运动时，设磁场运动的速度为v 则E =BL (v-v 0)通过导体棒的电流I =RE解得 v =022)sin cos (v L B mgR ++θθμ（3）用类比的方法，时间t 内产生的焦耳热相对相对安BILs s F Q ==0()s v v t =-相对摩擦生热和重力势能的增加量s mg E )sin cos (θθμ+='t v s 0= 在时间t 内外界提供的能量 E Q E '+=解得E =t v mg LB Rtg m 022222)sin cos ()sin cos (θθμθθμ+++ 点评：本题中安培力对磁场做负功，对导体棒做正功，对整个系统做负功，所以焦耳热可以通过下列方法求解相对相对安BILs s F Q ==。
这样学生对本题的物理情境有了更好的认图6识，开拓了视野，提高了学习能力，学生对电磁感应力学问题的学习感觉是似曾相识，减少了畏难情绪。
四、安培力对时间的平均值、对位移的平均值力对时间的平均值和力对位移的平均值通常不等。
力对时间的平均值可以通过作 F-t 图象，求出曲线与 t 轴围成的面积（即总冲量），再除以总时间，其大小就是力对时间的平均值t F 。
力对位移的平均值可以通过作 F-x 图象，求出曲线与x 轴围成的面积（即做功总量），再除以总位移，其大小就是力对位移的平均值x F 。
电磁感应中的安培力一般都是变力，t F 和x F 是不等的，不能混淆。
例4 如图7所示，足够长的光滑金属框竖直放置，框宽L ＝0.5 m ，框的电阻不计，匀强磁场磁感应强度B ＝1 T ，方向与框面垂直，金属棒MN 的质量为100 g ，电阻为1 Ω．现让MN 无初速地释放并与框保持接触良好的竖直下落，从释放到达到最大速度的过程中通过棒某一横截面的电量为2 C ，求此过程中回路产生的电能．（空气阻力不计，g ＝10 m/s 2）错解： Rv L B mg m 22= ①m mv BLq mgt =- ② 可得： t =1.4s又根据： q It = ③ F BIL = ④BhLq R=⑤ 所以 2.86E Fh ==J解析：金属棒下落过程做加速度逐渐减小的加速运动，加速度减小到零时速度达到最大，根据平衡条件得：Rv L B mg m22= ①在下落过程中，金属棒减小的重力势能转化为它的动能和电能E ，由能量守恒定律得：Emv mgh m+=22 ②通过导体某一横截面的电量为：RBhLq =③ 由①②③解得E =3.2J 。
M NL图7点评：物理是万物之理。
本题错解中每一步都看似很有道理，其根本的错误是没有区分安培力对时间的平均值和对位移的平均值。
