1011版高中物理 5.4探究安培力課時(shí)講練通課件 滬科版選修31

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1、1.1.在探究安培力的方向與電流方向、磁場(chǎng)方向的關(guān)系在探究安培力的方向與電流方向、磁場(chǎng)方向的關(guān)系時(shí)時(shí), ,能否同時(shí)改變二者的方向能否同時(shí)改變二者的方向? ?提示：提示：不能同時(shí)改變二者的方向不能同時(shí)改變二者的方向, ,應(yīng)該利用控制變量法應(yīng)該利用控制變量法, ,保持磁場(chǎng)方向或電流方向不變保持磁場(chǎng)方向或電流方向不變, ,探究安培力的方向與變探究安培力的方向與變化量的關(guān)系化量的關(guān)系, ,若兩者都變化若兩者都變化, ,影響變化的原因難以確定影響變化的原因難以確定. .2.2.試探討安培力的方向與磁場(chǎng)方向、電流方向的關(guān)系試探討安培力的方向與磁場(chǎng)方向、電流方向的關(guān)系. .提示：提示：由左手定則知，安培力的

2、方向既跟磁場(chǎng)方向垂由左手定則知，安培力的方向既跟磁場(chǎng)方向垂直，又跟電流方向垂直，即安培力的方向總是垂直于直，又跟電流方向垂直，即安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面. .3.3.安培力垂直于導(dǎo)線、垂直于磁場(chǎng)方向，那么電流也安培力垂直于導(dǎo)線、垂直于磁場(chǎng)方向，那么電流也一定與磁場(chǎng)垂直嗎？一定與磁場(chǎng)垂直嗎？提示：提示：根據(jù)左手定則，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力根據(jù)左手定則，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力一定垂直于導(dǎo)線、垂直于磁場(chǎng)，但由于導(dǎo)線可以沿任一定垂直于導(dǎo)線、垂直于磁場(chǎng)，但由于導(dǎo)線可以沿任何方向放入磁場(chǎng)，所以電流不一定與磁場(chǎng)垂直何方向放入磁場(chǎng)，所以電流不一定與磁場(chǎng)

3、垂直. .【典例【典例1 1】(2010(2010杭州高二檢測(cè)杭州高二檢測(cè)) )在在xOyxOy平面中有一通平面中有一通電直導(dǎo)線電直導(dǎo)線abab與與OxOx、OyOy軸相交，導(dǎo)線中的電流方向如圖軸相交，導(dǎo)線中的電流方向如圖所示所示. .該區(qū)域有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，通電該區(qū)域有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，通電直導(dǎo)線所受安培力的方向與直導(dǎo)線所受安培力的方向與OzOz軸的正方向相同，該磁場(chǎng)的磁軸的正方向相同，該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向可能是感應(yīng)強(qiáng)度的方向可能是( )( )A.A.沿沿x x軸負(fù)方向軸負(fù)方向 B.B.沿沿y y軸負(fù)方向軸負(fù)方向C.C.沿沿z z軸正方向軸正方向 D.D.沿沿z z軸負(fù)方向軸負(fù)方向【思路點(diǎn)撥【思路點(diǎn)撥

4、】解答本題應(yīng)按如下思路進(jìn)行：解答本題應(yīng)按如下思路進(jìn)行：(1)(1)在原圖中標(biāo)出電流方向與安培力方向在原圖中標(biāo)出電流方向與安培力方向. .(2)(2)用左手定則確定磁場(chǎng)方向的指向范圍用左手定則確定磁場(chǎng)方向的指向范圍. .(3)(3)注意磁感線的斜穿手心情況，即正確分解磁感應(yīng)強(qiáng)注意磁感線的斜穿手心情況，即正確分解磁感應(yīng)強(qiáng)度度. .【自主解答【自主解答】選選A A、B.B.當(dāng)電流方當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，可以向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，可以將磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行分解，分解將磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行分解，分解為與電流方向垂直的分量和與為與電流方向垂直的分量和與電流方向平行的分量電流方向平行的分量. .根據(jù)左手根據(jù)左手

5、定則，手心應(yīng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直電流方向的分量垂直定則，手心應(yīng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直電流方向的分量垂直. .當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)楫?dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)閤 x軸負(fù)方向或軸負(fù)方向或y y軸負(fù)方向時(shí)，都軸負(fù)方向時(shí)，都有與電流垂直的分量，根據(jù)左手定則，受力方向都沿有與電流垂直的分量，根據(jù)左手定則，受力方向都沿z z軸正方向，如圖所示軸正方向，如圖所示.A.A、B B正確正確. .【典例【典例2 2】如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)電線】如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)電線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N N極附近，極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面，當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖方于線圈平面，當(dāng)線

6、圈內(nèi)通入如圖方向的電流后，則線圈向的電流后，則線圈( )( )A.A.向左運(yùn)動(dòng)向左運(yùn)動(dòng) B.B.向右運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)C.C.靜止不動(dòng)靜止不動(dòng) D.D.無法確定無法確定【思路點(diǎn)撥【思路點(diǎn)撥】解答本題一般按如下思路進(jìn)行：解答本題一般按如下思路進(jìn)行：(1)(1)明確電流周圍磁場(chǎng)的分布情況明確電流周圍磁場(chǎng)的分布情況.(2).(2)用左手定則確定用左手定則確定各部分電流受安培力方向情況各部分電流受安培力方向情況.(3).(3)根據(jù)受力確定物體根據(jù)受力確定物體運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)情況.(4).(4)也可以用等效法、結(jié)論法等簡潔方法直也可以用等效法、結(jié)論法等簡潔方法直接判定接判定. .【自主解答【自主解答】選選A.A.

7、方法一：等效法方法一：等效法. .把通把通電線圈等效成小磁針電線圈等效成小磁針. .由安培定則，線圈由安培定則，線圈等效成小磁針后，左端是等效成小磁針后，左端是S S極，右端是極，右端是N N極，異名磁極相吸引，線圈向左運(yùn)動(dòng)極，異名磁極相吸引，線圈向左運(yùn)動(dòng). .方法二：電流元法方法二：電流元法. .如圖所示，取其中的上、下兩小段如圖所示，取其中的上、下兩小段分析，根據(jù)其中心對(duì)稱性線圈所受安培力的合力水平分析，根據(jù)其中心對(duì)稱性線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動(dòng)向左，故線圈向左運(yùn)動(dòng). .1.1.通電導(dǎo)線如果在磁場(chǎng)中不受安培力作用，能否說明通電導(dǎo)線如果在磁場(chǎng)中不受安培力作用，能否說明該處磁

8、感應(yīng)強(qiáng)度為零？該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零？提示：提示：不能不能. .當(dāng)把通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行放置時(shí)，導(dǎo)線所當(dāng)把通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行放置時(shí)，導(dǎo)線所受安培力為零，但該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零受安培力為零，但該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零. .2.2.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，導(dǎo)線受勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，導(dǎo)線受到的安培力為到的安培力為F=IlBF=IlB，所以導(dǎo)線所在位置處的磁感應(yīng)強(qiáng)，所以導(dǎo)線所在位置處的磁感應(yīng)強(qiáng)度度 這是磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一種定義方法這是磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一種定義方法. .由此我們能由此我們能否判斷，否判斷，B B與與F F成正比，與成正比，與IlIl成反比？當(dāng)把磁場(chǎng)中某受力成反比

9、？當(dāng)把磁場(chǎng)中某受力通電導(dǎo)線取走后，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零嗎？通電導(dǎo)線取走后，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零嗎？提示：提示：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B由磁場(chǎng)本身決定，與放入的通電導(dǎo)由磁場(chǎng)本身決定，與放入的通電導(dǎo)線無關(guān)，所以不能說線無關(guān)，所以不能說B B與與F F成正比，與成正比，與IlIl成反比成反比. .當(dāng)把磁當(dāng)把磁場(chǎng)中某點(diǎn)的通電導(dǎo)線取走后，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，場(chǎng)中某點(diǎn)的通電導(dǎo)線取走后，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，并不為零并不為零. .FB=,Il3.3.當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向既不垂直也不當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向既不垂直也不平行時(shí)所受安培力如何計(jì)算？平行時(shí)所受安培力如何計(jì)算？提示：提示：如圖，假設(shè)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向

10、如圖，假設(shè)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向成成角，可以把磁感應(yīng)強(qiáng)度角，可以把磁感應(yīng)強(qiáng)度B B分解為兩分解為兩個(gè)分量，與電流方向垂直的分量個(gè)分量，與電流方向垂直的分量B B1 1=Bsin=Bsin，與電流平，與電流平行的分量行的分量B B2 2=Bcos=Bcos，B B2 2分量不會(huì)對(duì)電流產(chǎn)生安培力，分量不會(huì)對(duì)電流產(chǎn)生安培力，所以此通電導(dǎo)線所受的安培力即為分量所以此通電導(dǎo)線所受的安培力即為分量B B1 1對(duì)導(dǎo)線的安對(duì)導(dǎo)線的安培力培力F=ILBF=ILB1 1=ILBsin=ILBsin. .4.4.磁場(chǎng)越強(qiáng)，放入磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線所受安培力一定磁場(chǎng)越強(qiáng)，放入磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線所受安培力一定越大嗎？越大嗎？提示

11、：提示：由于通電導(dǎo)線所受安培力大小與電流大小、導(dǎo)由于通電導(dǎo)線所受安培力大小與電流大小、導(dǎo)線長度、磁場(chǎng)的強(qiáng)弱以及導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向夾角有關(guān)系，線長度、磁場(chǎng)的強(qiáng)弱以及導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向夾角有關(guān)系，所以磁場(chǎng)越強(qiáng)通電導(dǎo)線所受安培力不一定越大所以磁場(chǎng)越強(qiáng)通電導(dǎo)線所受安培力不一定越大. .【典例【典例3 3】(2010(2010泰州高二檢測(cè)泰州高二檢測(cè)) )如如圖所示，質(zhì)量為圖所示，質(zhì)量為m m的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒MNMN靜止在靜止在水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為L L，已知電，已知電源的電動(dòng)勢(shì)為源的電動(dòng)勢(shì)為E E，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為r r，導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒的電阻為的電阻為R R，其余接觸電阻不計(jì)，磁場(chǎng)方向垂

12、直導(dǎo)體棒，其余接觸電阻不計(jì)，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)體棒斜向上與水平面的夾角為斜向上與水平面的夾角為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B，求軌道，求軌道對(duì)導(dǎo)體棒的支持力和摩擦力對(duì)導(dǎo)體棒的支持力和摩擦力. .【思路點(diǎn)撥【思路點(diǎn)撥】解答此題應(yīng)明確以下三點(diǎn)解答此題應(yīng)明確以下三點(diǎn): :(1)(1)將立體圖轉(zhuǎn)為投影圖進(jìn)行受力分析將立體圖轉(zhuǎn)為投影圖進(jìn)行受力分析. .(2)(2)用左手定則判斷通電導(dǎo)線受的安培力用左手定則判斷通電導(dǎo)線受的安培力. .(3)(3)正交分解法處理平衡問題正交分解法處理平衡問題. .【自主解答【自主解答】本題為涉及安培力時(shí)的物本題為涉及安培力時(shí)的物體平衡問題體平衡問題, ,通過對(duì)通電導(dǎo)體棒的受

13、力通過對(duì)通電導(dǎo)體棒的受力分析分析, ,根據(jù)共點(diǎn)力平衡方程求解根據(jù)共點(diǎn)力平衡方程求解. .棒的受棒的受力分析如圖所示：力分析如圖所示：由閉合電路歐姆定律由閉合電路歐姆定律由安培力公式由安培力公式F=BIL,F=BIL,由共點(diǎn)力平衡條件由共點(diǎn)力平衡條件FsinFsin=F=Ff f, ,F FN N+Fcos+Fcos=mg,=mg,整理得整理得答案答案: :EI=,R+r【典例【典例4 4】如圖所示，通電導(dǎo)體棒】如圖所示，通電導(dǎo)體棒abab質(zhì)量為質(zhì)量為m m、長為、長為L L，水平放置在，水平放置在傾角為傾角為的光滑斜面上，通以如的光滑斜面上，通以如圖所示方向的電流，電流強(qiáng)度為圖所示方向的電流，

14、電流強(qiáng)度為I I，欲使導(dǎo)體棒，欲使導(dǎo)體棒abab靜止在斜面上靜止在斜面上. .(1)(1)若磁場(chǎng)方向豎直向上，則磁感應(yīng)強(qiáng)度若磁場(chǎng)方向豎直向上，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B B為多大？為多大？(2)(2)若要求磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方若要求磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向向. .【思路點(diǎn)撥【思路點(diǎn)撥】求解此題應(yīng)把握下面四點(diǎn)：求解此題應(yīng)把握下面四點(diǎn)：(1)(1)將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖. .(2)(2)對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析. .(3)(3)對(duì)導(dǎo)體棒列平衡方程對(duì)導(dǎo)體棒列平衡方程. .(4)(4)利用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值利用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值. .【標(biāo)準(zhǔn)解答【標(biāo)準(zhǔn)解答

15、】(1)(1)對(duì)導(dǎo)體棒受力分析對(duì)導(dǎo)體棒受力分析如圖所示如圖所示: :由平衡條件得由平衡條件得BIL=mgtanBIL=mgtanmgtanB=IL(2)(2)設(shè)安培力方向與斜面夾角為設(shè)安培力方向與斜面夾角為，對(duì)，對(duì)導(dǎo)體棒受力分析如圖所示導(dǎo)體棒受力分析如圖所示由平衡條件得由平衡條件得BILcos=mgsinBILcos=mgsinB=B=當(dāng)當(dāng)=0=0時(shí)，時(shí)，BB最小，其最小值為最小，其最小值為BBminmin= =由于安培力方向平行斜面向上，電流方向垂直紙面向由于安培力方向平行斜面向上，電流方向垂直紙面向里，由左手定則可判斷磁場(chǎng)方向垂直斜面向上里，由左手定則可判斷磁場(chǎng)方向垂直斜面向上. .答案答

16、案: :(1) (2) (1) (2) 垂直斜面向上垂直斜面向上mgsinILcosmgsin,ILmgtanILmgsinIL 知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)1 1：安培力的方向：安培力的方向1.(20091.(2009海南高考海南高考) )一根容易形變的彈性導(dǎo)線，兩端固一根容易形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定定. .導(dǎo)線中通有電流導(dǎo)線中通有電流, ,方向如圖中箭頭所示方向如圖中箭頭所示. .當(dāng)沒有磁場(chǎng)當(dāng)沒有磁場(chǎng)時(shí)時(shí), ,導(dǎo)線呈直線狀態(tài)；當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平導(dǎo)線呈直線狀態(tài)；當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，描述導(dǎo)線狀態(tài)的向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個(gè)圖示中正確

17、的是四個(gè)圖示中正確的是( )( )【解析【解析】選選D.AD.A圖中導(dǎo)線不受力，故它不會(huì)彎曲，圖中導(dǎo)線不受力，故它不會(huì)彎曲，A A錯(cuò)；錯(cuò)；B B圖中導(dǎo)線受到垂直紙面向里的安培力，它不會(huì)向右彎圖中導(dǎo)線受到垂直紙面向里的安培力，它不會(huì)向右彎曲，曲，B B錯(cuò)；錯(cuò)；C C中導(dǎo)線受到水平向右的安培力，導(dǎo)線不會(huì)中導(dǎo)線受到水平向右的安培力，導(dǎo)線不會(huì)向左彎曲，向左彎曲，C C錯(cuò)；錯(cuò)；D D中導(dǎo)線受到水平向右的安培力，故中導(dǎo)線受到水平向右的安培力，故它向右彎曲，它向右彎曲，D D對(duì)對(duì). .2.2.如圖所示，三根通電長直導(dǎo)線如圖所示，三根通電長直導(dǎo)線P P、Q Q、R R互相平行且通互相平行且通過正三角形的三個(gè)頂

18、點(diǎn)，三條導(dǎo)線中通有大小相等、方過正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三條導(dǎo)線中通有大小相等、方向垂直紙面向里的電流向垂直紙面向里的電流. .通過直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感通過直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度B B ，I I為通電導(dǎo)線的電流大小，為通電導(dǎo)線的電流大小，r r為與通電導(dǎo)為與通電導(dǎo)線的距離，線的距離，k k為常量為常量. .則通電導(dǎo)線則通電導(dǎo)線R R受到的磁場(chǎng)力的方向受到的磁場(chǎng)力的方向是是( )( )A.A.垂直垂直R R，指向，指向y y軸負(fù)方向軸負(fù)方向B.B.垂直垂直R R，指向，指向y y軸正方向軸正方向C.C.垂直垂直R R，指向，指向x x軸負(fù)方向軸負(fù)方向D.D.垂直垂直R R，指向，指向x

19、 x軸正方向軸正方向kIr【解析【解析】選選A.A.安培力的方向與電流方向垂直，安培力的方向與電流方向垂直，P P、Q Q在在R R處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)方向沿處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)方向沿x x軸正方向，由左手定則可以判軸正方向，由左手定則可以判斷出斷出R R受到的磁場(chǎng)力方向指向受到的磁場(chǎng)力方向指向y y軸負(fù)方向，軸負(fù)方向，A A正確正確. .3.3.如圖所示，把一重力不計(jì)可自由運(yùn)如圖所示，把一重力不計(jì)可自由運(yùn)動(dòng)的通電直導(dǎo)線動(dòng)的通電直導(dǎo)線ABAB水平放在蹄形磁鐵水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，當(dāng)通以圖示方向的電磁極的正上方，當(dāng)通以圖示方向的電流時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是流時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是( (從上往下從上往下看看

20、)( )( )A.A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降B.B.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升C.C.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降D.D.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升【解析【解析】選選C.C.兩個(gè)磁極對(duì)電流的安培力方向不同，把兩個(gè)磁極對(duì)電流的安培力方向不同，把電流分為兩部分，左半部分受力方向向外，右半部分電流分為兩部分，左半部分受力方向向外，右半部分受力方向向里受力方向向里. .從上往下看，通電導(dǎo)線將沿著逆時(shí)針方從上往下看，通電導(dǎo)線將沿著逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)向轉(zhuǎn)動(dòng). .當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)到垂直于紙面的方向時(shí)，電流受力向當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)到垂直于紙面

21、的方向時(shí)，電流受力向下，導(dǎo)線將向下運(yùn)動(dòng)，下，導(dǎo)線將向下運(yùn)動(dòng)，C C項(xiàng)正確項(xiàng)正確. . 知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)2 2：安培力的大?。喊才嗔Φ拇笮?.4.如圖所示，在平面如圖所示，在平面M M內(nèi)放有一半徑為內(nèi)放有一半徑為r r的半圓形導(dǎo)的半圓形導(dǎo)線，導(dǎo)線中所通的電流為線，導(dǎo)線中所通的電流為I I1 1，在半，在半圓線圈圓心圓線圈圓心O O處垂直平面處垂直平面M M放一長直放一長直導(dǎo)線，導(dǎo)線中通以向上的電流導(dǎo)線，導(dǎo)線中通以向上的電流I I2 2. .已已知長直導(dǎo)線在半圓形導(dǎo)線處產(chǎn)生的知長直導(dǎo)線在半圓形導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B，則半圓形導(dǎo)線所受的安培力的大小是，則半圓形導(dǎo)線所受的安培力的大小是

22、( )( )A.2BIA.2BI1 1r B.2BIr B.2BI2 2r C.BIr C.BI1 1r D.0r D.0【解析【解析】選選D.D.直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是一組同心圓，直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是一組同心圓，I I1 1為半圓形電流，與磁場(chǎng)方向平行，所以半圓形導(dǎo)線不為半圓形電流，與磁場(chǎng)方向平行，所以半圓形導(dǎo)線不受安培力，受安培力，D D項(xiàng)正確項(xiàng)正確. .5.(20105.(2010聊城高二檢測(cè)聊城高二檢測(cè)) )如圖所示如圖所示, ,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,有兩根相同的彈簧有兩根相同的彈簧, ,下面掛一條長下面掛一條長0.5 m,0.5 m,質(zhì)量

23、為質(zhì)量為0.1 kg0.1 kg的金屬棒的金屬棒MN,MN,不通電時(shí)彈簧伸長不通電時(shí)彈簧伸長10 cm,10 cm,欲使彈簧恢復(fù)到原長，則棒上應(yīng)通過的電流的欲使彈簧恢復(fù)到原長，則棒上應(yīng)通過的電流的大小和方向如何大小和方向如何?(g?(g取取10 m/s10 m/s2 2) )【解析【解析】導(dǎo)線所受安培力的大小導(dǎo)線所受安培力的大小F=ILB,F=ILB,要使彈簧不伸長，導(dǎo)線所受安培力的方向應(yīng)向上且大要使彈簧不伸長，導(dǎo)線所受安培力的方向應(yīng)向上且大小與重力相等小與重力相等F=mgF=mg解得：解得：I=2 AI=2 A由左手定則判斷電流方向自左向右由左手定則判斷電流方向自左向右. .答案答案: :2

24、 A 2 A 自左向右自左向右6.(20106.(2010徐州高二檢測(cè)徐州高二檢測(cè)) )如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌PQPQ與與MNMN都與水平面成都與水平面成角，相距為角，相距為l.l.一根質(zhì)量為一根質(zhì)量為m m的金屬棒的金屬棒abab在導(dǎo)軌上，并保持水平方向，在導(dǎo)軌上，并保持水平方向，abab棒內(nèi)通有恒定電流，電棒內(nèi)通有恒定電流，電流大小為流大小為I I，方向從，方向從a a到到b.b.空間存在著方向與導(dǎo)軌平面垂空間存在著方向與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，abab棒在磁場(chǎng)力作用下保持靜止，并且棒棒在磁場(chǎng)力作用下保持靜止，并且棒與導(dǎo)軌間沒有摩擦力與導(dǎo)軌間沒有摩擦力.

25、 .求磁感應(yīng)強(qiáng)度求磁感應(yīng)強(qiáng)度B B的大小和方向的大小和方向. .【解析【解析】金屬棒受力如圖所示金屬棒受力如圖所示. .根據(jù)力的平衡條件可知：根據(jù)力的平衡條件可知：F F安安=mgsin=mgsin而而F F安安=BIl=BIl可得可得B=B=由左手定則可知，由左手定則可知，B B的方向垂直導(dǎo)軌平面向下的方向垂直導(dǎo)軌平面向下答案答案: : 方向垂直導(dǎo)軌平面向下方向垂直導(dǎo)軌平面向下mgsinIlmgsinIl一、選擇題一、選擇題( (本題包括本題包括6 6個(gè)小題，每小題個(gè)小題，每小題3 3分，共分，共1818分分) )1.(20101.(2010益陽高二檢測(cè)益陽高二檢測(cè)) )在下列各圖中，分別標(biāo)

26、出了在下列各圖中，分別標(biāo)出了磁場(chǎng)磁場(chǎng)B B的方向，電流的方向，電流I I的方向和導(dǎo)線所受安培力的方向和導(dǎo)線所受安培力F F的方向，的方向，其中正確的是其中正確的是( )( )【解析【解析】選選C.C.本題考查用左手定則判斷安培力的方向本題考查用左手定則判斷安培力的方向. .根據(jù)左手定則根據(jù)左手定則, ,四指指向電流方向四指指向電流方向, ,讓磁感線垂直穿入讓磁感線垂直穿入手心手心, ,則大拇指所指的方向即是安培力的方向則大拇指所指的方向即是安培力的方向, ,只有只有C C符符合左手定則合左手定則. .故正確答案為故正確答案為C.C.2.2.一根長為一根長為0.2 m0.2 m、電流為、電流為2

27、 A2 A的通電導(dǎo)線，放在磁感的通電導(dǎo)線，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T 0.5 T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到的安培力大小可的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到的安培力大小可能是能是( )( )A.0.4 N B.0.2 N C.0.1 N D.0A.0.4 N B.0.2 N C.0.1 N D.0【解析【解析】選選B B、C C、D.D.由安培力的公式由安培力的公式F=ILBsinF=ILBsin可知，可知，安培力的大小與安培力的大小與I I和和B B的夾角有關(guān)的夾角有關(guān). .當(dāng)當(dāng)=90=90時(shí)，時(shí)，F(xiàn) F最大，最大，F(xiàn) Fmaxmax=ILB=2=ILB=20.20.20.5 N=0.2 N.0.5 N=0

28、.2 N.當(dāng)當(dāng)=0=0時(shí)，時(shí)，F(xiàn) F最小，最小，F(xiàn) Fminmin=0=0，故，故F F的大小范圍是的大小范圍是0F0.2 N,0F0.2 N,故選故選B B、C C、D.D.3.3.在赤道上豎立一避雷針在赤道上豎立一避雷針. .當(dāng)一團(tuán)帶負(fù)電的烏云經(jīng)過其當(dāng)一團(tuán)帶負(fù)電的烏云經(jīng)過其正上方時(shí)，避雷針發(fā)生放電，則地磁場(chǎng)對(duì)避雷針的作正上方時(shí)，避雷針發(fā)生放電，則地磁場(chǎng)對(duì)避雷針的作用力用力( )( )A.A.向東向東 B.B.向西向西C.C.向南向南 D.D.向北向北【解析【解析】選選B.B.作出如圖所示的方位圖，帶作出如圖所示的方位圖，帶負(fù)電的云層放電，則避雷針中的電流方向負(fù)電的云層放電，則避雷針中的電流

29、方向豎直向上，由左手定則判斷，地磁場(chǎng)對(duì)避豎直向上，由左手定則判斷，地磁場(chǎng)對(duì)避雷針的作用力向西，雷針的作用力向西，B B項(xiàng)正確項(xiàng)正確. .4.4.在如圖所示電路中，電池均相同，當(dāng)電鍵在如圖所示電路中，電池均相同，當(dāng)電鍵S S分別置于分別置于a a、b b兩處時(shí)，導(dǎo)線兩處時(shí)，導(dǎo)線MMMM與與NNNN之間的安培力的大小分之間的安培力的大小分別為別為f fa a、f fb b，可判斷這兩段導(dǎo)線，可判斷這兩段導(dǎo)線( )( )A.A.相互吸引，相互吸引，f fa affb b B. B.相互排斥，相互排斥，f fa affb bC.C.相互吸引，相互吸引，f fa affb b D. D.相互排斥，相互排

30、斥，f fa affb b【解析【解析】選選D.D.電鍵電鍵S S閉合后，閉合后，MMMM、NNNN中產(chǎn)生平行反中產(chǎn)生平行反向電流，據(jù)安培定則和左手定則可知，兩導(dǎo)線相互排向電流，據(jù)安培定則和左手定則可知，兩導(dǎo)線相互排斥，斥，A A、C C錯(cuò)；電鍵錯(cuò)；電鍵S S置于置于b b處時(shí)，兩段導(dǎo)線中的電流較處時(shí)，兩段導(dǎo)線中的電流較大，導(dǎo)線產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，對(duì)另一導(dǎo)線產(chǎn)生較大的安大，導(dǎo)線產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，對(duì)另一導(dǎo)線產(chǎn)生較大的安培斥力，即培斥力，即f fa affb b，故，故B B錯(cuò)，錯(cuò)，D D對(duì)對(duì). .5.5.一條形磁鐵放在水平桌面上，在它一條形磁鐵放在水平桌面上，在它的上方靠的上方靠S S極一側(cè)吊掛一根與

31、它垂直極一側(cè)吊掛一根與它垂直的導(dǎo)體棒，圖中只畫出此棒的橫截面的導(dǎo)體棒，圖中只畫出此棒的橫截面圖，并標(biāo)出此棒中的電流是流向紙內(nèi)的，在通電的一圖，并標(biāo)出此棒中的電流是流向紙內(nèi)的，在通電的一瞬間可能產(chǎn)生的情況是瞬間可能產(chǎn)生的情況是( )( )A.A.磁鐵對(duì)桌面的壓力減小磁鐵對(duì)桌面的壓力減小B.B.磁鐵對(duì)桌面的壓力增大磁鐵對(duì)桌面的壓力增大C.C.磁鐵受到向右的摩擦力磁鐵受到向右的摩擦力D.D.磁鐵受到向左的摩擦力磁鐵受到向左的摩擦力【解析【解析】選選A A、D.D.對(duì)導(dǎo)體棒，通電后，由左手定則，導(dǎo)對(duì)導(dǎo)體棒，通電后，由左手定則，導(dǎo)體棒受到斜向左下的安培力，由牛頓第三定律可得，體棒受到斜向左下的安培力，由

32、牛頓第三定律可得，磁鐵受到導(dǎo)體棒的作用力應(yīng)斜向右上，所以在通電的磁鐵受到導(dǎo)體棒的作用力應(yīng)斜向右上，所以在通電的一瞬間，磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，磁鐵受到向左的摩一瞬間，磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，磁鐵受到向左的摩擦力，因此擦力，因此A A、D D正確正確. .6.(20106.(2010常州高二檢測(cè)常州高二檢測(cè)) )某專家設(shè)計(jì)了一種新型電磁某專家設(shè)計(jì)了一種新型電磁船，它不需螺旋槳推進(jìn)器，航行時(shí)平穩(wěn)而無聲，時(shí)速船，它不需螺旋槳推進(jìn)器，航行時(shí)平穩(wěn)而無聲，時(shí)速可達(dá)可達(dá)100100英里英里. .這種船的船體上安裝一組強(qiáng)大的超導(dǎo)線這種船的船體上安裝一組強(qiáng)大的超導(dǎo)線圈，在兩側(cè)船舷裝上一對(duì)電池，導(dǎo)電的海水在磁場(chǎng)力圈，

33、在兩側(cè)船舷裝上一對(duì)電池，導(dǎo)電的海水在磁場(chǎng)力作用下即會(huì)推動(dòng)船舶前進(jìn)作用下即會(huì)推動(dòng)船舶前進(jìn). .如圖所示是超導(dǎo)電磁船的簡如圖所示是超導(dǎo)電磁船的簡化原理圖，化原理圖，ABAB和和CDCD是與電池相連的導(dǎo)體，磁場(chǎng)由超導(dǎo)是與電池相連的導(dǎo)體，磁場(chǎng)由超導(dǎo)線圈產(chǎn)生線圈產(chǎn)生. .以下說法正確是以下說法正確是( )( )A.A.船體向右運(yùn)動(dòng)船體向右運(yùn)動(dòng)B.B.船體向左運(yùn)動(dòng)船體向左運(yùn)動(dòng)C.C.無法斷定船體向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)無法斷定船體向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)D.D.這種新型電磁船會(huì)由于良好的動(dòng)力性能而提高船速這種新型電磁船會(huì)由于良好的動(dòng)力性能而提高船速【解析【解析】選選A A、D.D.海水中電流方向從海水中電流方向從CDCD流向

34、流向ABAB，由左手，由左手定則知，此電流受到向左的安培力，船在海水的反沖定則知，此電流受到向左的安培力，船在海水的反沖作用下，將向右運(yùn)動(dòng)，作用下，將向右運(yùn)動(dòng)，A A正確正確. .該船靠安培力作為動(dòng)力，該船靠安培力作為動(dòng)力，不需螺旋槳推進(jìn)器，航行時(shí)平穩(wěn)而無聲，提高了船速，不需螺旋槳推進(jìn)器，航行時(shí)平穩(wěn)而無聲，提高了船速，D D正確正確. .二、非選擇題二、非選擇題(12(12分分) )7.(20107.(2010大連模擬大連模擬) )水平放置的光水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌寬滑金屬導(dǎo)軌寬l=0.2 m,l=0.2 m,接有電源電接有電源電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)E=3 V,E=3 V,電源內(nèi)阻及導(dǎo)軌電阻不電源內(nèi)阻及導(dǎo)

35、軌電阻不計(jì)計(jì). .勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下穿過導(dǎo)軌勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下穿過導(dǎo)軌, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T.B=1 T.導(dǎo)導(dǎo)體棒體棒abab的電阻的電阻R=6 ,R=6 ,質(zhì)量質(zhì)量m=10 g,m=10 g,垂直放在導(dǎo)軌上并垂直放在導(dǎo)軌上并良好接觸良好接觸( (如圖如圖),),求合上開關(guān)的瞬間求合上開關(guān)的瞬間: :(1)(1)金屬棒受到安培力的大小和方向金屬棒受到安培力的大小和方向; ;(2)(2)金屬棒的加速度金屬棒的加速度. .【解析【解析】(1)I= =0.5 A(1)I= =0.5 AF=BIlF=BIl=1=10.50.50.2 N=0.1 N,0.2 N=0.1 N,方向水平向右方向水

36、平向右(2)a= m/s(2)a= m/s2 2=10 m/s=10 m/s2 2, ,方向水平向右方向水平向右答案答案: :(1)0.1 N (1)0.1 N 水平向右水平向右 (2)10 m/s(2)10 m/s2 2, ,水平向右水平向右E3= AR6-3F0.1=m10 101.(51.(5分分) )圖示的裝置中，勁度系數(shù)圖示的裝置中，勁度系數(shù)較小的金屬輕彈簧下端恰好浸到較小的金屬輕彈簧下端恰好浸到水銀面，電源電動(dòng)勢(shì)足夠大水銀面，電源電動(dòng)勢(shì)足夠大. .當(dāng)閉當(dāng)閉合開關(guān)合開關(guān)S S后，彈簧將后，彈簧將( )( )A.A.保持靜止保持靜止 B.B.收縮收縮C.C.變長變長 D.D.不斷上下振

37、動(dòng)不斷上下振動(dòng)【解析【解析】選選D.D.在開關(guān)閉合的瞬間，有電流流過彈簧，在開關(guān)閉合的瞬間，有電流流過彈簧，彈簧可以看成由很多匝環(huán)形電流組成，每一匝環(huán)形電彈簧可以看成由很多匝環(huán)形電流組成，每一匝環(huán)形電流相當(dāng)于一個(gè)小的條形磁鐵，由右手螺旋定則可以判流相當(dāng)于一個(gè)小的條形磁鐵，由右手螺旋定則可以判斷出各匝相互吸引斷出各匝相互吸引. .彈簧收縮后脫離水銀，彈簧中無電彈簧收縮后脫離水銀，彈簧中無電流，各匝不再相互吸引，彈簧恢復(fù)原長，又與水銀接流，各匝不再相互吸引，彈簧恢復(fù)原長，又與水銀接觸；接觸，通電，再又重復(fù)上述過程觸；接觸，通電，再又重復(fù)上述過程. .故彈簧不斷上下故彈簧不斷上下振動(dòng)振動(dòng). .2.(

38、62.(6分分) )在原子反應(yīng)堆中抽動(dòng)液態(tài)金在原子反應(yīng)堆中抽動(dòng)液態(tài)金屬等導(dǎo)電液時(shí)，由于不允許傳動(dòng)機(jī)屬等導(dǎo)電液時(shí)，由于不允許傳動(dòng)機(jī)械部分與這些流體相接觸，常使用械部分與這些流體相接觸，常使用一種電磁泵，如圖表示這種電磁泵一種電磁泵，如圖表示這種電磁泵的結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)管置于磁場(chǎng)中，當(dāng)電流的結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)管置于磁場(chǎng)中，當(dāng)電流I I穿過導(dǎo)電液時(shí)，穿過導(dǎo)電液時(shí)，這種導(dǎo)電液即被驅(qū)動(dòng)這種導(dǎo)電液即被驅(qū)動(dòng). .若導(dǎo)管的內(nèi)橫截面積為若導(dǎo)管的內(nèi)橫截面積為ahah，磁，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為場(chǎng)區(qū)域的寬度為L L，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B，導(dǎo)電液穿過磁場(chǎng)區(qū)，導(dǎo)電液穿過磁場(chǎng)區(qū)域的電流為域的電流為I I，求驅(qū)動(dòng)力所產(chǎn)生的壓強(qiáng)，求

39、驅(qū)動(dòng)力所產(chǎn)生的壓強(qiáng). .【解析【解析】磁場(chǎng)垂直導(dǎo)管向外，通電導(dǎo)管的電流方向豎磁場(chǎng)垂直導(dǎo)管向外，通電導(dǎo)管的電流方向豎直向上直向上, ,通電導(dǎo)電液的有效長度為通電導(dǎo)電液的有效長度為h.h.故通電導(dǎo)電液所受故通電導(dǎo)電液所受安培力安培力F=IhBF=IhB，方向水平向右，在此力作用下，導(dǎo)電液，方向水平向右，在此力作用下，導(dǎo)電液向右運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng). .此安培力產(chǎn)生的壓強(qiáng)此安培力產(chǎn)生的壓強(qiáng)答案答案: :FIhBIBp=.SahaIBa3.(20103.(2010鎮(zhèn)江高二檢測(cè)鎮(zhèn)江高二檢測(cè))(9)(9分分) )質(zhì)量為質(zhì)量為m=0.02 kgm=0.02 kg的通電細(xì)桿，的通電細(xì)桿，abab置于傾角置于傾角=37

40、=37的平行放置的平行放置的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為d=0.2 md=0.2 m，桿桿abab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.40.4，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T B=2 T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直且的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直且方向向下，如圖所示方向向下，如圖所示. .現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸頭，試求現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸頭，試求出為使桿出為使桿abab靜止不動(dòng)，通過靜止不動(dòng)，通過abab桿電流的范圍桿電流的范圍.(g.(g取取10 m/s10 m/s2 2) )【解析【解析】如圖如圖(a)(a)、(b)(b)所示，畫出側(cè)面受力圖，建立所示，畫出側(cè)面受力圖，建立坐標(biāo)

41、系坐標(biāo)系. .在圖在圖(a)(a)中，由平衡條件得中，由平衡條件得F F1 1-mgsin-F-mgsin-Ff1f1=0 F=0 FN N-mgcos-mgcos=0=0F Ff1f1=F=FN N F F1 1=BI=BImaxmaxd d聯(lián)立上述各式解得聯(lián)立上述各式解得I Imaxmax=0.46 A.=0.46 A.在圖在圖(b)(b)中，由平衡條件得：中，由平衡條件得：F F2 2+F+Ff2f2-mgsin=0-mgsin=0F FN N-mgcos-mgcos=0=0F Ff2f2=F=FN NF F2 2=BI=BIminmind d聯(lián)立各式解得聯(lián)立各式解得I Iminmin=0.14 A.=0.14 A.答案答案: :0.14 AI0.46 A0.14 AI0.46 A