第一章 安培力与洛伦兹力
1 磁场对通电导线的作用力
基础过关练
题组一 安培力的方向
1.(2020河北承德一中高三月考)如图,一段半圆形粗铜线固定在绝缘水平桌面上,铜线所在空间有一匀强磁场,磁场方向竖直向下。当铜线中通有顺时针方向的电流时,铜线所受安培力的方向( )
A.向前 B.向后 C.向左 D.向右
2.如图所示,A为一个水平旋转的橡胶圆盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一根通电直导线,电流方向如图所示。当圆盘绕中心轴OO'高速顺时针转动时(从上向下看),通电直导线所受安培力的方向是( )
A.竖直向上 B.竖直向下
C.水平向里 D.水平向外
3.(2020山东青岛二中高二期中)如图,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。闭合开关S,A受到通电螺线管产生的磁场的作用力的方向是( )
A.竖直向上 B.竖直向下
C.水平向右 D.水平向左 4.(2020浙江宁波效实中学高二上期中)如图所示为两根互相平行的通电直导线a、b的横截面图,a、b中的电流方向已在图中标出,那么导线a中的电流产生的磁场的磁感线环绕方向及导线b所受的安培力的方向分别是(深度解析)
A.顺时针方向 向右 B.顺时针方向 向左
C.逆时针方向 向左 D.逆时针方向 向右
题组二 安培力的大小
5.如图所示,通电直导线置于匀强磁场中,导线与磁场方向垂直。若仅将导线中的电流增大为原来的4倍,则导线受到安培力的大小将( )
A.增大为原来的2倍 B.增大为原来的4倍
C.减小为原来的14 D.减小为原来的12
6.如图所示,通电导线MN置于垂直于纸面向里的匀强磁场中,其中的电流保持不变。当它在纸面内从a位置绕其一端M转至b位置时,通电导线所受安培力的大小变化情况是( )
A.变小 B.变大
C.不变 D.不能确定
1 习题课一 带电粒子在复合场中的运动
1.会分析带电粒子在复合场中的运动问题。2.提升受力分析和运动分析的综合能力。
带电粒子在组合场中的运动
[问题探究]
如图所示，一带电粒子垂直x轴从P点进入第二象限，一段时间后从y轴上的某点进入第一象限的匀强中。求：
(1)在电场中带电粒子做什么运动；
(2)在磁场中做什么运动？
提示：(1)在电场中做类平抛运动，垂直电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做匀加速直线运动；
(2)在磁场中做匀速圆周运动。
[要点归纳]
带电粒子在电场、磁场组合场中的运动是指粒子从电场到磁场或从磁场到电场的运动。通常按时间的先后顺序分成若干个小过程，在每一运动过程中从粒子的受力性质、受力方向和速度方向的关系入手，分析粒子在电场中做什么运动，在磁场中做什么运动。
1．在匀强电场中运动
(1)若初速度v0与电场线平行，粒子做匀变速直线运动；
(2)若初速度v0与电场线垂直，粒子做类平抛运动。
2．在匀强磁场中运动
(1)若初速度v0与磁感线平行，粒子做匀速直线运动；
(2)若初速度v0与磁感线垂直，粒子做匀速圆周运动。
[例题1] 如图所示，直角坐标系中的第Ⅰ象限中存在沿y轴负方向 2 的匀强电场，在第Ⅱ象限中存在垂直纸面向外的匀强磁场。一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子，在x轴负半轴上的a点以速度v0与x轴负方向成60°角射入磁场，从y＝L处的b点垂直于y轴方向进入电场，并经过x轴上x＝2L处的c点。不计重力，求：
(1)磁感应强度B的大小；
(2)电场强度E的大小；
(3)粒子在磁场和电场中的运动时间的比值。
[解析] (1)带电粒子在磁场与电场中运动轨迹如图所示
由几何关系可知r＋rsin 30°＝L
解得r＝2L3
又因为qv0B＝mv02r
解得B＝3mv02qL。
(2)设带电粒子在电场中运动时间为t2
沿x轴，有2L＝v0t2
沿y轴，有L＝12at22
又因为qE＝ma
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高考
- 1 - / 10 安培力及其应用
(25分钟 60分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1.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于纸面向里。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
【解析】选D。先用安培定则判断螺线管的磁场方向，导线处的磁场方向是水平向左的；再用左手定则判断出导线A受到的安培力竖直向上。故选D。
2.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，则过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 高考
- 2 - / 10 【解析】选C。根据直线电流相互作用的规律可知a与c相互吸引，b与c也相互吸引，所以导线c所受的合力方向一定指向左边且与ab边垂直，故C选项正确。
3.如图所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则( )
A.如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是北极
B.如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是北极
C.无论如何台秤的示数都不可能变化
D.以上说法都不正确
【解析】选A。如果台秤的示数增大，说明导线对磁铁的作用力竖直向下，由牛顿第三定律知，磁铁对导线的作用力竖直向上，根据左手定则可判断，导线所在处磁场方向水平向右，由磁铁周围磁场分布规律可知，磁铁的左端为北极，A正确，B、C、D错误。
4.如图所示，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( )
