安培力的大小及方向

安培力的大小及方向

一、单项选择题

1、如图所示的四个图中，分别标明了通电导线在磁场中的电流方向、磁场方向以及通电导线所受磁场力的方向，其中正确的是( ).

2、如图所示，通电导线MN 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.不变

C.变大

D.不能确定

3、如图,两根平行放置的长直导线a 和b 通有大小分别为I 和2I 、方

向相同的电流,a 受到的磁场力大小为F,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a 受到

的磁场力为零,则此时b 受到的磁场力大小为（ ）

A.F

B.2F

C.3F

D.4F 4、如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平

行导轨AB 、CD ，导轨上放有质量为m 的金属棒MN ，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现从t ＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流大小与时间成正比，即I ＝kt ，其中k 1为正恒量．若金属棒与导轨始终垂直，则如图7所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是( ) 二、双项选择题

5、长度为0.20m 通有2.0A 电流的直导线，在磁感应强度为0.15T 的匀强磁场中所受的安培力大小可能为（ ）

A ．0N

B ．1.0N

C ．0.10N

D ．0.010N

6、如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成θ=30°角，导线中通过的 电流为I ，为了增大导线所受的磁场力，可采取下列四种办法，其中不正确的是（ ）

A ．减小电流I

B ．增加直导线的长度

C ．使导线在纸面内顺时针转30°

D ．使导线在纸面内逆时针转60°

7、如图，质量为m 、长为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于OO ´，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x 正方向的电流I ，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。则磁感应强度方向和大小可能为

A ．z 正向，tan mg

IL θ B ．y 正向，mg

IL

C ．z 负向，tan mg

IL

θ D ．沿悬线向上，sin mg

IL

θ 8、在磁感应强度为B 0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图所示，a 、b 、c 、d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中 ( )

A ．c 、d 两点的磁感应强度大小相等

B ．a 、b 两点的磁感应强度大小相等

C ．c 点的磁感应强度的值最小

D ．a 点的磁感应强度的值最大

9、如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨

与两相同

的定值电阻R 1和R 2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒ab 质量为m ，棒的电阻R=0.5R 1，棒与导轨之间的动摩擦因数为μ。导体棒ab 沿导轨向上滑动，当上滑的速度为

v 时，定值电阻R 2消耗的电功率为P ，此时下列正确的是 （ ）

A ．此装置因摩擦而产生的热功率为μmgvcos θ

B ．此装置消耗的机械功率为 μmg vcos θ

C ．导体棒受到的安培力的大小为v P

4

D ．导体棒受到的安培力的大小为

v

P 8 三、计算题

10．如图6所示，ab ，cd 为两根相距2m 的平行金

属导

轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，当质量为3.6kg 的金属棒通以5A 的电流时，棒沿导轨作匀速运动；当棒中电流增加到8A 时，棒能获得2m/s 2的加速度，求匀强磁场的磁感强度的大小；

11．如图所示，倾角为

的光滑斜面上， 有一长为L ，质量为m 的通电导线，导线中的电流强度为I ，电流方向垂直纸面向外．在图中加一匀强磁场，可使导线平衡，试求：最小的磁感应强度B 是多少？方向如何？ 12.如图所示，导体杆ab 质量为m ，电阻为R ，放在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上，导轨间

距为d ，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B ，电池内阻不计.问：

（1）导体光滑时电源电压E 为多大能使导体杆静止

在导轨上？

（2）若导体杆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，电源电压E 应为多大？

参考答案

10．解释： f =BI 1L

BI 2L -f =ma

代入数值解得B =1.2T

11．解析：导体棒受重力、支持力和安培力作用而平衡，由力学知识可知，当第三个力（安培力）F 与 垂直时，F 有最小值，如图，即安培力方向平行于斜面向上，

又因为当导体棒与磁感应强度垂

直时，安培

力最大，故本题所求最小磁感应强度

，方向为垂直斜面向下．

12. 答案：（1）杆受力如图15－17所示，由平衡条件有：

图15－17

F －N sin θ=0,N cos θ－mg =0,而F =BId =B

R

E

d 联立得：E =

Bd

Rmg θ

tan . （2）有两种可能：一种是E 较大，使F 安较大，导体杆有上滑趋势，摩擦力沿斜面向下.由平衡条件有：

F 1cos θ－mg sin θ－μ（mg cos θ+F 1sin θ）=0 F 1=

B

R

E 1d ,得：E 1=

)

sin (cos )

cos (sin θμθθμθ-+Bd Rmg

另一种可能是E 较小，使F 安较小，导体杆有下滑趋势，摩擦力沿斜面向上.由平衡条件有：F 2cos θ－mg sin θ+μ（mg cos θ+F 2sin θ）=0

F 2=B

R

E 2d ,得：E 2=

)

sin (cos )

cos (sin θμθθμθ+-Bd Rmg

综上所述，E 应满足：E 1≤E ≤E 2.