安培力专题分类训练知识讲解
高中物理安培力专题讲解
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 。
专题1 安培力的大小及方向(解析版)
专题一安培力的大小及方向基本知识点1.安培力的大小(1)公式:F=BIl sinθ其中θ为磁感应强度与通电导线之间的夹角.(2)说明:①当通电导线与磁感线垂直时,即电流方向与磁感线垂直时,所受的安培力最大:F=BIL.②当通电导线与磁感线平行时,所受安培力为零.③适用条件:只有在匀强磁场中,在通电导线与磁场方向垂直的情况下,F=BIL才成立.在非匀强磁场中,一般说来是不适用的,但在通电导线很短的情况下,可近似地认为导线所处的地方是匀强磁场.注:(1)F⊥I,F⊥B,但B与I不一定垂直.(2)若已知B、I方向,F方向惟一确定,但若已知B(或I)、F方向,I(或B)方向不惟一.2.当导线与磁场垂直时,弯曲导线的有效长度L,等于连接两端点直线的长度(如图所示);相应的电流沿L由始端流向末端.3.不管是电流还是磁体,对通电导线的作用都是通过磁场来实现的,因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况,然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动,在实际操作过程中,往往采用以下几种方法:(1)电流元法:把整段导线分为许多段直电流元,先用左手定则判断每段电流元受力的方向,然后判断整段导线所受合力的方向,从而确定导线运动方向(2)等效法:环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流,反过来等效也成立(3)特殊位置法:通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置(如转过90°),然后判断其所受安培力的方向,从而确定其运动方向(4)结论法:两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势,同向电流互相吸引,反向电流互相排斥;两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势(5)转换研究对象法:定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所受电流磁场的作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向例题分析一、安培力的方向例1下列各图中,金属导体棒ab所受安培力F方向正确的是()(对应训练一)画出图中通电导体棒ab所受的安培力的方向(图中箭头方向为磁感线的方向).(对应训练二)在赤道上空,水平放置一根通以由西向东方向的电流的直导线,则此导线()A.受到竖直向上的安培力B.受到竖直向下的安培力C.受到由南向北的安培力D.受到由西向东的安培力二、安培力大小公式的应用例2长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中,电流方向与磁场方向如图所示,已知磁感应强度为B,对于下列各图中,导线所受安培力的大小计算正确的是()(对应训练)如图所示,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 θ C.F=BIdsin θD.F=BId cos θ三、有效长度求安培力的大小例3如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。
安培力
安培力一、基础知识清单1.安培力:磁场对电流的作用力2.安培力的大小:当B、I、L两两相互垂直时,F=BIL;当B与I平行时F=0;当B与I成θ角时,则F=BILsinθ。
注意:①适用于任何磁场;但只有匀强磁场才能直接相乘;其中L为有效长度。
3.安培力方向:安培力的方向用左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,并使四指指向电流方向,那么,大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受的安培力的方向,安培力的方向与B和I所决。
如右图如果磁场或电流的方向变为与现在相反安培力的方向将如何变化?如果磁场方向和电流方向同时变为和现在相反安培力的方向将如何变化?可以得出什么规律?4.磁电式电表的原理(1)电流表的构造主要包括:蹄形磁铁、圆柱形铁芯、线圈、螺旋弹簧和指针。
蹄形磁铁和铁芯之间的磁场是均匀的辐向分布的,如图8-2-2所示。
无论通电导线处于什么位置,线圈平面均与磁感线平行。
给线圈通电,线圈在安培力的力矩的作用下发生转动,螺旋弹簧变形,产生一个阻碍线圈转动的力矩,当二者平衡时,线圈停止转动。
电流越大,线圈和指针的偏转角度也就越大,所以根据线圈偏转的角度就可以判断通过电流的大小。
线圈的电流方向改变时,安培力的方向也就随着改变,指针偏转的方向也就改变,所以根据指针的偏转方向,就可以判断被测电流的方向。
(2)磁电式仪表的优点是灵敏度高,可以测出很弱的电流;缺点是绕制线圈的导线很细,允许通过的电流很小二、考点分类剖析1、考点一:定性判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向典型例题:【例1】如图所示,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,当导线中通过如图所示方向的电流时,从上往下看试判断导线的运动情况。
( C ) 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2.长直电流I2与圆形电流I1共面,并与其一直径相重合(但两者绝缘),如图所示。
中考物理复习初高中知识衔接分类汇编专题07安培力及洛伦兹力(含解析)
专题07安培力及洛伦兹力1、小明在学习学习了通电导体在磁场中受力后,他想知道这个力的大小到底与那些因素有关。
于是拿去请教了他的物理老师。
老师告诉他在高中物理学中,通电导体在磁场中所受的力叫安培力,其大小在匀强磁场中表达式为:BIL F =安(其中B 为磁感应强度,单位为特斯拉,符号用T 表示。
I 为电流大小,单位安培。
L 为金属杆在磁场中的长度,单位为米)。
如图是一个电路图的俯视图所示,电源电压U=6V 且保证不变。
金属杆长为0.5m,重0.5kg,电阻R 为18Ω。
匀强磁场磁感应强度大小为B=50T。
闭合开关,电流表(理想电流表)示数为0.3A,金属导轨表面不光滑,滑动摩擦力为金属杆自重的0.1倍。
(不考虑金属杆切割磁感线产生感应电流)(1)求电源内阻r 的大小?(2)闭合开关后金属杆所受的安培力F 的大小?(3)求金属杆受力后的加速度?解析:(1)由题意可以知道A R U I 3.0r =+=;R=18Ω;Ω===+203.06V I U R r ;可以推出Ω=2r ;(2)流过金属棒的电流I =0.3A,根据BIL F =安=50T ⨯0.3A ⨯0.5m=7.5N;(3)对金属棒进行受力分析,金属棒受向右的安培力BIL F =安=7.5N,向左的摩擦力N G f 5.01.0==,根据2/147-s m a ma N f F ma F =→====安合;答:(1)电源内阻为2Ω;(2)导体棒所受安培力A F 5.7 安;(3)导体棒的加速度a=14m/s 22、如图所示,倾斜固定在水平面上的MN、PQ,是两根足够长的光滑金属轨道(不计电阻),M,P 之间接触有一个电阻R,且有均匀磁场B 垂直于导轨所在平面。
将铜棒ab 垂直导轨放置(之间接触良好),由静止释放金属铜棒ab 在磁场中做切割磁感线运动,闭合电路中有感应电流形成,则通有电流的铜金属棒ab 在磁场中受力的作用,物理学中把该力称为安培力F。
安培力知识讲解与典型分类例题
知识点1 安培力1. 安培力(1)定义:通电导线在磁场中受到的力.(2)大小:①当两两垂直时, . 若与的夹角为, 则.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, 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:, , 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】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. 的三者必定均相互垂直 B. 必定垂直于, 但不一定垂直于C. 必定垂直于, 但不一定垂直于 D .必定垂直于, 但不一定垂直于在图中, 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( )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( )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. 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.情况下, 导线受的安培力大小相等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( )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. 求:(1)这点的磁感应强度是多大?若电流增加为, 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?一根长、电流为的通电导线, 放在磁感应强度为的匀强磁场中, 受到磁场力的大小可能是()A. B. C. D.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,B.、两处的磁感应强度的大小不等,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.C.D.【磁电式电流表】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C.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()比较小的通电线圈的横截面积 B. 比较“硬”的两个螺旋弹簧【例3】C. 比较少的通电线圈匝数 D. 比较强的辐向分布的磁场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】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. , 弹簧长度将变长B. , 弹簧长度将变短C. , 弹簧长度将变长D., 弹簧长度将变短如图甲所示, 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】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. C. D.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 D . B. 与边平行, 竖直向下C. 与边垂直, 指向左边 与边垂直, 指向右边通电直导线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_____.如图所示, 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如图, 为圆心, 是半径分别为的同心圆, 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, 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, 边向里运动 D .边向里, 边向外运动【平衡问题】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, 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A B IIB. 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()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. 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?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】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D.将弹体质量减至原来的一半, 轨道长度L变为原来的2倍, 其它量不变相距为的平行金属导轨放在高的水平桌面上, 一根质量为的金属棒垂直地跨在导轨上, 匀强磁场的磁感应强度竖直向上, 如图所示, 当接通时, 金属棒因受到磁场力的作用而被水平抛出, 落地点与抛出点之间的水平距离, 求接通后, 通过金属棒的总电荷量. (取)。
高二物理安培力专题
一、知识梳理1.安培力概念电流在磁场中受到磁场对它的作用力,叫安培力.磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用,磁场对这些定向移动电荷的作用力的宏观表现,即为安培力.2.安培力大小sin F BIL θ= ,式中L 为磁场中通电直导线的长度,θ为磁场方向与电流方向的夹角当通电直导线与磁场方向平行时,所受磁场力最小,为零;当通电导线与磁场方向垂直时,所受磁场力最大,m F BIL =;通常安培力F 的大小介于0和BIL 之间.3.安培力方向(1)安培力的方向既与磁场方向垂直,又与通电导线方向垂直,即F 总是垂直于磁场与导线所决定的平面,但B 与I 的方向不一定垂直.(2)左手定则:伸开左手,使拇指与其余四指垂直,且与手掌都在同一平面内,让磁感线穿入掌心,并使四指指向电流方向,则大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。
(3)平行通电直导线间作用力特点:同向电流互相吸引,反向电流互相排斥.4.安培力可对导线做功安培力做功的实质是起传递能量的作用,将电源的能量传递给通电导线,而磁场本身并不提供能量练习A例1 下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法中,正确的是( )A. 安培力的大小只和磁场的强弱、电流大小有关B. 安培力的方向与磁场方向垂直,同时又与电流方向垂直C. 若通电导线所受磁场力为零,则导线所在处磁感应强度必为零D. 若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大,此时导线必与磁场方向垂直变式训练1 如图所示,abcd 四边形闭合线框,a 、c 、d 三点分别在三个正交轴上,坐标值均等于L ,整个空间处于平行于+y 方向竖直向上的匀强磁场中,通入电流I 方向如图所示,关于四边形的四条边所受到的安培力的大小下述正确的是( ) A. ab 边与ad 受到的安培力大小相等; B. cd 边受到的安培力最大; C. cd 边与ad 受到的安培力大小相等; D. a d 边不受安培力的作用;例2 如图所示,一根条形磁铁放在水平桌面上,在其左端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,则 ( )A .磁铁对桌面的压力减小,且受到向左的摩擦力作用.B .磁铁对桌面的压力减小,且受到向右的摩擦力作用.C .磁铁对桌面的压力增大,且受到向左的摩擦力作用.D .磁铁对桌面的压力增大,且受到向右的摩擦力作用.变式训练2 如图所示,一条形磁铁静止在斜面上,现在在磁铁上方放置一通以如图中所示方向电流的导线,磁铁仍保持静止,则磁铁所受到斜面的支持力N 和摩擦力f 的变化情况是 ( )A .N 变小,f 变大B .N 变小,f 变小C .N 变大,f 变大D .N 变大,f 变小例3 如图所示,在条形磁铁S 极附近悬挂一个圆线圈,线圈与水平磁铁位于同一平面内,当线圈中电流沿图示的方向流动时,将会出现 ( )A. 线圈向磁铁平移B. 线圈远离磁铁平移C. 从上往下看,线圈顺时针转动,同时靠近磁铁D. 从上往下看,线圈逆时针转动,同时靠近磁铁变式训练 3 如图所示, 通电圆线圈套在条形磁铁右端, 磁场对通电线圈作用的结果使( )A .圆面积有被拉大的倾向B .圆面积有被压小的倾向C .线圈将向左平移D .线圈将向右平移 变式训练4 如图所示,原来静止的圆形线圈通过逆时针方向的电流, 在其直径ab 上靠近b 点有一长直导线垂直于圆形线圈平面被固定。
安培力知识点
安培力知识点
1、安培力是通电导线在磁场中受到的作用力。
2、注意:安培力F垂直于B磁场F垂直于I电流
3、注意:当通电导线与磁场方向平行时,通电导线不受安培力。
也就是电流与磁场平行时
这个电流垂直纸面向内磁场垂直纸面向外都垂直纸面所以不受安培力
4、安培力方向的判断----左手定则
1、伸出左手,使拇指与其余四指垂直,并且跟手掌都在同一平面内。
2、让磁感线垂直穿过手心,并且四指指向电流方向。
3、这时大拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
4、两条平行导线通上电流:同向电流相互吸引,反向电流相互排斥。
5、安培力的大小
F=BILsinθθ表示导线中电流方向与磁场方向之间的夹角。
安培力专业知识讲座
• 解析:杆ab中旳电流为a到b,所受旳安培 力方向平行于导轨向上.当电流较大时, 导体有向上旳运动趋势,所受静摩擦力向 下;当静摩擦力到达最大时,磁场力为最 大值F1,此时经过ab旳电流最大为Imax;同 理,当电流最小时,应该是导体受向上旳 最大静摩擦力,此时旳安培力为F2,电流 为Imin.
• 解析:利用安培定则先鉴定出B在A导线处 产生旳磁场(磁感线)垂直于纸面对里,再利 用左手定则鉴定直导线A受到旳安培力水平 向右;当A、B中电流同步变化方向时,通 电直导线A受到旳安培力方向仍水平向 右.分析措施同上,也可采用接近部分电 流元电流方向,“同向相吸,反向排斥”来判 断,成果相同.
• 答案:水平向右 水平向右
※ • 掌握用左手定则拟定安培力旳 ※ 方向
※ • 掌握安培力旳计算公式及求解 ※ 措施.
※
•
了解磁电式电表旳构造和工作 原理.
• 找来一块蹄形磁铁,把它慢慢地接近发光 旳白炽灯泡,能够看到灯丝会颤抖起来.
• 做一做这个试验,并阐明灯丝为何会颤抖 .
• (提醒:灯丝中经过旳是交变电流)
• 1.人们把通电导线在磁场中受旳安力培称力为
• A图中FA=BILcosα,此时不能死记公式, 而写成sinα.可了解公式本质是有效长度或 有效磁场,要正确分解
• B图中,不论导线怎么放,也会在纸平面内, 所以B⊥I,故FB=BIL.
• C图是两根导线构成旳折线abc,整体受力 实质上是两部分直导线分别受力旳矢量和, 其有效长度为ac(即从a→c旳电流).故FC= BIL.
正比,所以电流表旳通电线圈受到旳力矩 M1也跟被测旳电流I成正比,即:M1= nBIdL=k1I,其中k1=nBLd,另一方面, 弹簧产生旳力矩M2跟偏角θ成正比,即M2= k2θ,其中k2是一种由弹簧材料决定旳百分 比恒量.
高中物理专题知识及典型习题安培力
第2课时安培力知识内容:一、安培力:1、定义:______________________________________。
2、安培力的大小:(1)若磁场与电流方向平行时,安培力最小,等于零:F=0,(2)磁场B与电流垂直时,安培力最大,F=BIL;(3)说明:a :公式适用于匀强磁场,B为恒量;b:F、B、L三者相互垂直;c :L为通电导线的有效长度。
思考:如下图所示情况,通电导线所受安培力大小如何?3、方向:安培力的方向用_左手定则判定;4、安培力做功:(1)电能→其它形式的能;(2)电动机工作原理;二、通电导线受安培力的运动情况分析:1、判断的一般步骤:①画出导线所在处的磁场方向;②确定电流方向;③根据左手定则确定受安培力的方向;④根据受力情况判断运动情况2、分析方法:(1)微元法:电流→电流元→各部分受力→整段受力→运动。
【例1】如图所示,在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈,线圈与水平磁铁位于同一平面内,当线圈中电流沿图示方向流动时,将会出现( )A.线圈向磁铁平移B.线圈远离磁铁平移C.从上往下看,线圈顺时针转动,同时靠近磁铁D.从上往下看,线圈逆时针转动,同时靠近磁铁【例2】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所受到的安培力方向水平向______.(2)逐段跟踪分析法:逐段分析受力→运动情况→接下来运动;【例3】如图所示,在蹄形磁铁的上方,放置一个可以自由运动的通电线圈abcd,最初线圈平面与蹄形磁铁处于同一竖直面内.则通电线圈的运动情况是( )A.ab边转向纸外,cd边转向纸里,同时向下运动B.ab边转向纸外,cd边转向纸里,同时向上运动C.ab边转向纸里,cd边转向纸外,同时向下运动D.ab边转向纸里,cd边转向纸外,同时向上运动【例4】如图所示,两根互相绝缘、垂直放置的直导线ab和cd,分别通有方向如图的电流,若通电导线ab固定不不动,导线cd能自由运动,则它的运动情况是( ).(3)结论分析法:A 同向电流相吸,异向电流相斥;B 环形电流等效小磁针;【例5】【例6】用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来,让两者等高 平行放置,如图所示.当两导线环中通入方向相同的电流I 1、I 2时,则有( )A .两导线环相互吸引B .两导线环相互排斥C .两导线环无相互作用力D .两导线环先吸引后排斥【例7】通电矩形线框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 .线框所受的安培力的合力方向向左D .线框所受的安培力的合力方向向右【例8】如图所示,一条劲度系数较小的金属弹簧处于自由状态,当弹簧通以电流时,弹簧将( )A.纵向收缩,径向膨胀; B.纵向伸长,径向收缩; C.纵向收缩,径向收缩; D.纵向伸长,径向膨胀。
安培力知识要点归纳
安培力知识要点归纳安培力(Ampere's law)是电磁学中的一条重要定律,描述了电流引起的磁场的特性。
安培力是法国物理学家安德烈-玛里-安培(André-Marie Ampère)在19世纪提出的,被认为是基础电磁学的一个重要定理。
下面对安培力的关键知识点进行归纳。
一、安培力的表述安培力的表述方式有两种,分别是安培环路定理和安培定律。
1.安培环路定理:安培环路定理是根据电流元(有电流I通过的导线段)在环路上引起的磁感应强度为B的关系而得出的,表示为:∮BdL=μ₀I其中,∮BdL表示对环路内各点的磁感应强度B绕整个环路的积分,μ₀为真空中的磁导率,I为通过安培环路的电流。
2.安培定律:安培定律描述了安培力的特性,可以用来计算通过导线产生的磁场强度。
安培定律可以用表达式形式表示为:B=μ₀πI/r其中,B为磁感应强度,μ₀为真空中的磁导率,I为电流强度,r为距离电流元的距离。
二、安培力的性质与规律安培力具有以下重要的性质和规律:1.安培力与电流的关系:安培力的大小与通过导线的电流强度成正比。
当电流增大时,安培力也随之增大。
2.安培力的方向:安培力的方向与电流元和观察点之间的位置关系有关。
根据安培的右手定则,电流元中的电流方向与弯向手指的方向一致,此时手掌的指向即为安培力的方向。
3.安培力的叠加原理:对于复杂的电流分布,可以使用安培力的叠加原理将各个电流元对观察点的安培力叠加起来,得到总的安培力。
4.安培力对闭合环路的影响:根据安培环路定理,当电流通过一个闭合的环路时,磁感应强度的环路积分为0,即∮BdL=0。
这说明在闭合环路内部的磁场强度之和与处于环路外部的磁场强度之和相等。
5.安培力的应用:安培定律和安培环路定理是计算和理解电流引起的磁场的重要工具,广泛应用于电磁学和电路分析中。
安培力的概念也为其他相关概念,如电磁感应和电磁感应定律提供了理论基础。
三、安培力的实验验证安培力这一重要的电磁学定律可以通过实验证实,并且实验结果与理论预测相符。
安培力专题
安培力专题一、知识要点1、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4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。
(2)安培力的方向——左手定则不管电流方向是否与磁场垂直,安培力的方向一定垂直电流和磁场所在(3)两平行通电直导线的相互作用同向电流相互吸引,反向电流相互排斥。
2、力作用下的物体平衡:(1)有安培力参与的物体平衡,此平衡与前面所讲的物体平衡一样,也是利用物体平等条件解题,其中安培力是众多受力中的一个。
(2)与闭合电路欧姆定律相结合的题目。
主要应用:①全电路欧姆定律;②安培力求解公式F=BIL;③物体平衡条件。
(3)在安培力作用下的物体平衡的解题步骤和前面我们学习的共点力平衡相似,一般也是先进行受力分析,再根据共点力平衡的条件列出平衡方程。
其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉了安培力。
安培力作为通电导线所受的外力参与受力分析,产生了通电导体在磁场中的平衡、加速及做功问题,这类问题与力学知识联系很紧,解题时,把安培力等同于重力、弹力、摩擦力等性质力;对物体进行受力分析时,注意安培力大小和方向的确定;求解时注意运用力学中静力学、动力学及功和能等有关知识解此类题可以有效地培养综合运用能力,必须引起重视。
二、典型例题例1. 如图7,在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线,电流强度为I,磁感应强度为B,求各导线所受到的安培力。
图7A图中,这时不能死记公式,而写成,要理解公式本质是有效长度或有效磁场,正确分解。
B图中,B⊥I,不论导线再怎么放,也在纸平面内,故。
C图是两根导线组成的折线abc,整体受力实质上是两部分直导线分别受力的矢量和,其有效长度为ac(即从a →c的电流)。
故。
同理,从a→b的半圆形电流,分析圆弧上对称的每一小段电流,受力抵消合并后,其有效长度为ab,。
高一物理安培力知识点归纳
高一物理安培力知识点归纳一、电流和电路基础知识1. 电流概念:电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量。
用符号I表示,单位是安培(A)。
2. 电流的方向:按照电荷正向流动的方向,电流的方向被规定为正向。
3. 电路:由电源、导体和负载组成,用于实现电能的输送和转换。
4. 电阻:导体对电流的阻碍程度,用符号R表示,单位是欧姆(Ω)。
5. 电压:电荷单位正电荷在电场中具有的势能,用符号U表示,单位是伏特(V)。
二、安培力和洛伦兹力1. 安培力:由于电流在磁场中运动,而产生的力。
根据右手定则,当电流与磁场垂直时,安培力的方向垂直于电流方向和磁场方向,并满足左手定则。
2. 安培力大小的计算:安培力的大小与电流、磁感应强度和导线长度有关,可以通过公式F= BIL来计算,其中B为磁感应强度,L为导线长度。
3. 洛伦兹力:当电荷在磁场中运动时,所受到的力称为洛伦兹力。
洛伦兹力的大小与电荷、速度和磁感应强度有关,可以通过公式F=qvB来计算,其中q为电荷量,v为电荷运动速度,B为磁感应强度。
三、电动机和电磁铁1. 电动机原理:利用安培力作用于导体中的电流,使导体产生转动,从而实现动力传递和机械工作。
2. 电磁铁原理:利用电流通过线圈产生的磁场使铁芯具有吸引铁磁物质的性质,从而实现吸合、释放等功能。
四、法拉第电磁感应定律和电磁感应现象1. 法拉第电磁感应定律:当导体中的磁通量发生变化时,导体两端会产生感应电动势,大小与磁通量变化率成正比。
可以通过公式ε= -dΦ/dt来计算,其中ε为感应电动势,Φ为磁通量,dt为时间的变化。
2. 电磁感应现象:当真空中存在磁场,导体与磁场相对运动或磁场发生变化时,会在导体中产生感应电动势。
五、电磁感应中的电磁感应定律和洛伦兹力1. 电磁感应定律:当导体中的磁感应强度发生变化时,会在导体中产生感应电流。
根据电磁感应定律,感应电流的方向使产生感应电流的磁感应强度发生变化的原因相反。
2. 额定电流和自感现象:当电源接通电路时,由于线圈自身的电感作用,导致电流不会瞬间达到最大值,而是有一个上升过程。
高考物理 双基突破二专题 安培力精讲
专题20 安培力一、安培力的大小1.安培力计算公式:当磁感觉强度B的方向与导线方向成θ角时,F=BIL sinθ。
这是一般状况下的安培力的表达式,以下是两种特别状况:(1)磁场和电流垂直时:F=BIL。
(2)磁场和电流平行时:F=0。
磁场对磁铁必定有力的作用,而对电流不必定有力的作用。
当电流方向和磁感线方向平行时,通电导体不受安培力作用。
2.公式的合用范围:一般只合用于匀强磁场.对于非匀强磁场,仅合用于电流元。
3.曲折通电导线的有效长度L:等于两头点所连直线的长度,相应的电流方向由始端指向尾端,因为随意形状的闭合线圈,其有效长度L=0,所以通电后在匀强磁场中,遇到的安培力的矢量和必定为零。
4.公式F=BIL的合用条件:(1)B与L垂直;(2)匀强磁场或通电导线所在地区的磁感觉强度的大小和方向同样;(3)安培力表达式中,若载流导体是曲折导线,且与磁感觉强度方向垂直,则L是指导线由始端指向尾端的直线长度。
【题1】如图,一段导线abcd位于磁感觉强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。
线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=135°。
流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。
导线段abcd所遇到的磁场的作使劲的协力A.方向沿纸面向上,大小为(2+1)ILBB.方向沿纸面向上,大小为(2-1)ILBC.方向沿纸面向下,大小为(2+1)ILBD.方向沿纸面向下,大小为(2-1)ILB【答案】A【分析】ad间通电导线的有效长度为图中的虚线L′=(2+1)L,电流的方向等效为由a 沿直线流向d,所以安培力的大小F=BIL′=(2+1)ILB.依据左手定章能够判断,安培力方向沿纸面向上,选项A正确。
【题2】如图,两根平行搁置的长直导线a和b载有大小同样、方向相反的电流,a遇到的磁场力大小为F1,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a遇到的磁场力大小变成F2,则此时b遇到的磁场力大小变成A.F2B.F1-F2C.F1+F2D.2F1-F2【答案】A【题3】如下图,AC是一个用长为L的导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧,将其搁置在与平面AOC垂直的磁感觉强度为B的匀强磁场中。
安培力专题讲解
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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 ( ) I A.向下偏 B.向上偏 C.向左偏 D.向右偏
a
2. ⑴.由正视图转换成从左往右看的侧面图 ⑵.金属棒所受摩擦力可能向上,也可能向下;若取向上为 正,则-μN≤f≤μN
题15: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0.2 m,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=10 m/s2),求: (1)此磁场是斜向上还是斜向下? (2)B的范围是多少?
S
2. ⑴.磁通量有正负之分; ⑵.总的磁通量为各分量的 代数和(3).求磁通量变化量时,注意“+”、“-”符号 题5:如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框 共面,第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ第二次将金属框绕cd边翻 转到Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为Δφ1和 Δφ2,则( ) A. Δφ1>Δφ2 B. Δφ1=Δφ2 C. Δφ1<Δφ2 D. 的通电直导线水平放在蹄 形磁铁磁极的正上方,导线可以移动,当导线通过图示方 向电流 时,导线的运动情况是(从上往下看):( ) • 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
专题复习之--安培力
安培力、安培力的方向 Ⅰ(考纲要求)匀强磁场中的安培力 Ⅱ(考纲要求)1.安培力的大小(1)磁场和电流垂直时:F =BIL .(2)磁场和电流平行时:F =0.2.安培力的方向(1)用左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内.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的方向.(2)安培力的方向特点:F ⊥B ,F ⊥I ,即F 垂直于B 和I 决定的平面.1.安培力公式写为F =ILB ,适用条件为磁场与电流方向垂直.2.式中L 是有效长度.弯曲导线的有效长度L ,等于两端点所连直线的长度(如图所示);相应的电流方向,沿L 由始端流向末端,因为任意形状的闭合线圈,其有效长度L =0,所以通电后在匀强磁场中,受到的安培力的矢量和一定为零.1.如图,一段导线abcd 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab 、bc 和cd 的长度均为L ,且∠abc =∠bcd =135°.流经导线的电流为I ,方向如图中箭头所示.导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力( ).A.方向沿纸面向上,大小为(2+1)ILBB.方向沿纸面向上,大小为(2-1)ILBC.方向沿纸面向下,大小为(2+1)ILBD.方向沿纸面向下,大小为(2-1)ILB2.如图所示,用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架,ab 、cd 边均与ad 边成60°角,ab =bc =cd =L ,长度为L 的电阻丝电阻为r ,框架与一电动势为E ,内阻为r 的电源相连接,垂直于框架平面有磁感应强度为B 的匀强磁场,则框架受到的安培力的合力大小为( ).A.0B.5BEL 11rC.10BEL 11rD.BEL r安培力方向的判断:3.如图所示,把一通电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I 时,如果只考虑安培力的作用,则从上往下看,导线的运动情况是( ).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4.如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向里的电流,用F 表示磁铁对桌面的压力,用f 表示桌面对磁铁的摩擦力,导线中通电后与通电前相比较( ).A.F 减小,f =0 B .F 减小,f ≠0C.F 增大,f =0 D .F 增大,f ≠05.一条形磁铁放在水平桌面上,它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒,图8111中只画出此棒的截面图,并标出此棒中的电流是流向纸内的,在通电的一瞬间可能产生的情况是().A.磁铁对桌面的压力减小B.磁铁对桌面的压力增大C.磁铁受到向右的摩擦力D.磁铁受到向左的摩擦力6.如图所示,条形磁铁放在光滑斜面上,用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡,A为水平放置的直导线的截面,导线中无电流时磁铁对斜面的压力为F N1;当导线中有垂直纸面向外的电流时,磁铁对斜面的压力为F N2,则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是().A.F N1<F N2,弹簧的伸长量减小B.F N1=F N2,弹簧的伸长量减小C.F N1>F N2,弹簧的伸长量增大D.F N1>F N2,弹簧的伸长量减小7.一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().8.在如图所示电路中,电池均相同,当开关S分别置于a、b两处时,导线MM′与NN′之间、f b,判断这两段导线().的安培力的大小为fA.相互吸引,f a>f b B.相互排斥,f a>f bC.相互吸引,f a<f b D.相互排斥,f a<f b9.如图所示,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.0 B.0.5BIl C.BIl D.2BIl10.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的磁场(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,理论上可采用的办法是().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D.将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其他量不变基础练习: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、F、B、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、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3、如图所示,一根通有电流I的直铜棒MN,用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中,此时两根悬线处于紧张状态,下列哪些措施可使悬线中张力为零()A、适当增大电流B、使电流反向并适当减小C、保持电流 I不变,适当增大BD、使电流I反向,适当减小4、如图所示,通有电流的导体A可以自由运动,判断导线A受安培力的情况及在安培力作用下导线将如何运动。
高考物理总复习知识点分类总结-安培力
基本概念安培力教学目标:1.掌握电流的磁场、安培定则;了解磁性材料,分子电流假说2.掌握磁感应强度,磁感线,知道地磁场的特点3.掌握磁场对通电直导线的作用,安培力,左手定则4.了解磁电式电表的工作原理5.能够分析计算通电直导线在复合场中的平衡和运动问题。
教学重点:磁场对通电直导线的作用,安培力教学难点:通电直导线在复合场中的平衡和运动问题教学方法:讲练结合,计算机辅助教学教学过程:一、基本概念1.磁场的产生⑴磁极周围有磁场。
⑵电流周围有磁场(奥斯特)。
安培提出分子电流假说(又叫磁性起源假说),认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。
(但这并不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的,因为麦克斯韦发现变化的电场也能产生磁场。
)⑶变化的电场在周围空间产生磁场。
2.磁场的基本性质磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用(对磁极一定有力的作用;对电流只是可能有力的作用,当电流和磁感线平行时不受磁场力作用)。
这一点应该跟电场的基本性质相比较。
3.磁场力的方向的判定磁极和电流之间的相互作用力(包括磁极与磁极、电流与电流、磁极与电流),都是运动电荷之间通过磁场发生的相互作用。
因此在分析磁极和电流间的各种相互作用力的方向时,不要再沿用初中学过的“同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引”的结论(该结论只有在一个磁体在另一个磁体外部时才正确),而应该用更加普遍适用的:“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”,或用左手定则判定。
4.磁感线⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。
磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向,也就是在该点小磁针静止时N 极的指向。
磁感线的疏密表示磁场的强弱。
⑵磁感线是封闭曲线(和静电场的电场线不同)。
⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线:⑷安培定则(右手螺旋定则):对直导线,四指指磁感线方向;对环行电流,大拇指指中心轴线上的磁感线方向;对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。
5.磁感应强度ILF B (条件是匀强磁场中,或ΔL 很小,并且L ⊥B )。
《安培力》 知识清单
《安培力》知识清单一、安培力的定义安培力是指通电导线在磁场中受到的作用力。
当电流通过导线时,如果导线处于磁场中,就会受到一种力的作用,这种力被称为安培力。
二、安培力的大小安培力的大小与电流强度、导线长度、磁感应强度以及电流方向与磁场方向的夹角有关。
其计算公式为:F =BILsinθ,其中 F 表示安培力,B 表示磁感应强度,I 表示电流强度,L 表示导线在磁场中的有效长度,θ 表示电流方向与磁场方向的夹角。
当电流方向与磁场方向垂直时(θ = 90°),sinθ = 1,安培力最大,F = BIL;当电流方向与磁场方向平行时(θ = 0°或 180°),sinθ = 0,安培力为零。
三、安培力的方向安培力的方向可以用左手定则来判断。
左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,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的方向。
需要注意的是,安培力的方向总是垂直于电流和磁场所在的平面。
四、安培力的应用1、电动机电动机是利用安培力的原理工作的。
在电动机中,通电线圈在磁场中受到安培力的作用而发生转动。
通过不断改变电流的方向,使线圈能够持续转动。
2、磁悬浮列车磁悬浮列车的运行也离不开安培力。
通过控制磁场和电流,使列车受到向上的安培力,从而实现悬浮。
3、电磁起重机电磁起重机通过通电产生强大的磁场,吸引铁质物体。
在这个过程中,通电导线在磁场中受到安培力的作用,使得起重机能够吊起沉重的物体。
五、安培力与洛伦兹力的关系安培力是洛伦兹力的宏观表现。
洛伦兹力是指运动电荷在磁场中受到的力。
当大量自由电荷定向移动形成电流时,每个电荷受到的洛伦兹力的总和就表现为导线所受到的安培力。
六、安培力的实验探究在实验中,可以通过以下步骤探究安培力的相关性质:1、搭建实验装置准备一个蹄形磁铁、一根直导线、电源、滑动变阻器、电流表等器材。
安培力知识要点归纳
安培力知识要点归纳一、安培力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 =BILsin θ(θ是I 与B 的夹角); ① I ⊥B 时,即θ=900,此时安培力有最大值;公式:F =BIL ② I //B 时,即θ=00,此时安培力有最小值,F=0;③ I 与B 成夹角θ时,F=BILSin θ,安培力F 介于0和最大值之间.有用结论:“同向电流相互吸引,反向电流相排斥”。
不平行时有转运动到方向相同且相互靠近的趋势。
3.安培力公式的适用条件:适用于匀强磁场中4.安培力方向的判断——左手定则:伸开左手,使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内,让磁感线穿过手心,并使四指指向电流方向,大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向.安培力F 的方向:F ⊥(B 和I 所在的平面);即既与磁场方向垂直,又与通电导线垂直.但B 与I 的方向不一定垂直. 5.说明:公式F=BIL 中L 为导线的有效长度,即导线两端点所连直线的长度,相应的电流方向沿L 由始端流向末端.如图所示,弯曲的导线ACD 的有效长度为l ,等于两端点A 、D 所连直线的长度,安培力为:F = BIl二、安培力作用下物体的运动方向的判断1.电流元法:即把整段电流等效为多段直线电流元,先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向,从而判断整段电流所受合力方向,最后确定运动方向. 例1:如图所示,通电的线圈放置在水平面上,试分析线圈所受的安培力。
2.特殊位置法:把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向,从而确定运动方向.例2:如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通过图示方向电流时,导线的运动情况是(从上往下看):( )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3.等效法:环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁,条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管,通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析.例3:如图所示,通电的线圈放置在水平面上,试分析线圈所受的安培力。
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安培力专题分类训练题型一: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.向右偏题型二:磁通量的求解1.对条形磁铁而言,φ总=φ内—φ外题3:如图,a、b、c三个环,水平套在条形磁铁外面,其中a、b两环大小相同,c环最大,a环位于N极外,b、c两环均位于条形磁铁中部,则穿过三个环的磁通量()A. c环最大,a、b环相同;B. 三个环相同;C. b环比c环大;D. b环比a环大。
2. ⑴.磁通量有正负之分;⑵.总的磁通量为各分量的代数和题4:六根通有等值电流I的绝缘导线,位于同一平面内,围成1、2、3、4四个面积相等的正方形区域,如图所示。
穿过这四个区域的磁通量()A. 穿过1、3两个区域的磁通量最小;B. 穿过2区指向纸外的磁通量最大;C. 穿过4区指向纸里的磁通量最大;D. 穿过2、4两个区域的磁通量最小。
3. ⑴.磁通量有正负之分;⑵.求磁通量变化量时,注意“+”、“-”符号题5:如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为Δφ1和Δφ2,则()IabIIII I I123 4SNabcba上右A. Δφ1>Δφ2B. Δφ1=Δφ2C. Δφ1<Δφ2D. 不能判断题型三:安培力方向的判定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6: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7: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8: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。
过c 点的导线所受安培力的方向为( )A.与ab 平行,竖直向上B.与ab 平行,竖直向下C.与ab 边垂直,指向左边D.与ab 边垂直,指向右边题型四:运动情况的判定要特别注意二维运动题9:两根相互垂直的异面通电直导线AB 和CD (电流I 方向如图),其中AB 固定不动,CD 可自由移动,则CD 运动的情况是( )A. 逆时针转动,同时靠近AB ;B. 逆时针转动,同时远离AB ;C. 顺时针转动,同时远离AB ;D. 顺时针转动,同时靠近AB 。
题10:在条形磁铁N 极附近,放置一通有方向如图电流I 的轻质线圈abcd ,则线圈运动情况是( )A.ab 边转向纸外,cd 边转向纸里,同时靠近N 极;B.ab 边转向纸外,cd 边转向纸里,同时远离N 极;C.ab 边转向纸里,cd 边转向纸外,同时靠近N 极; N ab cdIABDD.ab边转向纸里,cd边转向纸外,同时远离N极。
题型五:平衡问题1.⑴.利用正交分解求解;⑵.注意:匝数为n题11:如图,一劲度系数为k的轻质弹簧,下挂一匝数为n,bc边为l的矩形线框.线框下半部处在磁感应强度为B的匀强磁场中,方向垂直纸面向里,并与线框平面垂直.线框中通以电流I,方向如图.开始时线框处于平衡状态,现令磁场反向,大小不变,重新平衡.则此过程中线框位移的大小△x=__________,方向_________________.2. ⑴.利用力矩平衡求解;⑵.左边的线框受重力作用,右边托盘的重力是忽略的题12:如图,左边线圈的下半部分处于磁场中,当通以逆时针方向电流I时,天平恰好平衡,此时天平右边的砝码为m,若改为顺时针方向的电流且大小不变,则需在天平右边增加△m的砝码,通电线圈受到磁场力大小为________________。
3. ⑴.利用三角形定则求解,步骤:﹙三角形定则适用于三力平衡﹚①作受力图②反向延长其中一个力,建立平行四边形③在平行四边形中找一个三角形,并标明各边对应的力④找已知角,利用三角函数求力⑵.利用动态三角形求力的最值或变化情况,步骤:①由恒力确定三角形两个不动的顶点②由大小变化方向不变的力确定三角形中不变的角,从而确定第三个顶点移动的轨迹③由大小方向都变化的力确定第三个顶点移动的方向题13:倾角为a的光滑斜面上,置一通有电流I,长L,质量为m的导体棒,要使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向如何。
题型六:图形的转换﹙立体图可转换成三种平面图形:正视图、俯视图、侧视图﹚1.由立体图转换成从右往左看的侧面图题14:如图所示,导体棒ab质量为m,电阻为R,放在与水平面夹角为a的倾斜金属导轨上,导轨间距为d,电阻不计,系统处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中,电池内阻不计.问:a (1)导体光滑时,电源电动势E为多大才能使导体棒静止在导轨上?(2)若导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,且不通电时导体杆不能静止在导轨上,要使杆静止在导轨上,E应为多大?2.⑴.由正视图转换成从左往右看的侧面图⑵.金属棒所受摩擦力可能向上,也可能向下;若取向上为正,则-μN≤f≤μN题15: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0.2 m,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=10 m/s2),求:(1)此磁场是斜向上还是斜向下?(2)B的范围是多少?答卷一.选择题:﹙共50分﹚二.二.填空题:﹙共16分﹚11.______________;______________. 12.______________.三.计算题:﹙共12 + 10 + 12分﹚13.解:14.解:15.解:安培力专题分类训练答案题1:解析:由图中所标的电流方向和螺线管的磁场方向可知:⑴.A、C中两个螺线管产生的磁感线方向相反,磁场互相减弱⑵.B中左边的螺线管中没有电流,不产生磁场⑶.D中两个螺线管产生的磁感线方向相同,磁场互相增强,故选D题2:解析:⑴.上半部分螺线管在铁环中心处产生的磁场方向向左,下半部分螺线管在铁环中心处产生的磁场方向也向左,故中心处总磁场方向向左⑵.电子束可看作方向向里的通电直导线⑶.由等效图可知:电子束受力向上,故电子束会向上偏,选B题3:解析:⑴.对条形磁铁而言,φ总=φ内—φ外⑵.a、b、c三环的φ内均相等,而b环的外部磁感线条数比a、c环的都要少,故b环的φ外比a、c环的都要小,选CD题4:解析:⑴.每个区域的磁通量都由六根导线共同决定⑵.每个正方形区域边界上的四根导线在该区域产生的磁场互相抵消,磁通量为0。
故每个区域的磁通量只跟另两条非边界上的导线产生⑶.如区域2,电流I1、I2、I4、I5在此区域产生的磁通量为0 ,电流I3和电流I6在此区域产生的磁通量向外,故区域2的总磁通量向外⑷.由此可知:1、3两区域的磁通量为0,最小;2区的磁通量指向纸外,最大;4区的磁通量指向纸里,最大题5:解析:⑴.磁通量有正负之分,设向里为正⑵.平移时磁通量变化量Δφ1=φⅡ- φⅠ﹙磁通量变化量为负值﹚而翻转时Δφ2=﹙-φⅡ﹚-φⅠ=-﹙φⅡ+φⅠ﹚IabIIII I I123 4SNabcb a上右此磁通量变化量也为负值,但显然,磁通量变化量的大小Δφ1<Δφ2,故选C题6: 解析:⑴.导线在条形磁铁左方向右运动时,导线所在位置的磁感应强度有向下的分量,如图1所示,导线的水平受力向左 力的作用是相互的,所以磁铁所受水平磁场力向右,摩擦力向左 ⑵.导线在条形磁铁右方向左运动时,导线所在位置的磁感应强 度有向上的分量,如图2所示,导线水平受力向右,因为力的作用是相互的,所以条形磁铁所受水平磁场力向左,摩擦力向右,故选B题7: 解析:⑴.外加磁场的方向不可知,故应分两种情况进行讨论: 一.外加磁场垂直纸面向里;二。
外加磁场垂直纸面向外⑵.当外加磁场垂直纸面向里时,导线a 受外加磁场的安培力向左,设其大小为F ; 而导线a 同时处于导线b 所产生的磁场中,其磁场也垂直纸面向里, 故其所受导线b 的安培力也向左,大小为F 1因此,如图1所示,导线a 所受安培力的合力向左,大小为F + F 1=F 2 导线b 受外加磁场的安培力向右,大小为F ;受导线a 的安培力向右, 大小为F 1故如图2所示,导线b 所受磁场力大小也为F + F 1=F 2⑶.当外加磁场垂直纸面向外时,导线a 受外加磁场的安培力向右,设其大小为F ; 而导线a 同时处于导线b 所产生的磁场中,其磁场垂直纸面向里, 故其所受导线b 的安培力向左,大小为F 1因此,如图3所示,导线a 所受安培力大小为F - F 1=F 2导线b 受外加磁场的安培力向左,大小为F ;受导线a 的安培力向右,大小为F 1 故如图4所示,导线b 所受磁场力大小为F - F 1=F 2⑷.综上所述,导线b 所受磁场力大小始终为F 2,与导线a 所受的磁场力大小相等题8: 解析:⑴.导线a 在c 点产生的磁感应强度B 1与直线ac 垂直,斜向左下方; 导线b 在c 点产生的磁感应强度B 2与直线bc 垂直,斜向右下方 ⑵.故如图所示,c 点总的磁感应强度竖直向下 ⑶.根据左手定则可知,导线c 所受安培力向左,选C题9: 解析:⑴.导线CD 下端所处磁场由导线AB 产生,其方向垂直纸 面向里,故如图1所示,导线CD 下端所受安培力向左;导线CD 上端所处磁场也由导线AB 产生,其方向垂直纸面 向外,故如图2所示,导线CD 上端所受安培力向右。