安培力问题题型归纳

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默认分类2010-06-04 17:07:19 阅读78 评论0 字号：大中小订阅

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dsl62389 的安培力问题题型归纳

一. 教学内容：

安培力问题题型归纳

二. 学习目标：

1、加深和强化对于安培力计算式的深层理解。

2、学会在不同的物理情景中熟练判断通电导线在安培力作用下的运动方向。

3、掌握安培力作用下的物体的平衡问题、极值问题的解法。

考点地位：本部分内容是磁场问题的核心内容，是高考考查的重点和难点。从高考的出题形式上来看，主要体现于把安培力的知识背景与实际物理模型的相互综合，如磁力秤、磁力炮、磁流体推进船、电磁泵等模型，所以综合性很强，突出考查学生对于磁场类综合问题的构建模型的能力，试题既可以通过选择或填空的形式考查单一的知识点，同时也可以把安培力作用问题与平衡、运动学、能量等多方面的知识进行综合，多以压轴题的形式出现。如2008年广东文科基础卷第61题、宁夏卷第14题、2006年上海高考2A题，以填空题形式出现，2006年上海卷第12题以选择题形式出现。

三. 重难点解析：

1. 安培力

（1）定义：磁场对电流的作用力叫安培力。

（2）安培力的大小与导线放置有关。

同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，如图甲、乙、丙所示，三种情况下，导线与磁场方向垂直时安培力最大，取为；当导线与磁场方向平行时，安培力最小，F=0；其他情况下，。

甲

乙丙

说明：电荷在电场中受到的电场力是一定的，方向与该点的电场方向相同或相反。电流在磁场中某处所受的磁场力（安培力），与电流在磁场中放置的方向有关，当电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；当电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大。

2. 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F=2BIr。

（2）安培力的方向——左手定则

伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场，让磁感线穿过手心，让伸开的四指指向电流方向，那么大拇指所指方向即为安培力方向。

说明：不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力方向总垂直于电流方向与磁场方向所在的平面。

注意：左手定则判定的是磁场对电流作用力的方向，而不一定是载流导体运动的方向。载流导体是否运动，要看它所处的具体情况而定。例如：两端固定的载流导体，即使受磁场力作用，它也不能运动。

问题1、左手定则的理解与运用问题：

（2008年广东文科基础）61. 如图所示，电流强度为I的一段通电直导线处于匀强磁场中，受到的安培力为F，图中正确标志I和F方向的是

答案：A

变式：

（2008年宁夏卷）14. 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。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

答案：C

（3）两平行通电直导线的相互作用

同向电流相互吸收，反向电流相互排斥。

设两导线中都通以向上的同向电流，如图甲所示。

根据安培定则，导线a中的电流产生的磁场，在其右侧都垂直纸面向内。这个磁场对通电导线b的作用力的方向由左手定则可知，在纸面内向左。

同理，导线b中的电流产生的磁场在其左侧都垂直纸面向外，它对导线a的作用力的方

向在纸面内向右。结果，两导线互相吸引。

若其中b导线的电流反向（即两导线中通以反向电流），则a导线的右边垂直纸面向内的磁场对b导线的作用力的方向在纸面内向右；同理b导线的左边垂直纸面向内的磁场对a 导线的作用方向在纸面内向左。结果，两导线互相排斥，如图乙所示。

甲乙

问题2. 对于安培力计算式的深层理解：

例1. 如图所示，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。

解析：本题考查对安培力大小计算公式的正确理解，为磁场在垂直导线电流方向的分量，B为有效磁场，或者，其中为垂直于磁场方向的有效长度。

A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，。

所以，，可以推广到任意形状的导线在匀强磁场中的受力计算。

若在D图中，用导线将ab接通形成闭合线圈，则ab弧受力与ba直径电流受力方向刚好相反，故合力为零。所以，闭合的通电线圈受安培力为零。E图中，。

变式1：

通电的三角形闭合线框处在与其表面垂直的匀强磁场中，如图所示，则线框所受安培力为

A. 零

B. 方向垂直ab边向外

C. 方向垂直bc边向外

D. 条件不充分，无法求解

答案：A

3、判断安培力作用下物体的运动方向的常规方法：

（1）电流元法：

即把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向。

（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所受安培力方向，从而确定运动方向。（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。

（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方向相同的趋势，利用这些结论分析，可事半功倍。

问题3、通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向的判断问题：

例2. 两条直导线互相垂直，如图甲所示，但相隔一个小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动。当直流电流按图乙所示方向通入两条导线时，CD导线将（）