安培力 典型例题及习题 1

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. 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。

上右安培力专题分类训练（1）题型一：电磁场方向的判定1．⑴．利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（ ）2.⑴．利用右手定则判断电磁场的方向；⑵．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；⑶．注意同一铁芯所绕线圈中的电流方向；⑷．中心处的磁场由上下两个通电螺线管的磁场叠加而成；⑸．电子束可看作通电直导线题2：如图，在铁环上用绝缘导线缠绕两个相同的线圈a 和b 。

a 、b 串联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.向下偏 B.向上偏 C.向左偏 D.向右偏题3：在纸面上有一个等边三角形ABC ，其顶点处都通有相同电流的三根长直导线垂直于纸面位置，电流方向如图所示，每根通电导线在三角形的中心O 产生的磁感应强度大小为B 0。

则中心O 处的磁感应强度大小为 。

题型二：安培力方向的判定和大小的求法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4：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5：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 1．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 2 B.F 1-F 2 C.F 1+F 2 D.2F 1-F 23. 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6：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，导线中通有大小相同的恒定电流，方向如图。

安培力练习题1、如图1所示，放在蹄形磁铁两极间的导体棒ab ，当通有由b 向a 的电流时，受到的安培力方向向右，则磁铁的上端是 极；如果磁铁上端是S 极，导体棒中的电流方向由a 向b ，则导体棒受到的安培力方向为 ．(选填“向左”、“向右”)2、如图2所示，在同一水平面内宽为2m 的两导轨互相平行，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2A 时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到8A 时，金属棒获得2m/s 2的加速度，则磁场的磁感应强度大小为 T 。

3、如图3所示，“U ”形导轨宽L ，与水平面夹角为α，垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度为B.一根质量为m 、长也是L 的金属棒搭在导轨上，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，回路中的电流强度为I ，这时金属棒保持水平静止但有下滑趋势，则金属棒受到的摩擦力的大小为_________.4、如图4，在阴极射管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将 （ ）A ．向上偏转B ．向下偏转C ．向纸内偏转D ．向纸外偏转5、如图5，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6、 如图6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7、如图7，长为2l 的直导线折成边长相等，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强度为I 的电流时，该V 形通电导线受到的安培力大小为（ ）A ．0B ．１／２ BIlC ．BIlD ．2BIl8、如图8所示，在倾角为a 的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L ，质量为m 的直导体棒。

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。

安培力综合练习题___经典_(含答案)安培力作用下导体的运动例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，设大小不同的电流按如图355所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是 ( )A ．都绕圆柱体转动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 ．彼此背向运动，电流大的加速度大答案 B安培力作用下导体的平衡例2．如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处，置于匀强磁场内．当棒中通以从a 到b 的电流I 后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( ) A.mg Il tan θ，竖直向上 B.mg Il tan θ，竖直向下C.mg Il sin θ，平行悬线向下 D.mg Ilsin θ，平行悬线向上 答案 D安培力和牛顿第二定律的结合例3．澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到10 km /s 的电磁炮(常规炮弹的速度约为2 km/s)．如图357所示，若轨道宽为2 m ，长为100 m ，通过的电流为10 A ，试求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度 (轨道摩擦不计)答案 55 T练习题组一 安培力作用下导体的运动1．把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触，并使它组成如图所示的电路图．当开关S 接通后，将看到的现象是( )A ．弹簧向上收缩B ．弹簧被拉长C ．弹簧上下跳动D ．弹簧仍静止不动答案 C2．通有电流的导线L 1、L 2处在同一平面(纸面)内，L 1是固定的，L 2可绕垂直纸面的固定转轴O转动(O 为L 2的中心)，各自的电流方向如图359所示．下列哪种情况将会发生( )A ．因L 2不受磁场力的作用，故L 2不动B ．因L 2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L 2不动C ．L 2绕轴O 按顺时针方向转动D ．L 2绕轴O 按逆时针方向转动答案 D3.一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图3510所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a 到b 的电流，则导线ab 受磁场力方向后的运动情况为( )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答案 D4．一个可以自由运动的线圈L 1和一个固定的线圈L 2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，则线圈L 1将( )A ．不动B ．顺时针转动C ．逆时针转动D ．向纸面内平动答案 B题组二 通电导线在磁场中的平衡5．如图3512所示条形磁铁放在水平面上，在它的上方偏右处有一根固定的垂直纸面的直导线，当直导线中通以图示方向的电流时，磁铁仍保持静止．下列结论正确的是( )A ．磁铁对水平面的压力减小B ．磁铁对水平面的压力增大C ．磁铁对水平面施加向左的静摩擦力D ．磁铁所受的合外力增加答案 BC6．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 与导轨间的动摩擦因数为μ.有电流时，ab 恰好在导轨上静止，如图3513所示．图中的四个侧视图中，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( )答案 AB7．如图3514所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是()A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C .金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小答案 A8．如图所示，挂在天平底部的矩形线圈abcd的一部分悬在匀强磁场中，当给矩形线圈通入如图所示的电流I时，调节两盘中的砝码，使天平平衡．然后使电流I反向，这时要在天平的左盘上加质量为2×10－2kg的砝码，才能使天平重新平衡．求磁场对bc边作用力的大小．若已知矩形线圈共10匝，通入的电流I＝0.1 A，bc边长度为10 cm，求该磁场的磁感应强度．(g取10 m/s2)答案0.1 N 1 T9．如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6×10－2 kg的通电直导线，电流I＝1 A，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0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设t＝0，B＝0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)答案 5 s10．如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.5 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m＝0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力大小．答案(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N11．如图3518所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L＝0.5 m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m＝1 kg，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G＝3 N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V、内阻r＝0.1 Ω，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/s2)答案1．9 Ω≤R≤9.9 Ω.题组三安培力与牛顿运动定律的综合应用12．如图3519所示，在同一水平面的两导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为0.2 T，一根质量为0.6 kg，有效长度为2 m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5 A时，金属棒做匀速直线运动；当金属棒中的电流突然增大为8 A时，求金属棒能获得的加速度的大小．答案 2 m/s213．据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图3520所示．炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离L＝0.10 m，导轨长x＝5.0 m，炮弹质量m＝0.30 kg.导轨上的电流I的方向如图中箭头所示．可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝2.0 T，方向垂直于纸面向里．若炮弹出口速度为v＝2.0×103 m/s，求通过导轨的电流I.忽略摩擦力与重力的影响．答案6×104 A。

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。

安培力的典型例题1.安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力．2.安培力的计算公式：F＝BILsinθ（θ是I与B的夹角）；3.安培力公式的适用条件:公式F＝BIL一般适用于匀强磁场中I⊥B的情况，对于非匀强磁场只是近似适用（如对电流元），但对某些特殊情况仍适用．二、左手定则1.内容2.安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线垂直,即F跟BI所在的面垂直．但B与I的方向不一定垂直．3.安培力F、磁感应强度B、电流1三者的关系①已知I,B的方向，可惟一确定F的方向；②已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向；③已知F,1的方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定．4.由于B,I,F的方向关系常是在三维的立体空间，所以求解本部分问题时，应具有较好的空间想象力，要善于把立体图画变成易于分析的平面图，即画成俯视图，剖视图，侧视图等．【例1】质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行导轨上，导轨宽度为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，如图所示，如图10—19所示是沿ba 方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是（）答案：AB2、安培力作用下物体的运动方向的判断（1）电流元法：（2）特殊位置法：（3）等效法：（4）利用结论法：①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；②两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势．（5）转换研究对象法I1I2填空题2 图3-4-10 【例2】如图所示，电源电动势E ＝2V ，r ＝0.5Ω,竖直导轨电阻可略，金属棒的质量m ＝0.1kg ，R=0.5Ω，它与导体轨道的动摩擦因数μ＝0.4，有效长度为0.2 m,靠在导轨的外面，为使金属棒不下滑，我们施一与纸面夹角为600且与导线垂直向外的磁场，（g=10m/s 2）求：（1)此磁场是斜向上还是斜向下？（2）B 的范围是多少？答案：2.34 T -- 3. 75 T练习题题型分类：一、安培力大小和方向基础考察1.关于通电导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是 ( )A.安培力的方向就是该处的磁场方向B.安培力的方向一定垂直于磁感线和通电导线所在的平面C.若通电导线所受的安培力为零.则该处的磁感应强度为零D.对给定的通电导线在磁场中某处各种取向中，以导线垂直于磁场时所受的安培力最大2. 一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示导线上电流由左向右流过．当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90０的过程中，导线所受的安培力 （ ）A ．大小不变，方向也不变B ．大小由零渐增大，方向随时改变C ．大小由零渐增大，方向不变D ．大小由最大渐减小到零，方向不变二．有效长度的考察3.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 ．BILB ．BIdcos θC ．BId/sin θD ．BIdsin θ填空2.如图所示，在垂直纸 面向里的匀强磁场中，有一段弯成直角的金属导线abc ，且ab=bc=L 0，通有电流I ，磁场的磁感应强度为B ，若要使该导线静止不动，在b 点应该施加一个力F 0，则F 0的方向为________；B 的大小为________.三．自由通电导线在磁场中的运动 一、选择题：1. 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 。

安培力知识讲解与典型分类例题1．安培力（1）定义：通电导线在磁场中受到的力．（2）大小：①当B I L、、两两垂直时，F BLI=．若与的夹角为，则sinF BILθ=．②弯曲导线的有效长度，等于两端点所连线段的长度；相应的电流方向，沿由始端流向末端．因为任意形状的闭合线圈，其有效长度0L=，所以闭合通电线圈在匀强磁场中，受到安培力的矢量和一定为零．如图所示，甲、乙、丙三段导线的形状和长度不等，但两端点a b、之间的有效直线距离相等，当通以相同的电流时，在同样的磁场中安培力大小相等，而丁图中导线圈闭合，则其安培力合力为零．③公式的适用条件：一般只适用于匀强磁场．（3）方向判断：①左手定则：伸出左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中受到的安培力的方向．②同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．（4）特点：F B⊥，F I⊥，即垂直于和决定的平面．（注意：和可以有任意夹角）2．磁电式电流表磁电式仪表最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈．当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用．由左手定则可以判定，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是架在轴上的线圈就要转动．线圈转动时，图甲中的螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动．电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大．所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小．从图乙和图丙可以看出，安培力总与磁感应强度的方向垂直．为了使电流表表盘的刻度均匀，两磁极间装有极靴，极靴中间又有一个铁质圆柱．这样，极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行（图丙），表盘的刻度就是均匀的了．【安培力】【例1】关于通电直导线所受的安培力、磁感应强度和电流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．必定垂直于B I、，但不一定垂直于C．必定垂直于F I、，但不一定垂直于D．必定垂直于F B、，但不一定垂直于【例2】在图中，表示电流、磁场和磁场对电流作用力三者的方向关系正确的是（）【例3】在如图所示各图中，表示磁场方向、电流方向及导线受力方向的图示正确的是 ( )【例4】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．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．情况下导线受的安培力大于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【例5】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 ( )【例6】在磁场中某一点放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长，电流为，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?【例7】 一根长0.2m 、电流为的通电导线，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 ．【例8】 磁场中某区域的磁感线如图所示，则（ ）A ．、两处的磁感应强度的大小不等，a bB B > B ．、两处的磁感应强度的大小不等，a b B B <C ．同一通电导线放在处受力一定比放在处受力大D ．同一通电导线放在处受力一定比放在处受力小【例9】 如图，长为的直导线折成边长相等，夹角为的形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为，当在该导线中通以电流强度为的电流时，该形通电导线受到的安培力大小为（ ） A ．0B ．0.5BIlC ．D ．2BIl【磁电式电流表】【例1】 关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的矩形线圈与该磁场的关系，下列正确的有A ．通电线圈旋转的角度不同，它所在位置的磁感应强度大小也不同B ．不管通电线圈转到什么位置，它所在位置的磁感应强度大小都相等C ．通电线圈旋转的角度不同，它的平面与磁感线的夹角也不同D ．不管通电线圈转到什么位置，它的平面都与磁感线相平行【例2】 磁电式电流表中通以相同电流时，指针偏转角度越大，表示电流表灵敏度越高，若其余条件都相同，则灵敏度高的电流表具有（ ）C ． 比较小的通电线圈的横截面积B ．比较“硬”的两个螺旋弹簧 C ．比较少的通电线圈匝数D ．比较强的辐向分布的磁场【例3】实验室经常使用的电流表是磁电式仪表．这种电流表的构造如图甲所示．蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的．当线圈通以如图乙所示的电流，下列正确的是（ ）A ．线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行B ．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动C ．当线圈转到如图乙所示的位置，端受到的安培力方向向上D ．当线圈转到如图乙所示的位置，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动【磁铁磁场中的导线】【例1】 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（ ）A ．磁铁受到向左的摩擦力，磁铁对桌面的压力减小B ．磁铁受到向右的摩擦力，且对桌面的压力减小C ．磁铁受到向左的摩擦力，且对桌面的压力增大D ．磁铁不受摩擦力，对桌面的压力不变【例2】 如图所示，一根条形磁棒静止在斜面上，磁棒中心正上方固定着一根水平直导线，通以垂直于纸面向里的恒定电流．现将电流的方向改为垂直于纸面向外，电流的大小不变，发现磁棒仍静止在斜面上，则磁棒对斜面的压力（ ） A ．增大B ．不变C ．减小D ．缺少条件无法判断【例3】 如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为，现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如图，当加上电流后，台秤读数为，则以下说法正确的是（ ） A ．12N N F F >，弹簧长度将变长 B ．12N N F F >，弹簧长度将变短 C ．12N N F F <，弹簧长度将变长 D ．12N N F F <，弹簧长度将变短【例4】 如图甲所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动．当导线通过电流时，如果只考虑安培力的作用，则从上往下看，导线的运动情况（ ） 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【多根通电导线】【例1】 如图所示，两根平行放置的长直导线和载有大小相同，方向相反的电流，受到的磁场力大小为．当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，受到的磁场力大小变为，则此时受到的磁场力大小变为（ ） A ．B ．12F F -C ．12F F +D ．122F F -【例2】 在等边三角形的三个顶点、、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．过点的导线所受安培力的方向（ ） A ．与边平行，竖直向上 B ．与边平行，竖直向下 C ．与边垂直，指向左边 D ． 与边垂直，指向右边E ． 通电直导线A 与圆形通电导线环B 固定放置在同一水平面上，通有如图所示的电流时，通电直导线A 受到水平向______的安培力作用．当A 、B 中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A 受到的安培力方向水平_____．【例3】如图所示，MN 是一条水平放置的固定长直导线，通电电流大小为，方向如图，是一个通有电流的与MN 共面的金属环，圆环在磁场作用下（ ）A ．沿纸面向上运动B ．沿纸面向下运动C ．上半部垂直于纸面向外，下半部垂直于纸面向里运动D ．上半部垂直于纸面向里，下半部垂直于纸面向外运动【例4】如图，为圆心，KN LM 、是半径分别为ON OM 、的同心圆，若处垂直纸面放置一载流直导线，电流垂直纸面向外．用一条导线围成如图所示回路KLMN ，当回路中沿图示方向通以电流时，此回路将（ ）A ．向左平动B ．在纸面向绕过点垂直于纸面的轴转动C ．边向外，MN 边向里运动D ．边向里，MN 边向外运动【平衡问题】【例1】 如图所示，一根质量为的金属棒，用软线悬挂在磁感应强度为的匀强磁场中，电流方向由A C →，此时悬线张力不为零，欲使悬线张力为零，必须（ ） A ．改变电流方向，并适当增加电流强度 B ．不改变电流方向，适当增加电流强度 C ．改变磁场方向，并适当增大磁感应强度 D ．不改变磁场方向，适当减少磁感应强度【例2】 质量为的通电细杆置于倾角为的平行导轨上，导轨宽度为，杆与导轨间的摩擦因数为，有电流时恰好在导轨上静止，如图所示，下图是b a →方向观察时的四个平面图，标出四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是（ ）【例3】 如图所示，两根间距为的平行光滑金属导轨间接有电源，导轨平面与水平面间的夹角30θ=︒．金属杆垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好．整个装置处于磁感应强度为的匀强磁场中．当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆刚好处于静止状态．若将磁场方向改为竖直向上，要使金属杆仍保持静止状态，可以采取的措施是（ ） A ．减小磁感应强度B ．调节滑动变阻器使电流减小C ．减小导轨平面与水平面间的夹角D ．将电源正负极对调使电流方向改变【例4】 如图所示，通电直导线质量为、长为，水平的放置在倾角为的光滑斜面上，通以图示方向的电流，电流强度为，要求导线静止在斜面上．（1）若磁场的方向竖直向上，则磁感应强度为多大？ （2）若要求磁感应强度最小，则磁感应强度如何？【例5】 如图所示，质量、电阻不计的金属杆放在宽为，倾角为的导轨上，导轨电阻也不计，其上端接电动势为、内阻为零的直流电源和可变电阻．磁感应强度的匀强磁场竖直向上穿过导轨平面．金属杆与导轨间的最大静摩擦力为．欲使棒静止在导轨上不动，求可变电阻的取值范围．【综合问题】【例1】 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道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场（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，理论上可采用的方法是（ ） 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A B IID．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变【例2】地跨在导轨上，。