磁场对通电导体的作用(经典+练习答案)
2019-2020苏科版九年级物理下册课课练(含答案)——16.3磁场对电流的作用 电动机
16.3磁场对电流的作用电动机1．如图所示是检验磁场对通电导体作用的实验装置．当导体ab中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力向上．(1)如果仅将两磁极对调位置，导体ab受力方向向________．(2)如果磁极位置不变，只改变ab中的电流方向，导体ab受力方向向________.(3)如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导体ab受力方向向________．2. 如下图所示，一个轻质弹簧下端挂着一个小铁片，当开关S断开时，铁片钢好与水银槽中的水银接触；当S闭合后，铁片会( )A.不动B.陷入水银面以下C.向上运动停在空中D.上下不停地振动3．在探究“通电导体在磁场中的受力方向与哪些因素有关”时，小明同学做了如图所示的实验，图中AB表示闭合电路中的直导线，导线上的箭头方向表示电流方向，F表示导线的受力方向，N、S表示蹄形磁体的两极．以下是②甲、丙实验表明，通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关；③乙、丙实验表明，通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关．则上述判断中( )A．只有①正确 B．只有②正确C．①②正确 D．①③正确4. 下列电器中，利用磁场对电流产生力的作用的原理工作的是( )A.电风扇B.电热毯C.白炽灯D.电饭煲5．如图所示是奥斯特实验的示意图，有关分析正确的是( )A．通电导线周围磁场方向由小磁针的指向决定B．发生偏转的小磁针对通电导线有力的作用C．移去小磁针后的通电导线周围不存在磁场6. 在物理学中，用“”表示电流的方向垂直于纸面向里，用“”表示电流的方向垂直于纸面向外．如图12－5－3甲所示，直导体a 在磁场中受到一个既跟电流方向垂直，又跟磁感线方向垂直的水平向左的磁场力F ，图乙所示的四种情况中，通电导体b 受到的磁场力方向水平向左的是（）7．如图所示，通电线圈在磁场中受力发生转动，但________(选填“能”或“不能”)持续转动下去．图________(选填“甲”或“乙”)中线圈所处的位置是平衡位置．8．如图所示，小明用漆包线绕成线圈ABCD，将线圈一端的漆全部刮去，另一端刮去一半放入磁场，做成电动机模型，连接干电池后 ( )A．线圈持续来回摆动B．线圈沿固定方向持续转动C．AB边中电流方向交替变化D．CD边始终受到磁场力作用，且是动力9. 下列关于扬声器工作时的说法中正确的是（）A．音圈是静止不动的B．通过音圈的电流，其方向按一定规律变化C．通过音圈的电流方向不变D．永磁体的磁场方向不断发生变化10．如图所示，对比甲、乙两个装置，它们的共同点是：都能说明通电线圈能在磁场中受力而转动，都是把________能转化为机械能；不同点是：图________装置中因为缺少____________而不能实现连续转动．11电流通过线圈时，线圈带动指针偏转．该电流表的工作原理是___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________12．如图所示，在科学实践活动课上，物理老师用一节干电池的负极吸引着一块钕铁硼磁体，竖直放置在水平桌面上，然后将一段铜丝做成“M”形，将铜丝小心地放置在电池上，使铜丝的中间部分跟电池的正极接触，调整铜丝的形状使铜丝的两端跟磁体能够保持轻触，铜丝便开始旋转起来．(1)该简易装置的工作原理是_________________________________________________．(2)仅改变装置中磁体的磁极位置(即使图中磁体的上、下两面调换位置)，则线圈的转动方向________(选填“改变”或“不变”)．(3)钕铁硼磁体是磁性很强的永久磁体，但是表面很容易生锈，所以通常需要进行保护性表面处理．老师在本次实验中所用的磁体表面镀了一层膜，根据实验现象，可以判断出该磁铁所镀的膜是________(选填“导体”或“绝缘体”)．13．如图所示，使线圈位于两磁极间．(1)通电后，图甲中ab段导线的电流方向是________(选填“由a到b”或“由b到a”)．图甲中ab段导线受磁场力的方向向上，用箭头标示出图丙中ab段导线所受磁场力的方向．(2)线圈转过如图乙所示位置，用安装__________的办法可使线圈靠磁场力继续顺时针转动．14. 如下图所示，在条形磁铁的中间系一根绳子悬挂起来，当螺线管中的A端接电源正极，B端接电源负极时，条形磁铁将向哪边移动( )A.向左B.向右C.不动D.不能确定15. 如图所示是检验磁场对通电导体作用力的实验装置．当导线ab 中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力向上．（1）如果仅将两磁极对调位置，导线ab 受力向______；（2）如果磁极位置不变，仅改变ab 中的电流方向，导线ab 受力向______；（3）如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线ab 受力向______．16. 如下图所示，为电视机显像管的工作原理图.K为阴极，可发射电子流，AB为电磁铁的两个磁极，请说说为什么电子流会发生偏转，打在荧光屏不同的位置上.答案1．如图所示是检验磁场对通电导体作用的实验装置．当导体ab中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力向上．(1)如果仅将两磁极对调位置，导体ab受力方向向________．(2)如果磁极位置不变，只改变ab中的电流方向，导体ab受力方向向________.(3)如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导体ab受力方向向________．1．(1)下(2)下(3)上2. 如下图所示，一个轻质弹簧下端挂着一个小铁片，当开关S断开时，铁片钢好与水银槽中的水银接触；当S闭合后，铁片会( )A.不动B.陷入水银面以下C.向上运动停在空中D.上下不停地振动2．D3．在探究“通电导体在磁场中的受力方向与哪些因素有关”时，小明同学做了如图所示的实验，图中AB表示闭合电路中的直导线，导线上的箭头方向表示电流方向，F表示导线的受力方向，N、S表示蹄形磁体的两极．以下是②甲、丙实验表明，通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关；③乙、丙实验表明，通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关．则上述判断中( )A．只有①正确 B．只有②正确C．①②正确 D．①③正确3．C4. 下列电器中，利用磁场对电流产生力的作用的原理工作的是( )A.电风扇B.电热毯C.白炽灯D.电饭煲4． A5．如图所示是奥斯特实验的示意图，有关分析正确的是( )A．通电导线周围磁场方向由小磁针的指向决定B．发生偏转的小磁针对通电导线有力的作用C．移去小磁针后的通电导线周围不存在磁场5．B6. 在物理学中，用“”表示电流的方向垂直于纸面向里，用“”表示电流的方向垂直于纸面向外．如图12－5－3甲所示，直导体a 在磁场中受到一个既跟电流方向垂直，又跟磁感线方向垂直的水平向左的磁场力F ，图乙所示的四种情况中，通电导体b 受到的磁场力方向水平向左的是（）6．C7．如图所示，通电线圈在磁场中受力发生转动，但________(选填“能”或“不能”)持续转动下去．图________(选填“甲”或“乙”)中线圈所处的位置是平衡位置．7．不能乙8．如图所示，小明用漆包线绕成线圈ABCD，将线圈一端的漆全部刮去，另一端刮去一半放入磁场，做成电动机模型，连接干电池后 ( )A．线圈持续来回摆动B．线圈沿固定方向持续转动C．AB边中电流方向交替变化D．CD边始终受到磁场力作用，且是动力8．B9. 下列关于扬声器工作时的说法中正确的是（）A．音圈是静止不动的B．通过音圈的电流，其方向按一定规律变化C．通过音圈的电流方向不变D．永磁体的磁场方向不断发生变化9．B10．如图所示，对比甲、乙两个装置，它们的共同点是：都能说明通电线圈能在磁场中受力而转动，都是把________能转化为机械能；不同点是：图________装置中因为缺少____________而不能实现连续转动．10甲换向器11．如图所示为实验室所用电流表的内部结构示意图．当接入电路，有电流通过线圈时，线圈带动指针偏转．该电流表的工作原理是___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________11．通电导线在磁场中受到力的作用(或磁场对电流有力的作用)12．如图所示，在科学实践活动课上，物理老师用一节干电池的负极吸引着一块钕铁硼磁体，竖直放置在水平桌面上，然后将一段铜丝做成“M”形，将铜丝小心地放置在电池上，使铜丝的中间部分跟电池的正极接触，调整铜丝的形状使铜丝的两端跟磁体能够保持轻触，铜丝便开始旋转起来．(1)该简易装置的工作原理是_________________________________________________．(2)仅改变装置中磁体的磁极位置(即使图中磁体的上、下两面调换位置)，则线圈的转动方向________(选填“改变”或“不变”)．(3)钕铁硼磁体是磁性很强的永久磁体，但是表面很容易生锈，所以通常需要进行保护性表面处理．老师在本次实验中所用的磁体表面镀了一层膜，根据实验现象，可以判断出该磁铁所镀的膜是________(选填“导体”或“绝缘体”)．12．(1)通电导体在磁场中受到力的作用(2)改变(3)导体13．如图所示，使线圈位于两磁极间．(1)通电后，图甲中ab段导线的电流方向是________(选填“由a到b”或“由b到a”)．图甲中ab段导线受磁场力的方向向上，用箭头标示出图丙中ab段导线所受磁场力的方向．(2)线圈转过如图乙所示位置，用安装__________的办法可使线圈靠磁场力继续顺时针转动．13．(1)由a到b 图略(2)换向器14. 如下图所示，在条形磁铁的中间系一根绳子悬挂起来，当螺线管中的A端接电源正极，B端接电源负极时，条形磁铁将向哪边移动( )A.向左B.向右C.不动D.不能确定14．A15. 如图所示是检验磁场对通电导体作用力的实验装置．当导线ab 中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力向上．（1）如果仅将两磁极对调位置，导线ab 受力向______；（2）如果磁极位置不变，仅改变ab 中的电流方向，导线ab 受力向______；（3）如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线ab 受力向______．15．（1）下（2）下（3）上16. 如下图所示，为电视机显像管的工作原理图.K为阴极，可发射电子流，AB为电磁铁的两个磁极，请说说为什么电子流会发生偏转，打在荧光屏不同的位置上.16．电子流高速运动时形成了电流，在磁场中同样受到磁场力的作用，从而向上或向下偏转。
《磁场对通电导线的作用》例题与解析
《磁场对通电导线的作用》例题与解析公式F=BIL的适用条件是匀强磁场、电流与磁场垂直.若不垂直，应将导体长度向垂直于磁场的方向投影，找出受力的有效长度.图3-4-3例2 质量为m= kg的通电细杆ab置于倾角为θ=37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d= m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=，磁感应强度B=2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图3-4-3所示.现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab静止不动，通过ab 杆的电流范围为多少？思路解析杆ab中的电流为从a到b，所受的安培力方向平行于导轨向上.当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下;当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值F1，此时通过ab的电流最大为Imax；同理，当电流最小时，应该是导体受向上的最大静摩擦力，此时的安培力为F2，电流为Imin.正确地画出两种情况下的受力图如图3-4-4，由平衡条件列方程求解. 根据第一幅受力图列式如下：F1-mgsinθ-Fμ1=0 Fn-mgcosθ=0 Fμ1=μFnF1=BImaxd解上述方程得：Imax= A 图3-4-4根据第二幅受力图F2+Fμ2-mgsinθ=0Fn-mgcosθ=0Fμ2=μFnF2=BImind解上述方程得：Imin= A.答案: A— A绿色通道做这种题应学会把立体图转换成平面图.图3-4-5例3 如图3-4-5所示，导线AB竖直放置，通电导线框abcd可自由移动.当AB中通以图示电流时，导线框怎样运动？思路解析导线框运动是因为受到AB导线产生的磁场的磁场力作用.AB导线通电后在导线框位置产生的磁场方向垂直于纸面向里，由安培定则可判定ab边受力向上,cd边受力向下且所在磁场一样,故合力为零.线框无上下运动，ad边受力向左,bc边受力向右，ad边处磁场强，故合力向左，导线框向左运动.答案:向左运动绿色通道由物体的初速度及所受合力判断物体的运动.例4 如图3-4-6所示，电源、开关与光滑的金属导轨相连,导轨与水平方向成37°角放置，当导线MN放于导轨上时接通电源,通过MN的电流可达5 A.把整个装置放在竖直方向的匀强磁场中，则MN刚好静止.试确定磁场的大小与方向.（MN的质量为10 g，长为20 cm）图3-4-6 图3-4-7思路解析要解好此题须分析好导线MN的受力.要分析MN的受力可将图3-4-6改为沿MN方向观察的平面图3-4-7.即导线MN受到重力G、支持力Fn 和安培力F安，安培力方向或左或右.但要MN静止安培力必向右，所以由安培定则可判断磁场方向向下，由平衡条件可求得F安=Gtan37°，又F=BIL，所以B= T.安答案:B= T，方向竖直向下。
通电导线在磁场中受到的力练习题及答案解析
1．关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，下列说法正确的是( )A．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直C．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直D．通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面答案：BCD2．(2009年高考海南卷)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3－4－18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( )图3－4－18解析：选D.由左手定则判断可知D正确．3．要想提高磁电式电流表的灵敏度，可采用的办法有( )A．增加线圈匝数B．增加永久性磁铁的磁感应强度C．换用弹性较强的游丝，增大反抗力矩D．增加线圈面积解析：选ABD.当给电流表通入电流I时，通电线圈就在安培力的作用下转动，同时螺旋弹簧即游丝变形，反抗线圈的转动．研究表明电流表灵敏度将随着线圈匝数N、线圈面积S及磁感应强度B的增大而提高，随着螺旋弹簧弹性强弱的增大而降低．故应选A、B、D. 4.图3－4－19直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，线圈可以自由运动．当通过如图3－4－19所示的电流时(同时通电)，从左向右看，线圈将( )A．顺时针转动，同时靠近直导线ABB．顺时针转动，同时离开直导线ABC．逆时针转动，同时靠近直导线ABD．不动解析：选C.通电圆环等效为磁针，上方为N极，直导线AB中的电流在圆环处产生的磁场方向垂直纸面向里，由此可知C正确．5．(2011年厦门一中高二检测)如图3－4－20所示，在同一水平面上的两根导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为 kg，有效长度为2 m的金属棒放在导轨上．当金属棒中的电流为5 A时，金属棒做匀速直线运动；当金属棒中的电流增加到8 A时，金属棒的加速度为2 m/s2，求磁场的磁感应强度的大小．图3－4－20解析：棒匀速动动，有：BI1l＝μmg①棒匀加速运动时，有：BI2l－μmg＝ma②联立①、②解得B＝ma?I2－I1?l＝ T.答案： T一、选择题1．关于通电导线所受安培力F的方向、磁感应强度B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是( )A．F、B、I三者必须保持相互垂直B．F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C．B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D．I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直解析：选B.安培力F总是与磁感应强度B和电流I决定的平面垂直，但B与I(即导线)可以垂直，也可以不垂直．如果通电导线受安培力时，力F与磁场及力F与导线都是垂直的，故A、C、D均错，B正确．2．(2011年扬州模拟)在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，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解析：选A.赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方向由西向东，由左手定则判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，答案A正确．3.图3－4－21通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图3－4－21所示，ab边与MN 平行．关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是( )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等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解析：选BD.由安培定则可知导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反．ab边受到向右的安培力F ab，cd边受到向左的安培力F cd.因ab所处的磁场强，cd所处的磁场弱，故F ab＞F cd，线框所受合力方向向右．4.图3－4－22(2009年高考全国卷Ⅰ)如图3－4－22，一段导线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)ILB解析：选A.该导线可以用a和d之间的直导线长为(2＋1)L来等效代替，根据F＝BIL，可知大小为(2＋1)BIL，方向根据左手定则可得出．选项A正确．5.图3－4－23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3－4－23所示．当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2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解析：选A.通电的导线环周围能够产生磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用．由于导线环中通入的电流方向相同，两者同位置处的电流方向完全相同，相当于通入同向电流的直导线，据同向电流相互吸引的规律，判知两导线环应相互吸引，故A正确．6.图3－4－24(2011年苏州高二检测)如图3－4－24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．竖直向上解析：选D.先用安培定则判断螺线管的磁场方向，在A点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.7.图3－4－25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3－4－25所示．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．8.图3－4－26(2011年长沙市第一中学高二阶段性考试)如图3－4－26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．9.图3－4－27如图3－4－28所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，在导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是( )A．B＝mg sinαIL，方向垂直斜面向上B．B＝mg sinαIL，方向垂直斜面向下C．B＝mg cosαIL，方向垂直斜面向下D．B＝mg cosαIL，方向垂直斜面向上解析：选A.由左手定则可知，若要使安培力和物体受到的重力和支持力平衡，磁场的方向应垂直于斜面向上，由平衡条件列方程得：mg sinα＝ILB，解得B＝mg sinαIL，故选A.二、计算题10．如图3－4－28所示，在倾角为37°图3－4－28的光滑斜面上有一根长为 m．质量为6×10－2 kg的通电直导线，电流I＝1 A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加 T，方向竖直向上的磁场中，设t＝0，B＝0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零(g取10 m/s2)解析：支持力为0时导线的受力如图所示，由平衡条件得：F安＝mgtan37°＝错误! N＝ N由F安＝BIL得B＝F安IL＝错误!T＝2 T由B＝得t＝错误!＝错误!s＝5 s.答案：5 s11.图3－4－29(2011年洛阳市高二检测)如图3－4－29所示，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距1 m，导体棒ab跨放在导轨上，导体棒的质量m＝ kg，导体棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体质量M＝ kg，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝.匀强磁场的磁感应强度B ＝2 T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在导体棒中通入多大的电流方向如何解析：为了使物体匀速上升，导体棒所受安培力方向应向左，由左手定则可知，导体棒中的电流方向应为a→b.由平衡条件得：BIL ＝Mg ＋μmg解得：I ＝Mg ＋μmgBL＝2 A答案：2 A 方向a →b12．如图3－4－30所示，两平行光滑导轨相距为L图3－4－30＝20 cm ，金属棒MN 的质量为m ＝10 g ，电阻R ＝8 Ω，匀强磁场的磁感应强度B ＝ T ，方向竖直向下，电源电动势E ＝10 V ，内阻r ＝1 Ω，当开关S 闭合时，MN 恰好平衡，求变阻器R 1的取值为多少设θ＝45°，g 取10 m/s 2.解析：MN 受力分析如图所示，因MN 平衡，所以有mg sin θ＝BIL cos θ① 由闭合电路欧姆定律得I ＝ER ＋R 1＋r②由①②并代入数据得：R 1＝7 Ω. 答案：7 Ω。
磁场对通电导线的作用力(上课用)
第二节
磁场对通电导线的作用---安培力
通电导线 在磁场中 要受到力 的作用
安培力：磁场对电流(通电导线)的作用 力称为安培力，是为了纪念法 国物理学家安培而命名的。
2.过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这 时的合磁通为相反方向磁通量的代数和(即相 反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通)
3.由磁通量公式可得 B S ，表示垂直于磁场
方向单位面积内的磁通量也称为磁通密度，所 以磁感应强度B又叫做磁通密度。
磁通量的变化 磁通量变化ΔФ ＝Ф2－Ф1是某两个时刻穿过某个 平面S的磁通量之差，即ΔФ取决于末状态的磁通 量Ф2与初状态磁通量Ф1的代数差 磁通量的变化一般有三种形式 1、B不变，有效面积S变化
F mg
由安培力公式得:
F=BIL---(2)
I a
由(1) (2)得： F mg 0.01 10 I A 0.5 A BL BL 0.4 0.5 由左手定则知，电流由a流向b
b
【例】在倾斜角为θ的光滑斜面上,置一
通有电流I,长为L,质 量为m的导 体棒，如 图所示,在竖直向上的磁场中静止，则磁 感应强度B为 _________.
F BIL mg tan
FN θ mg F
mg tan B IL
B
FN
×
θ
F
mg
引申1：欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度B
的最小值为________, 方向________. F BIL mg sin
FN B θ I θ F
人教版物理选修3-1《磁场对通电导线的作用力》综合练习及答案
磁场对通电导线的作用力综合练习1．下列四图中的通电导线在磁场中受力分析正确的是( )解析：选C.注意安培定则与左手定则的区别，判断通电导线在磁场中的受力用左手定则．2．在如图所示的电路中，电池均相同，当开关S分别置于a、b两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小分别为F a、F b，可判断两段导线( )A．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 b解析：选D.无论开关置于a还是置于b，两导线中通过的都是反向电流，相互间作用力为斥力，A、C错误．开关置于位置b时电路中电流较大，导线间相互作用力也较大，B错误D正确．故选D.3. (2013·河北唐山一中高二月考)由导线组成的直角三角形框架放在匀强磁场中(如图所示)，若导线框中通以如图方向的电流时，导线框将( )A．沿与ab边垂直的方向加速运动B．仍然静止C．以c为轴转动D．以b为轴转动解析：选B.ab和bc两段电流的等效长度等于ac，方向由a到c的一段电流，由左手定则以及安培力公式可知ab和bc两段电流所受安培力的合力方向和ac受到的安培力方向相反，大小相等，线框整体合力为0，仍然静止，故选B.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 N表示磁铁对桌面的压力，用F 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 N减小，F f＝0 B．F N减小，F f≠0C．F N增大，F f＝0 D．F N增大，F f≠0解析：选C.如题图所示，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，所以磁铁对桌面的压力增大．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．故选C.5. (2013·南京外国语学校高二检测)如图所示，一根长L＝0.2 m的金属棒放在倾角θ＝37°的光滑斜面上，并通过I＝5 A的电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度B＝0.6 T 竖直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？(sin 37°＝0.6)解析：从侧面对棒受力分析如图，安培力的方向由左手定则判出为水平向右，F＝ILB＝5×0.2×0.6 N＝0.6 N.由平衡条件得重力mg＝Ftan 37°＝0.8 N.答案：0.8 N一、选择题1．一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中正确的是( )解析：选D.A图中导线不受力，故它不会弯曲，A错误．B图中导线受到垂直纸面向里的安培力，它不会向右弯曲，B错误．C图中导线受到水平向右的安培力，导线不会向左弯曲，C错误．D图中导线受到水平向右的安培力，故它向右弯曲，D正确．故选D.2.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．0.5BIlC．BIl D．2BIl解析：选C.V形通电导线的等效长度为图中虚线部分，所以F＝BIl，故选C.3.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．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，故选C.4. (2013·清华附中高二检测)如图所示，abcd为闭合四边形线框，a、b、c三点的坐标分别为(0，L,0)，(L，L,0)，(L,0,0)，整个空间中有沿y轴正方向的匀强磁场，线框中通有方向如图所示的电流I.关于线框各条边所受安培力的大小，下列叙述中正确的是( )A．ab边与bc边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边受到的安培力大小相等D．ad边不受安培力作用解析：选B.根据安培力的计算公式可得，ab边所受安培力的大小为F ab＝BIl ab，bc边平行于磁场方向，受力为零，ad边所受安培力的大小为F ad＝BIl Od，cd边所受安培力的大小为F cd＝BIl cd，故选B.5. (2013·长沙市第一中学阶段性考试)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N极B．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是N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N极，故选A.6.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，线圈L1将( )A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．向纸面内平动解析：选B.法一：等效分析法把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流L2的中心，通电后，小磁针的N 极应指向该环形电流L2的磁场方向，由安培定则知L2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L1等效成小磁针，转动前N极应指向纸里，因此应由向纸里转为向上，所以从左向右看，线圈L1顺时针转动．故选B.法二：利用结论法环形电流L1、L2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得L1的转动方向应是：从左向右看线圈L1顺时针转动．故选B.7.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( )A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D ．磁感应强度变大，θ角变小解析：选A.棒中电流变大，金属棒所受安培力变大，θ角变大，A 正确；两悬线等长变短，θ角不变，B 错误；金属棒质量变大，θ角变小，C 错误；磁感应强度变大，金属棒所受安培力变大，θ角变大，D 错误．故选A.☆8.如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处，置于匀强磁场内．当棒中通以从a 到b 的电流I 后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( )A.mg Iltan θ，竖直向上 B.mg Iltan θ，竖直向下C.mg Ilsin θ，平行悬线向下 D.mg Ilsin θ，平行悬线向上解析：选D.要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值．由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形可知，安培力的最小值为F min ＝mg sin θ，即IlB min ＝mg sin θ，得B min ＝mg Ilsin θ，方向应平行于悬线向上．故选D.☆9.如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度．天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L ，共N 匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面．当线圈中通有电流I (方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m 1、m 2的砝码时，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m 的砝码后，天平又重新平衡．由此可知( )A ．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为m 1－m 2g NILB ．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为mg2NILC ．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为m 1－m 2g NILD ．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为mg 2NIL解析：选B.由题目所给条件，先判断出磁场的方向再根据天平的工作原理列出对应关系式．因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以此时安培力竖直向下，由左手定则判断磁场向里．电流反向前，有m 1g ＝m 2g ＋m 3g ＋NBIL ，其中m 3为线圈质量．电流反向后，有m 1g ＝m 2g ＋m 3g ＋mg －NBIL .两式联立可得B ＝mg2NIL.故选B.二、非选择题10.如图所示，PQ 和MN 为水平、平行放置的金属导轨，相距1 m ，导体棒ab 跨放在导轨上，导体棒的质量m ＝0.2 kg ，导体棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体质量M ＝0.3 kg ，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5.匀强磁场的磁感应强度B ＝2 T ，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在导体棒中通入多大的电流？方向如何？解析：为了使物体匀速上升，导体棒所受安培力方向应向左，由左手定则可知，导体棒中的电流方向应为a →b .由平衡条件得：BIL ＝Mg ＋μmg 解得：I ＝Mg ＋μmgBL＝2 A.答案：2 A 方向a →b11.如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m ．质量为6×10－2 kg 的通电直导线，电流I ＝1 A ，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T ，方向竖直向上的磁场中，设t ＝0，B ＝0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g 取10 m/s 2)解析：支持力为0时导线的受力如图所示， 由平衡条件得：F 安＝mgtan 37°＝6×10－2×100.75 N＝0.8 N 由F 安＝BIL 得B ＝F 安IL＝0.81×0.4T ＝2 T由B＝0.4t得t＝B0.4＝20.4s＝5 s.答案：5 s☆12.如图所示为某种电流表的原理示意图．质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧的劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外．与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合；当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流大小．(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为g)(2)若要使电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？(3)若k＝2.0 N/m，ab＝0.20 m，bc＝0.05 m，B＝0.20 T，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的影响)(4)若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？解析：(1)设弹簧的伸长为Δx，则有mg＝kΔx①由①式得Δx＝mg k.(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN上的安培力必须向下，因此M 端应接正极．(3)设满量程时通过MN 的电流大小为I m ，则有 BI m ab ＋mg ＝k (bc ＋Δx )②联立①②式并代入数据得I m ＝2.5 A.(4)设量程扩大后，磁感应强度变为B ′，则有 2B ′I m ab ＋mg ＝k (bc ＋Δx )③由①③式得B ′＝kbc 2I m ab，代入数据得B ′＝0.10 T. 答案：(1)mg k (2)M 端应接正极 (3)2.5 A(4)0.10 T。
通电导线在磁场中受力的典型例题(解析版)
典例1：磁场对通电导线的作用力典例1：考察概念。
下列关于通电直导线在磁场中受磁场力的说法中，正确的是[ ]A．导线所受磁场力的大小只跟磁场的强弱和电流的强弱有关B．导线所受磁场力的方向可以用左手定则来判定C．导线所受磁场力的方向跟导线中的电流方向、磁场方向都有关系D．如果导线受到的磁场力为零，导线所在处的磁感应强度一定为零E安培力的方向可以不垂直于直导线F安培力的方向总是垂直于磁场的方向G．安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角无关H．将直导线从中折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半典例2：关于通电导线所受安培力F的方向，磁场B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是BA. F、B、I三者必须保持相互垂直B. F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C. B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D. I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直典例3：下列各图中，表示磁场方向、电流方向及导线所受安培力方向的相互关系，其中正确的是（）A. B. C. D.E. F G H典例4：如图所示．一边长为L底边，BC的电阻R，是两腰AB、AC的电阻RAB、RAC的两倍（RBC=2RAB=2RAC）的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中。
若通以图示方向的电流．且已知从B端流人的总电流强度为I，则金属框受到的总磁场力的大小为B A．0 B．BILC． D．2 BIL易错训练：如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，匀强磁场的磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则MN所受安培力大小为（）CA．F=BId B．F=BIdsinθC．F=BId/sinθ D ．F=BIdcosθ二、安培力作用下的运动常用方法：等效法、电流元法1、特殊值法2、推论法、转换研究对象法典例1：如图所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和直导线ab、cd（ab、cd在同一条水平直线上）连接而成的闭合回路，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态。
磁场对通电导线的作用力(原卷版)
1.1 磁场对通电导线的作用力一、安培力的方向1．安培力：通电导线在 中受的力．2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与 在同一个平面内；让磁感线从 垂直进入，并使四指指向 的方向，这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系： ， ，即F 垂直于B 与I 所决定的平面．二、安培力的大小1．垂直于磁场B 的方向放置的长为l 的通电导线，当通过的电流为I 时，所受安培力为F ＝ . 2．当磁感应强度B 的方向与电流方向成θ角时，公式F ＝ . 三、磁电式电流表1．原理：安培力与电流的关系．通电线圈在磁场中受到 而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越 ．根据 的偏转方向，可以知道被测电流的方向． 2．构造：磁体、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴．3．特点：极靴与铁质圆柱间的磁场沿 方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线 ，且线圈左右两边所在处的磁感应强度大小 ．4．优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流．缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱．考点一：两根通电导线之间的作用力方向【例1】在正三角形ABC 的三个顶点A 、B 、C 处，各固定有一根垂直于三角形的长直导线，每根导线通有大小相同的恒定电流，电流方向如图所示，已知导线A 受到的安培力大小为F ，则导线C 受到的安培力（ ）A ．大小为F ，方向平行AB 向左下 B ．大小为F ，方向平行AB 向右上基础知识梳理典型例题分析C，方向垂直AB向右下D，方向垂直AB向左上【变式练习】1．如图所示，两个完全相同的闭合导线环挂在光滑绝缘的水平横杆上，当导线环中通有反向电流后，两导线环开始运动，以下关于两导线环运动情况的说法正确的是（）A．二者相互靠近，各自做匀变速直线运动B．二者相互远离，各自做加速度减小的直线运动C．二者相互靠近，各自做加速度减小的直线运动D．二者相互远离，各自做加速度增大的直线运动2．如图所示，矩形abcd的边长bc是ab的2倍，两细长直导线通有大小相等、方向相反的电流，垂直穿过矩形平面，与平面交于e、f两点，其中e、f分别为ad、bc的中点。
1.1 磁场对通电导线的作用力(同步练习)(解析版)
第一章安培力与洛伦兹力第1节磁场对通电导线的作用力1．下列图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流I、磁场的磁感应强度B和所受安培力F的方向，其中图示正确的是()【答案】C【解析】A、D图中电流方向与磁场方向平行，不受安培力作用，故A、D错误；B图中安培力的方向是垂直导线向下的，故B错误；C图中安培力的方向是垂直导线向上的，故C正确．2．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A．安培力的方向可以不垂直于直导线B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半【答案】：B【解析】：根据左手定则可知：安培力的方向垂直于电流I和磁场B确定的平面，即安培力的方向既垂直于B又垂直于I，A错误，B正确；当电流I的方向平行于磁场B的方向时，直导线受到的安培力为零，当电流I的方向垂直于磁场B的方向时，直导线受到的安培力最大，可见，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，C错误；如图所示，电流I和磁场B垂直，直导线受到的安培力F＝BIL，将直导线从中点折成直角，分段研究导线受到的安培力，电流I和磁场B垂直，根据平行四边形定则可得，导线受到的安培力的合力为F′＝22BIL，D错误。
3．一根容易形变的弹性导线，两端固定，导线中通有电流，方向如下图中箭头所示．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()．【答案】D【解析】A图中I与B平行应不受安培力，故A错误，由左手定则知B、C错误，D正确．4．一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．保持原长B．收缩C．伸长D．不能确定【答案】：B【解析】：弹簧通电时，同向电流相吸，使得弹簧缩短，故B正确。
5.如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是()A．都绕圆柱转动B．以不等的加速度相向运动C．以相等的加速度相向运动D．以相等的加速度相背运动【答案】：C【解析】：同向环形电流间相互吸引，虽然两电流大小不等，但根据牛顿第三定律知两线圈间相互作用力大小相等，所以选C 项．6.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。
高中物理磁场对通电导线的作用力-难点解析
磁场对通电导线的作用力-难点解析一、安培力大小的决定因素1.安培力的决定因素：一个是放入磁场中的一段导体的IL乘积，另一个是磁场本身，即磁场的磁感应强度B.还与通电导线放置于磁场的方向有关.因而安培力的改变：①通过改变磁感应强度B的大小来改变；②通过改变通电导线的长短L来改变；③通过改变通电导线电流I的大小来改变；④通过通电导线与磁感应强度的夹角θ来改变.2.安培力的大小与导线放置有关.同一根通电导线，按不同方式放在同一磁场中，如图3-4-2所示三种情况下，导线与磁场方向垂直时安培力最大，设为F max；当导线与磁场方向斜着相交时，0＜F＜F max；当导线与磁场方向平行时，安培力最小，F=0.图3-4-2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要么相同，要么相反.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.3.磁感应强度B的方向、安培力F的方向和电流I的方向之间的正确关系图3-4-3（1）设电流方向与磁感应强度方向间有一个夹角θ(如图3-4-3)，我们可以把磁感应强度B分解为两个分量：一个跟电流平行的分量B1=Bcosθ，对电流无作用力；一个跟电流方向垂直的分量B2=Bsinθ，所以F=ILB2=ILBsinθ.（2）另一种方法是求出导体棒的等效长度即垂直于B方向上的长度，其值为L·sinθ，故F=ILBsinθ.注意：①公式F=ILBsinθ为安培力大小的计算公式.②当θ=0°时，F=0(电流与磁场平行时不受力).③当θ=90°时，F=ILB(电流与磁场垂直时受力最大).（3）注意：①导线L所处的磁场应为匀强磁场.安培力表达式F=ILB（或F=ILBsinθ）一般适用于匀强磁场，若通电导线所在区域的B的大小和方向不相同，应将导体分成若干段，使每段导线所处范围B的大小和方向近似相等，求出各段导线所受的磁场力，然后再求合力.②L为有效长度.安培力表达式中，若载流导体是弯曲导线，且导线所在平面与磁感应强度方向垂直，则L指弯曲导线中始端指向末端的直线长度.如图3-4-4中，一“ε”字形通电导体，处于垂直于磁场方向平面内，则“ε”字形弯曲导线所受磁场力大小为F=BIL AC.对任意形状的闭合平面线圈，当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈的有效长度L=0，故通电后在匀强磁场中所受安培力的矢量和一定为零.图3-4-4【例1】如图3-4-5，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流大小为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力.图3-4-5思路分析：A图是两根导线组成的折线，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2L，故F a=2IBL.同理，B图的半圆形电流，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2R，F B=2BIR.C图中，将导线接通形成闭合线圈，则ab和bc两段导线受力与ac导线受力方向刚好相反，故合力为零，所以，闭合的通电线圈安培力为零，F C=0.答案：F A=2IBL，F B=2BIR，F C=0温馨提示：在安培力大小计算时，本质是有效长度或有效磁场，要正确分解公式.F=ILB⊥=ILBsinθ，B⊥为磁场在垂直导线电流方向的分量，B⊥为有效磁场；或者F=BIL⊥=BILsinθ，其中L⊥为垂直于磁场方向的有效长度.二、在判定安培力的方向时要注意什么？1.左手定则反映磁场方向、电流方向、安培力方向三者的关系.通电导线在磁场中所受的安培力F，既与电流I垂直，也与磁场B垂直，即F垂直电流与磁感线所在的平面.在判断时要首先确定磁场与电流所确定的平面，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.①知道电流I、磁感应强度B的方向，可用左手定则唯一确定F的方向.②知道F和电流I的方向，不能唯一确定磁感应强度B的方向，如图3-4-6所示，磁场方向可能垂直纸面向里，也可能与F垂直而与电流成任意θ角(θ≠0)，则磁场的方向在位于水平面内的除与电流平行的一切可能的方向上(但一定要有垂直纸面向里的磁场分量).图3-4-6③知道F和B的方向，能否确定电流的方向呢？这有两种情况：第一，如果知道确定位置的导线，可以唯一确定导线中电流的方向.第二，如果不知道导线的确定位置，就不能唯一确定电流的方向，如图3-4-7所示，假设该磁场中有一根通电导线的安培力F垂直纸面向里，其导线位置(电流方向)可能是情形(1)，也可能是情形(2).图3-4-72.当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，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.在具体判断安培力的方向时，由于受到电场力方向判断方法的影响，有时错误地认为安培力的方向沿着磁场方向.为避免这种错误，同学们应该把电场力和安培力进行比较，搞清力的方向与场的方向的关系.三、安培力作用下物体的平衡和加速运动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，也是利用物体平衡条件解题，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(或牛顿第二定律).3.在安培力作用下的物体平衡和运动解决步骤：先进行受力分析，再根据共点力平衡的条件(或牛顿第二定律)列出方程，其中重要的是在受力过程中不要漏掉了安培力.【例2】质量为m=0.02 kg 的通电细杆，ab 置于倾角θ=37°的平行放置的导轨上，导轨宽度为d=0.2 m ，杆ab 与导轨间的动摩擦因数μ=0.4，磁感应强度B=2 T 的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图3-4-8所示.现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab 静止不动，通过ab 杆电流的范围.(g 取10 m ／s 2)图3-4-8思路分析：杆ab 中的电流为a →b ，所受安培力方向平行导轨向上.当电流较大时，导体有向上运动的趋势，所受静摩擦力沿导轨向下，当通过ab 的电流最大为I max 时，磁场力达最大值F 1，沿导轨向下的静摩擦增至最大值；同理，当电流最小为I min 时，导体有沿导轨向上的最大静摩擦力，设此时安培力为F 2. 正确画出两种情况下的侧视受力图，由平衡条件列方程即可求解.解析：如图3-4-9中（a ）、（b ）所示，画出侧视受力图，建立坐标系.在图（a ）中，由平衡条件得；图3-4-9F 1-mgsin θ-1f F =0 ①F N -mgcos θ=0 ②1f F =μF N ③F 1=BI max d ④联立①②③④式解得I max =0.46 A.在图（b ）中，由平衡条件得：F 2+2f F -mgsin θ=0 ⑤F N -mgcos θ=0 ⑥2f F =μF N ⑦F 2=BI min d ⑧联立⑤⑥⑦⑧式解得I min =0.14 A.答案：0.14 A ≤I ≤0.46 A小结:将立体图转化为平面图往往是解题的关键.四、判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向的方法(1)直线电流元分析法：把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段就是一个电流元.先用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的方向，从而确定导体的运动方向.【例3】如图3-4-10所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面.当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动.图3-4-10思路分析：可以把圆形线圈分成很多小段，每一小段可以看作一段直线电流，取其中的上下两小段分析，其截面图和受安培力的情况如图3-4-11所示.根据其中心对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向磁铁运动.图3-4-11同学们请思考，若磁铁的N 、S 极对调，线圈如何运动?答案：线圈向磁铁运动（2）特殊位置分析法：根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置.【例4】如图3-4-12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Ｉ时，试判断导线的运动情况？图3-4-12思路分析：①根据图3-4-12所示的导线所处的特殊位置判断其转动情况.将导线AB 从N 、S 极的中间O 分成两段，对AO 、BO 段所处的磁场方向如图3-4-13所示.由左手定则可得AO 段受安培力方向垂直于纸面向外，即A 端垂直纸面向外运动.BO 段受安培力的方向垂直纸面向里，即B 端垂直纸面向里运动.可见从上向下看，导线AB 将绕Ｏ点逆时针转动.图3-4-13 图3-4-14②再根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况.如图3-4-14所示，导线AB此时受安培力方向竖直向下，导线将向下运动.③由上述两个特殊位置的判断可知，当导线不在上述的特殊位置时，所受安培力使AB逆时针转动的同时还要向下运动.答案：从上向下看，导线AB逆时针转动，同时向下运动.(3)等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针也可等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁.例如，对例3中所举的例子还可以用等效分析法.将图3-4-10中的环形电流可等效为一个小磁针，如图3-4-11所示，磁铁和线圈相互吸引，线圈将向磁铁运动.我们还可以将图3-4-10中的条形磁铁等效为环形电流，根据安培定则可判知等效电流方向如图3-4-16所示.由同向平行电流相互吸引可知，磁铁和线圈相互吸引，线圈将向磁铁运动.图3-4-15 图3-4-16（4）利用结论法：①两电流相互平行时，无转动趋势，电流同向导线相互吸引，电流反向导线相互排斥.②两电流不平行时，导线有转动到相互平行且电流同向的趋势.【例5】一个可以自由运动的线圈Ｌ1和一个固定的线圈上Ｌ2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图3-4-17所示的电流时，从左向右看，则线圈Ｌ1将( ).图3-4-17A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.向纸面内平动思路分析：方法一：利用结论法环形电流Ｌ1、Ｌ2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得Ｌ1的转动方向应是：从左向右看线圈Ｌ1顺时针转动.方法二：等效分析法把线圈Ｌ1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流Ｌ2的中心，通电后，小磁针的N极应指向环形电流Ｌ2的磁场方向，由安培定则知Ｌ2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而Ｌ1等效成小磁针后，转动前N极应指向纸内，因此应由向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈Ｌ1顺时针转动.方法三：直线电流元分析法把线圈Ｌ1沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数直线电流元，电流元处在Ｌ2产生的磁场中，据安培定则可知各电流元所在处磁场向上，由左手定则可得，上部电流元所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈Ｌ1顺时针转动.答案：B五、磁电式电表是怎样工作的?电流表中主要是一个绕在铝框上的线圈，给线圈通上电流，线圈各边在磁场中就受到安培力的作用，产生磁力矩，从而使线圈带动指针转过一个角度.如图3-4-18所示，由于磁电式电流表的线圈处于均匀辐射磁场中，因此不论转到什么位置，这一磁场的磁感线总与线圈平面平行，从而保证线圈在转动过程中的安培力不变，大小恒为M=NBIS.线圈在转动过程中，由于将螺旋弹簧扭紧，同时受到螺旋弹簧的阻碍力矩(M=k θ)的作用，当两力矩平衡时线圈静止，根据力矩平衡条件有：NBIS=k θ，所以θ=kNBS ·I ，所以θ∝Ｉ.图3-4-18式中k 是为螺旋弹簧的扭转系数，单位是N ·m ／rad因为线圈的偏转角θ与电流Ｉ成正比，所以电流表刻度均匀电流表的灵敏度可表示为：c=I =kNBS 由此式可知，除了尽可能减小摩擦阻力之外，还可以通过增加N 、B 、S 和减小k 来提高电流表的灵敏度.注：力矩=力×力臂.。
高中物理(人教版)选修1-1课后练习 2-3 磁场对通电导线的作用 word版含解析(2)
第二章磁场三、磁场对通电导线的作用课时训练9磁场对通电导线的作用1.关于通电导体在磁场里受力方向与电流方向和磁感线方向之间的关系,下列说法中错误的是( )A.电流方向反向时,导体受力方向改变B.磁场方向反向时,导体受力方向改变C.电流方向和磁场方向同时反向,导体的受力方向改变D.电流方向和磁场方向同时反向,导体的受力方向不变答案解析:由左手定则可知,只使其中一个反向,则受力方向一定变化,当两个都反向时,则不变化.选C.2.一根长直导线穿过载有恒定电流的环形导线中心且垂直于环面,导线中的电流方向如图所示.则环的受力方向( )A.沿环的半径向外B.沿环的半径向里C.水平向左D.不受安培力答案解析:由安培定则知,通电直导线周围磁场是以导线上各点为圆心的同心圆,所以环形导线与磁感线平行,因此不受安培力.3.2012年11月25日,号称空中“飞鲨”的歼15在我国第一艘航母“辽宁舰”起降一次成功,舰机适配性能良好,图为歼15起飞瞬间,数秒内使战斗机速度在零和数百千米每小时间转换,且滑行距离不超过100米.动力和阻力控制是飞机起降的硬指标.为了提高航空母舰上飞机的起飞速度,人们正研制一种电磁弹射装置,它的基本原理是:将待弹射的飞机挂在导体棒上,导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行导轨上,给导轨通以电流,使飞机和导体棒作为一个载流导体在磁场的作用下沿导轨做加速运动,从而将飞机以某一速度弹射出去.关于这种弹射装置,以下说法中正确的是( )歼15起飞瞬间A.导体棒中的电流方向是N→MB.导体棒中的电流方向是M→NC.可以通过改变磁感应强度的大小来改变飞机弹射出时的速度D.如要提高飞机的弹射速度,可以增大导轨中的电流答案解析:载流导体在匀强磁场中所受的安培力水平向右,由左手定则判断导体棒中的电流方向是M→对不对;设导轨的宽度为L,导体棒中通过的电流为I,磁感应强度为B,载流体的质量为m,所受阻力为.载流体受到的安培力为,运动加速度为,滑行距离为d时获得的速度为,因此增大I或B,可以提高飞机的弹射速度、D对.4.如图所示的四幅图中,能说明电动机工作原理的是( )答案解析:电动机是通电导体在磁场中受安培力作用的具体应用,所以只有C选项符合.5.各地地磁场磁感应强度(水平分量)有所不同,可以在相关资料上查到.下表给出我国几个城市的值.地名北京广州上海武汉×10-4 T0.2890.3750.3330.343现将同一根通电直导线分别在以上四地竖直放置,则使导线受磁场力最大的是( )A.北京B.广州C.上海D.武汉答案解析:由通电导线竖直放置知,其所受安培力大小只与水平方向磁感应强度有关,由表中数据看出广州的最大,所以该导线在广州受磁场力最大.6.如图所示,在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验中,要使导体摆动的幅度增大,以下操作中可行的是( )A.减少磁铁的数量B.增大导体棒中的电流C.改变导体棒中的电流方向D.将磁铁更换成磁性较弱的答案解析:要使导体摆动的幅度增大,即受安培力增大,由安培力大小可知增大电流可以,其余三项均不能,所以只有选项B正确.7.如图所示,两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上,但能自由移动,若两线圈内通以大小不等的同向电流,则它们的运动情况是( )A.都绕圆柱转动B.以不等的加速度相向运动C.以相等的加速度相向运动D.以相等的加速度相背运动答案解析:同向环形电流间相互吸引,虽然两电流大小不等,但由牛顿第三定律知,两线圈所受作用力必大小相等,故C正确.8.如图所示,一段长为1 m、质量为2 的通电导体棒悬挂于天花板上.现加一垂直纸面向外的匀强磁场,当通入2 A电流时悬线的张力恰好为零.求:(1)所加匀强磁场的磁感应强度B的大小.(2)如果电流方向不变,通入电流大小变为1 A时,磁感应强度的大小为多少?此时悬线总拉力又为多少?答案:(1)10 T(2)10 T10 N解析:(1)导体棒受力如图.由平衡条件得:F安又因F安所以10 T.(2)因为磁感应强度是由磁场本身的性质决定的,所以电流变为1 A后,磁感应强度仍为10 T.由平衡条件得2×10 10×1×1 10 N.9.一根重10 N的导体棒垂直放置在两根足够长的金属导轨上,导轨相互平行,固定在水平桌面上,相距10 .水平匀强磁场与导轨平行,大小为0.1 T,方向水平向右.(1)为了使导体棒对导轨的压力为零,导体棒中的电流方向如何?(2)若导体棒对导轨的压力为零,导体棒中的电流为多大?答案:(1)b→a(2)1 000 A解析:(1)由左手定则可知,电流方向由b指向a.(2) 得1 000 A.。
磁场对通电导体的作用 (2)
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变式训练3、如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m、长为 L的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内．当棒中通 以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ 角，处于平衡 状态．（1）若该装置处于竖直向上的匀强磁场中，求该磁 场的磁感应强度B；（2）为了使棒平衡在该位置上，求所需 的磁场最小的磁感应强度的大小和方向。
三、安培力作用下通电导体的平衡问题
通电导线在磁场中的平衡分析思路 (1)选定研究对象；
(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等
，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F
安⊥B、F安⊥I；
(3)列平衡方程进行求解。
例3、如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属 导轨所在的平面与水平面夹角为θ ＝37°，在导轨所在平面 内，分布着磁感应强度B＝0.50 T、方向垂直于导轨所在平面 的匀强磁场，金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝ 0.50 Ω 的直流电源．现把一个质量m＝0.040 kg的导体ab放 在金属导轨上，导轨棒静止，导体棒与金属导轨垂直且接触 良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R＝2.5 Ω ，杆 ab与导轨间的动摩擦因数为μ =0.5，假设滑动摩擦力等于最 大静摩擦力，金属导体电阻不计，g取10 m/s2.已知sin37° ＝0.60，cos37°＝0.80，求： (1)导体棒受到的安培力大小； (2)导体棒受到的摩擦力大小； (3)若在电路中串联一个可调电阻来调整回路中的电流，试求 使杆ab静止不动的电流范围是多少？
【规范解答】 E (1)根据闭合电路欧姆定律I＝ R r ＝1.5 A. 导体棒受到的安培力F安＝BIL＝0.30 N. (2)导体棒受力如图，将重力正交分解 F1＝mgsin 37°＝0.24 N F1＜F安，根据平衡条件 mgsin 37°＋Ff＝F安 解得：Ff＝0.06 N.
2023年中考物理一轮复习：电磁感应 高频考点练习题(含答案解析)
2023年中考物理一轮复习：电磁感应高频考点练习题1．（2022•葫芦岛）如图是一款自发电手电筒。
上下快速移动手电筒，筒内的磁体就会上下运动，使筒壁上的线圈内产生感应电流，为手电筒内的蓄电池充电。
下列说法正确的是（）A．动圈式话筒也应用了手电筒的发电原理B．感应电流给蓄电池充电时，蓄电池相当于电源C．闭合开关，灯泡发光，灯泡将光能转化为电能D．导线中电流的方向就是电荷定向移动的方向2．（2022•湘潭）我国高铁采用了能量回收制动方式：列车到站前停止动力供电，继续向前运行，内部线圈随车轮转动，切割磁感线产生感应电流，把机械能转化为电能进行回收。
以下与其工作原理相同的是（）3．（2022•大连）下列设备的工作原理是电磁感应现象的是（）A．扬声器B．发电机C．电动机D．电磁铁4．（2022•柳州）如图所示的手压式手电筒，通过按压手柄，电筒内线圈做切割磁感线运动，能使电筒发光。
这种发电利用了（）A．尖端放电B．电磁感应C．摩擦起电D．电流热效应5．（2022•梧州）某科技创新大赛上展示了一款新型皮箱，其内部没有电源，但拖动皮箱让轮子滚动时，嵌在轮子里的LED灯会发光，夜间行走更安全，下列选项中与其原理相同的是（）6．（2022•阜新）刷卡消费时，人们将带有磁条的信用卡在刷卡机指定位置刷一下，刷卡机的检测头就能产生感应电流，便可读出磁条上的信息。
下列四幅图中与刷卡机原理相同的是（）7．（2022•益阳）下列设备中利用电磁感应原理工作的是（）A．白炽灯泡B．电风扇C．发电机D．洗衣机8．（2022•恩施州）下列设备中利用电磁感应原理工作的是（）A．电磁铁B．电动机C．发电机D．电铃9．（2022•泰州）如图所示是一款新式手电筒，当沿图中箭头方向来回摇动电筒时，灯泡就能发光。
下列所示的四个实验中能反映其工作原理的是（）A． B．C． D．10．（2022•广西）北京冬奥会期间，某“网红”智慧餐厅从厨师到服务员均是机器人，接到指令后，机器人内部的电动机会驱动其底部的轮子将美食送到指定位置。
九年级物理下册- 磁场对电流的作用 电动机(考点解读)(解析版)
16.3磁场对电流的作用电动机（考点解读）（解析版）1、磁场对通电直导线的作用（1）19世纪初，法国物理学家安培发现：磁场对通电导体有力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关。
（2）按图组装实验器材，给直导线通电，观察到通电直导线发生偏转；改变直导线中的电流方向，偏转方向和原来相反；将磁极对调，改变磁场的方向，通电直导线偏转方向也相反。
当电流方向和磁场方向同时改变时，力的方向不变。
2、磁场对通电线圈的作用（1）现象：用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆包线刮去放入磁场，闭合开关，线圈转动。
（2）平衡位置：当通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到的磁场的作用力相互平衡，我们把这个位置称为平衡位置。
3、直流电动机的构造和工作过程（1）直流电机的结构应由定子、转子和换向器组成；（2）直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成；（3）运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成；（4）转子中有两组以上的线圈，由漆包线绕制而成，称之为绕组．当绕组中有电流通过时产生磁场，该磁场与定子的磁场产生力的作用．由于定子是固定不动的，因此转子在力的作用下转动；（5）换向器是直流电动机的一种特殊装置，由许多换向片组成，每两个相邻的换向片中间是绝缘片；在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组得以同外电路连接；当转子转过一定角度后，换向器将供电电压接入另一对绕组，并在该绕组中继续产生磁场。
【考点1磁场对通电直导线的作用】【典例1-1】（2023•蒙城县模拟）如图，闭合开关，铜棒向右运动，为使开关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是（）A．换用更细的铜棒B．将磁体的N、S极对调C．移动滑动变阻器的滑片D．将电源正、负极和磁体N、S同时对调【答案】B【分析】通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与两个因素有关：一个是磁场方向，另一个是电流方向。
物理一轮复习 专题40 磁场的描述 磁场对通电导线的作用力(讲)(含解析)
专题40 磁场的描述 磁场对通电导线的作用力1.知道磁感应强度的概念及定义式，并能理解与应用。
2.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题．一、磁场、磁感应强度 1．磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用． （2）方向:小磁针的N 极所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时北极的指向． 2．磁感应强度（1）物理意义:描述磁场的强弱和方向． (2）大小:ILFB(通电导线垂直于磁场）． （3）方向:小磁针静止时N 极的指向． (4)单位：特斯拉（T ）． 3．匀强磁场（1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场． (2）特点匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同的、方向相同的平行直线． 4．磁通量(1)概念：在磁感应强度为B 的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S 与B 的乘积． （2)公式:Φ＝BS .深化拓展 （1)公式Φ＝BS 的适用条件：①匀强磁场；②磁感线的方向与平面垂直．即B ⊥S . (2)S 为有效面积．(3）磁通量虽然是标量，却有正、负之分． (4）磁通量与线圈的匝数无关． 二、磁感线、通电导体周围磁场的分布1．磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上各点的切线方向跟这点的磁场方向一致． 2．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布（如图所示）3．电流的磁场直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强,管外为非匀强磁场环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远,磁场越弱安培定则立体图横截面图4.(1）磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向．（2)磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱．(3)磁感线是闭合曲线,没有起点和终点．在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极．(4）同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切．(5)磁感线是假想的曲线,客观上不存在．三、安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力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．考点一安培定则的应用和磁场的叠加1．安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因"和“果”。
第23讲：磁场对电流的作用力、电动机、电磁感应(纯答案)
磁场对电流的作用力电动机电磁感应答案一、磁场对电流的作用磁场对通电导体的作用：通电导体在磁场里，会受到力的作用。
实验证明：（1）当电流方向和磁场方向平行时，磁场对导体没有力的作用。
（2）通电导体在磁场里，受力方向与电流方向和磁感线方向有关，当只改变其中一个的方向时，受力方向会改变，同时改变两个的方向，受力方向不改变。
二、电动机基本结构：转子线圈、定子（磁体）、电刷、换向器电刷的作用：与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
换向器的作用：使线圈一转过平衡位置就改变线圈中的电流方向。
原理：通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的，工作时将电能转化为机械能。
通电线圈在磁场中的受力大小跟电流（电流越大，受力越大）有关。
通电线圈在磁场中的受力大小跟磁场的强弱（磁性越强，受力越大）有关。
通电线圈在磁场中的受力大小跟线圈的匝数（匝数越大，受力越大）有关。
应用：直流电动机：（电动玩具、录音机、小型电器等）交流电动机：（电风扇、洗衣机、家用电器等）三、电磁感应现象（1）电磁感应现象是英国的物理学家法拉第第一个发现的。
（2）电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。
感应电流：由于电磁感应产生的电流叫感应电流。
（3）电流中感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关。
四、发电机原理：发电机是根据电磁感应原理工作的，是机械能转化为电能的机器。
五、电磁感应和磁场对电流的作用的区别：六、直流电和交流电（1）直流电：方向不变的电流叫做直流电。
（2）交流电：周期性改变电流方向的电流叫交电流。
（3）我国交流电周期是0.02s，频率为50Hz（每秒内产生的周期性变化的次数是50次），每秒电流方向改变100次。
七、发电机和电动机的区别（1）结构：发电机无电源；电动机有电源。
（2）工作原理：交流发电机是根据电磁感应原理工作的；电动机是根据通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。
（3）能量转化：交流发电机是由机械能转化为电能。
磁场对通电导体的作用(经典+练习答案)
第二章恒定电流一、安培力安培力的方向：安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面BI示意图左手定则：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；让磁感应线从掌心进入，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。
【例1】画出图中第三者的方向。
某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如图所示，其中正确的是（ D ）在下四图中，标出了匀强磁场B的方向、通电直导线中电流I的流向，以及通电直导线所受安培力F 的方向，其中正确的是（ AC ）安培力的大小：（1）当电流与磁场方向垂直时:F = ILB (B⊥L)（2）电流与磁场方向平行时，磁场对电流的作用力为零（3）当电流与磁场方向夹角为θ，F=I L B sinθ在中学阶段，F=I L B sinθ仅适用于匀强磁场1. 关于磁通量的说法正确的是（D ）A．磁通量是个反映磁场强弱和方向的物理量B．某一面积上的磁通量可表示穿过此面积的磁感线的总条数C．在磁场中所取的面积越大，该面上磁通量一定越大D．穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零2. 下列有关磁感应强度及安培力的说法正确的有（AD ）A．若某处的磁感应强度为零，则通电导线放在该处所受安培力一定为零B．通电导线放在磁场中某处不受安培力的作用时，则该处的磁感应强度一定为零C．同一条通电导线放在磁场中某处所受的安培力是一定的D．磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线无关3. 如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则（BD ）A．放在a处的小磁针的N极向左B．放在b处的小磁针的N极向右C．放在c处的小磁针的S极向右D．放在a处的小磁针的N极向右4．两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（A ）A．顺时针方向转动，同时靠近abB．逆时针方向转动，同时离开abC．顺时针方向转动，同时离开abD．逆时针方向转动，同时靠近ab5．如图所示，两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M和N，通有同向等值电流；沿纸面与直导线M、N等距放置的另一根可自由移动的通电导线ab，则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是（ D ）A．沿纸面逆时针转动B．沿纸面顺时针转动C．a端转向纸外，b端转向纸里D．a端转向纸里，b端转向纸外6．两根长直通电导线互相平行，电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形ABC的A和B处.如图所示，两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值都是B，则C处磁场的总磁感应强度是（D ）A．2B B．B C．0 D．3B7．如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的左上方固定一直导线，导线与磁场垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则（A ）A．磁铁对桌面压力增大B．磁场对桌面压力减小C．桌面对磁铁没有摩擦力D．桌面对磁铁摩擦力向右8．如图4所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近：磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将（A ）A．转动同时靠近磁铁B．转动同时离开磁铁C．不转动，只靠近磁铁D．不转动，只离开磁铁9．如右上图所示，直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如右图所示，如果直导线可以自由地运动，且通以从a到b的电流，则导线ab受磁场力后的运动情况（ C ）A．从上向下看，顺时针转动并靠近螺线管B．从上向下看，顺时针转动并远离螺线管C．从上向下看，逆时针转动并远离螺线管D．从上向下看，逆时针转动并靠近螺线管10．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，则棒MN所受安培力大小（C ）A．F＝Bid B．F＝BIdsin θC．F＝BIdsin θD．F＝BIdcos θ11．把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触，并使它们组成如图所示的电路。
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第二章恒定电流
一、安培力
安培力的方向：安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面
B
I
示意图
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；让磁感应线从掌心进入，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。
【例1】画出图中第三者的方向。
某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如图所示，其中正确的是（ D ）
在下四图中，标出了匀强磁场B的方向、通电直导线中电流I的流向，以及通电直导线所受安培力F 的方向，其中正确的是（ AC ）
安培力的大小：
（1）当电流与磁场方向垂直时:F = ILB (B⊥L)
（2）电流与磁场方向平行时，磁场对电流的作用力为零
（3）当电流与磁场方向夹角为θ，F=I L B sinθ
在中学阶段，F=I L B sinθ仅适用于匀强磁场
1. 关于磁通量的说法正确的是（D ）
A．磁通量是个反映磁场强弱和方向的物理量
B．某一面积上的磁通量可表示穿过此面积的磁感线的总条数
C．在磁场中所取的面积越大，该面上磁通量一定越大
D．穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零
2. 下列有关磁感应强度及安培力的说法正确的有（AD ）
A．若某处的磁感应强度为零，则通电导线放在该处所受安培力一定为零
B．通电导线放在磁场中某处不受安培力的作用时，则该处的磁感应强度一定为零
C．同一条通电导线放在磁场中某处所受的安培力是一定的
D．磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线无关
3. 如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则（BD ）
A．放在a处的小磁针的N极向左
B．放在b处的小磁针的N极向右
C．放在c处的小磁针的S极向右
D．放在a处的小磁针的N极向右
4．两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，
当通以如图所示电流后，cd导线将（A ）
A．顺时针方向转动，同时靠近ab
B．逆时针方向转动，同时离开ab
C．顺时针方向转动，同时离开ab
D．逆时针方向转动，同时靠近ab
5．如图所示，两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M和N，通有同向等值电流；沿纸面与直导线M、N等距放置的另一根可自由移动的通电导线ab，则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是（ D ）
A．沿纸面逆时针转动
B．沿纸面顺时针转动
C．a端转向纸外，b端转向纸里
D．a端转向纸里，b端转向纸外
6．两根长直通电导线互相平行，电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形ABC
的A和B处.如图所示，两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值都是B，则C处
磁场的总磁感应强度是（D ）
A．2B B．B C．0 D．3B
7．如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的左上方固定一直导线，导线与磁场垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则（A ）
A．磁铁对桌面压力增大B．磁场对桌面压力减小
C．桌面对磁铁没有摩擦力D．桌面对磁铁摩擦力向右
8．如图4所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近：磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将（A ）
A．转动同时靠近磁铁B．转动同时离开磁铁
C．不转动，只靠近磁铁D．不转动，只离开磁铁
9．如右上图所示，直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如右图所示，如果直导线可以自由地运动，且通以从a到b的电流，则导线ab受磁场力后的运动情况（ C ）
A．从上向下看，顺时针转动并靠近螺线管
B．从上向下看，顺时针转动并远离螺线管
C．从上向下看，逆时针转动并远离螺线管
D．从上向下看，逆时针转动并靠近螺线管
10．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，则棒MN所受安培力大小（C ）
A．F＝Bid B．F＝BIdsin θ
C．F＝BId
sin θD．F＝BIdcos θ
11．把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触，并使它们组成如图所示的电路。
当开关S接通后，将看到的现象是（C ）
A．弹簧向上收缩后重新静止
B．弹簧向下拉长后重新静止
C．弹簧不断上下跳动
D．弹簧仍静止不动
12．如图所示，在同一水平面内宽为2m的两导轨互相平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为3.6kg的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为2A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到8A时，金属棒获得2m/s2的加速度，则磁场的磁感应强度大小为0.6 T。
计算题
13．质量为m ，长为L的的金属棒ab用两根细金属丝悬挂在绝缘架MN下面，整个装置处在竖直方向的匀强磁场中，当金属棒通以由a向b的电流I后，将离开原位置向前偏转α角而重新平衡，如图。
求磁感应强度B的方向和大小。
14．如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直：（1）此时穿过平面的磁通量为多少?
（2）若使框架绕OO′转过60°角，则穿过线框平面的磁通量为多少?
（3）若从初始位置转过90°角，则穿过线框平面的磁通量为多少?此过程的磁
通量的该变量为多少？
（4）若从初始位置转过120°角，则穿过线框平面的磁通量变化量为？
15. 水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)．现垂直于导轨搁一根质量为m，电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方，如右图所示，问：
(1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？
(2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少
为多少？此时B的方向如何？
16. 如图所示，通电导体棒ab质量为m、长为L，水平放置在倾角为θ的光滑斜面上，通以如图示方向的电流，电流强度为I，欲使导体棒ab静止在斜面上。
(1)若磁场方向竖直向上，则磁感应强度B为多大？
(2)若要求磁感应强度最小，求磁感应强度的大小和方向。
17. 如图所示，在倾角为37°的斜面上，固定着宽L=0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和变阻器.电源电动势E=12V，内电阻r=1.0Ω.一质量m=20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好，导轨与金属棒的电阻不计，整个装置处于磁感应强度B=0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中.若金属导轨是光滑的，取g=10m/s2,且已知sin37°=0.60，cos37°=0.80.要保持金属棒静止在导轨上.求：
（1）回路中电流的大小；
（2）滑动变阻器接入电路的阻值.
磁感应强度、安培力 练习题参考答案
13. 解：对金属棒平衡时受力分析：金属棒受到重力、安培力以及绳子拉力。
分
析知安培力水平向左，依据左手定则，磁感应强度竖直向上。
依据受力平衡知识得：θtan mg F =安
由BIL F =安，解得：IL mg B θtan =，方向：水平向左 14. 解：（1）BS =1φ； （2）BS 212=φ； （3）BS =3φ BS -=-=∆13φφφ
（4）BS 214-
=φ BS 2314-=-=∆φφφ
15. 解：（1）对金属棒进行受力分析：
水平方向：mg F F N =+θcos 安
竖直方向：θsin 安F f =
而BIL F =安 R
E I = 将此式代入上式得 θsin R EBL f =，θcos R
EBL mg F N -= （2）要使ab 棒受到的支持力为零，令0=N F
得到θcos R EBL mg =
，所以θ
cos EL mgR B = 当1cos =θ时，B 最小值EL
mgR B =min 此时mg F =安，方向竖直向上，依据左手定则，判断此时磁感应强度方向水平向左。
16． 解析：(1)对导体棒受力分析如图所示：
由平衡条件得
BIL ＝mg tan θ
B ＝mg tan θIL
(2)设安培力方向与斜面夹角为α，对导体棒受力分析
如图所示：
α mg
安F T F B θ B mg 安F N F f
由平衡条件得
B ′IL cos α＝mg sin θ 解得：B ′＝mg sin θIL cos α
当α＝0°时，B ′最小，其最小值为
B ′min ＝mg sin θIL
由于安培力方向平行斜面向上，电流方向垂直纸面向里，由左手定则可判断磁场方向垂直斜面向上。
17. 解：（1）对金属棒受力分析，
对棒受力分析知：θsin mg F =安，由于BIL F =安，故解得 A BL
mg I 6.037sin ==
（2）由闭合电路欧姆定律：)(r R I E +=，代入数据解得：Ω=19R。