通电导线在磁场中受到的力练习题及答案解析
通电导线在磁场中受到的力练习题及答案解析
通电导线在磁场中受到的力练习题及答案解析 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#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 sin α＝ILB ，解得B ＝mg sin αIL，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6×10－2kg 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/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＝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 s 11.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R1的取值为多少设θ＝45°，g取10 m/s2.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＋R1＋r②由①②并代入数据得：R1＝7 Ω.答案：7 Ω。
《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。
磁场对通电导线作用练习题
磁场对通电导线作用练习题在物理学中，磁场对通电导线的作用是一个重要的知识点。
为了帮助大家更好地理解和掌握这一概念，下面为大家准备了一系列相关的练习题。
一、基础概念题1、通电导线在磁场中受到力的作用，这个力叫做（）A 安培力B 电场力C 洛伦兹力D 磁力答案：A解析：通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
2、安培力的方向可以用（）定则来判断。
A 左手B 右手C 安培D 楞次答案：A解析：安培力的方向用左手定则判断。
3、当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小表达式为（）A ＼（F ＝ BIL\）B ＼（F ＝ BILsin\theta\）C ＼（F ＝BILcos\theta\） D ＼（F ＝ 0\）答案：A解析：当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小为＼（F ＝BIL\）。
二、简单计算题1、一根长为＼（02m\）的直导线，通有＼（2A\）的电流，放在磁感应强度为＼（05T\）的匀强磁场中，且导线与磁场方向垂直。
求导线所受安培力的大小。
解：已知＼（L ＝ 02m\），＼（I ＝ 2A\），＼（B ＝ 05T\），因为导线与磁场方向垂直，所以＼（F ＝ BIL ＝ 05×2×02 ＝ 02N\）2、有一通电直导线，长度为＼（05m\），电流为＼（3A\），放在磁感应强度为＼（04T\）的磁场中，导线与磁场方向夹角为＼（30°＼），求导线所受安培力的大小。
解：已知＼（L ＝ 05m\），＼（I ＝ 3A\），＼（B ＝ 04T\），＼（＼theta ＝ 30°＼），则＼（F ＝ BILsin\theta ＝ 04×3×05×sin30°＝ 03N\）三、综合应用题1、如图所示，在匀强磁场中，有两根平行的金属导轨，导轨上放置一根与导轨垂直的金属棒＼（ab\），导轨间距为＼（L\），磁感应强度为＼（B\），金属棒中通有电流＼（I\），且金属棒以速度＼（v\）向右匀速运动。
高中物理(新人教版)选择性必修二课后习题：磁场对通电导线的作用力(课后习题)【含答案及解析】
第一章安培力与洛伦兹力磁场对通电导线的作用力课后篇素养形成必备知识基础练1.把一小段通电直导线放入磁场中,导线受到安培力的作用,关于安培力的方向,下列说法正确的是()A.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直C.安培力的方向一定跟电流方向垂直,但不一定跟磁感应强度的方向垂直D.安培力的方向既跟磁感应强度的方向垂直,又跟电流方向垂直,又垂直于电流的方向,即垂直于磁场与电流所决定的平面,但电流方向与磁场方向不一定垂直。
2.(多选)把通有电流I、长度为l的直导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中,下列关于安培力大小的说法正确的是()A.可能为0B.一定为IlBC.可能小于IlBD.可能大于IlB,导线受到的安培力为0,A正确;当导线与磁场方向垂直时,导线受到的安培力最大,为IlB,C正确,B、D错误。
3.如图所示,MN中电流为I,与CD夹角为θ,导轨垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AK与CD相距为d,则MN所受安培力大小()A.F=IdBB.F=IdB sin θD.F=IdB cos θC.F=IdBsinθ,θ角仅是导轨与金属杆MN间的夹角,不是电流与磁场的夹角。
4.(多选)如图所示,纸面内的金属圆环中通有电流I,圆环圆心为O、半径为R,P、Q为圆环上两点,且OP垂直于OQ,磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于纸面向里,则()A.整个圆环受到的安培力大小为2πIRBB.整个圆环受到的安培力大小为0C.圆弧PQ受到的安培力大小为IRBD.圆弧PQ受到的安培力大小为√2IRB,整个圆环关于圆心对称的两部分受到的安培力等大反向,受到的合力为0,选项A错误,B正确;圆弧PQ受到的安培力大小等于直线段PQ受到的安培力大小,为√2IRB,选项C错误,D正确。
5.一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,描述导线状态的图示中正确的是()选项中电流方向与磁场平行,导线不受安培力,A错误;B选项中,安培力垂直于纸面向里,看不到导线弯曲,B错误;C、D选项中安培力方向向右,导线向右弯曲,C错误,D正确。
高中物理模块九磁场考点2通电导线在磁场中受到的力-安培力习题
考点2 通电导线在磁场中受到的力—安培力考点2.1 安培力的方向(1)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)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相吸引，异向电流互相排斥.(3)注意问题：磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面.1.在下图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是( C )2.画出图中通电直导线A受到的安培力的方向．3.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向．4.一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( D )5.(多选)已知质量为m的通电细杆ab与导轨间的摩擦系数为μ，有电流时，ab恰好在导轨上静止，如图所示，下图是它的四个侧视图四种可能的匀强磁场方向，其中能使杆ab 与导轨之间摩擦力为零的图是 ( AB )6.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 )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7.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( C )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，指向右边考点2.2 安培力的大小计算当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，F＝ILB sinθ，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流垂直时，安培力最大，F max＝ILB.(2)当磁场与电流平行时，安培力等于零.1.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( B )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2.磁场中某区域的磁感线如图所示，则( B )A.a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a>B bB.a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a<B bC.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小3.如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的装置图.实验时，先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度.对该实验，下列说法正确的是( B )A.当导线中的电流反向时，导线受到的安培力方向不变B.保持电流不变，接通“1、4”时导线受到的安培力是接通“2、3”时的3倍C.保持电流不变，接通“1、4”时导线受到的安培力是接通“2、3”时的2倍D.接通“1、4”，当电流增加为原来的2倍时，通电导线受到的安培力减半4.通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，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( BD )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5.如图所示为一种自动跳闸的闸刀天关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B＝1T的匀强磁场中，CO间距离为10cm，当磁场力为0.2N时，闸刀开关会自动跳开．则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为( B )A．电流方向C→O B．电流方向O→CC．电流大小为1A D．电流大小为0.5A6.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．F A＝________ F B＝________ F C＝________ F D＝________ F E＝________【答案】BIL cosαBIL2BIL2BIR07.如图所示，长为2l的直导线拆成边长相等，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为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为( C )8.A．0 B．0.5BIl C．BIl D．2BIl9.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 )10.如图所示，一边长为L 、底边BC 的电阻R BC 是两腰AB 、AC 的电阻R AB 、R AC 的两倍(R BC ＝2R AB ＝2R AC )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 端流入的总电流为I ，则金属框受到的总安培力大小为( B )a)A ．0B ．BIL C.43BIL D ．2BIL 考点2.3 通电导线在受到安培力作用下的运动判断且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动情况是( A )A. 线圈向左运动B. 线圈向右运动C. 从上往下看顺时针转动D. 从上往下看逆时针转动2. 在稀硫酸溶液中有一浮子，它的上部是一轻金属环，下部是分开的铜片和锌片．一开始金属环如图示放置，松开浮子后，则( A )A ． 浮子一直保持静止不动B ． 浮子将不停地转动C ． 浮子将转过90°后再保持静止D ． 浮子将转过180°后再保持静止3.法拉第电动机原理如图所示。
高中物理3 通电导线在磁场中受到的力试题高二物理试题
积盾市安家阳光实验学校第4节通电导线在磁场中受到的力一、安培力的方向1．义：在磁场中受到的力称为安培力。
2．判断安培力方向的方法是。
内容：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在一个平面内，让从掌心进入，并使四指指向的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受的方向。
二、安培力的大小1．当通电导线垂直磁场方向放置时，所受安培力的大小为F= 。
2．当磁感强度B的方向与通电导线平行时，导线受力F= 。
3．当磁感强度B的方向与通电导线的方向成θ角时，F= 。
θ为B与I 之间的夹角。
三、磁电式电流表1．构造：、、螺旋弹簧（又叫游丝）、指针、极靴、圆柱形铁芯。
2．原理：当被测电流通入线圈时，线圈受作用而转动，线圈的转动使螺旋弹簧扭转形变，产生阻碍线圈转动的力矩。
当安培力产生的转动力矩与螺旋弹簧形变产生的阻碍转动的力矩达到平衡时，指针停留在某一刻度。
越大，就越大，就越大。
通电导线左手则磁感线电流安培力BIL 0 sinBILθ磁铁线圈安培力电流安培力指针偏角一、判断通电导体（或磁铁）在安培力作用下运动的常用方法具体方法实例分析电流元法把整段电流效分成很多电流元，先用左手则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确运动方向，注意一般取对称的电流元分析判断能自由移动的导线运动情况把直线电流效为AO、BO两段电流元，蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元受安培力方向如图所示。
可见，导线将沿俯视逆时针方向转动特殊位置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用导线转过90°的特殊位置（如图所示的虚线位置）来分析，判得安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时向下运动效分析法环形电流可以效为小磁针（或条形磁铁），条形磁铁也可效成环形电流，通电螺线管可效为多个环形电流或条形磁铁判断环形电流受到的安培力方向把环形电流效成如图所示右边的条形磁铁，可见两条形磁铁相互吸引，不会有转动。
高三物理磁场对电流的作用试题答案及解析
高三物理磁场对电流的作用试题答案及解析1.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】根据安培左手定则，伸开左手，使大拇指和四指垂直，四指指向电流方向，磁感线穿过手心，大拇指所指的方向就是安培力的方向，可见安培力的方向即大拇指方向总是垂直于电流方向即导线也就是四指指向，选项A错。
而磁场方向穿过手心，大拇指垂直于磁场方向和电流方向做决定的平面，即安培力的方向垂直于磁场方向，选项B对。
根据安培力的大小的计算公式，是磁场方向和电流方向的夹角，所以安培力大小与通电导线和磁场方向的夹角有关，选项C错。
若直导线从中点折成直角，则前半段受安培力为，后半段受安培力为，由于夹角不确定，所以的合力不一定等于，所以选项D错。
【考点】安培左手定则.圆环水平固定放2.半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图所示．则（）A．θ＝0时，杆产生的电动势为2BavB．θ＝时，杆产生的电动势为 BavC．θ＝0时，杆受的安培力大小为D．θ＝时，杆受的安培力大小为【答案】AD【解析】由图知，当θ＝0时，根据E=BLv可求杆产生的电动势为2Bav，故A正确；当θ＝时，，电流，杆产生的电动势为Bav，由B错误；θ＝0时，回路总电阻R=（2+π）aR所以杆受的培力，所以C错误；θ＝时，回路总电阻，所以杆受的安培力，故D正确。
【考点】本题考查电磁感应3.两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。
将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示。
2020高中物理 (十九)通电导线在磁场中受到的力(含解析)-1
课时作业(十九）通电导线在磁场中受到的力一、单项选择题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示中正确的是( ）解析：根据左手定则可判断出A图中导线所受安培力为零，B图中导线所受安培力垂直纸面向里，C、D图中导线所受安培力向右，由导线受力以后的弯曲方向与受力方向的关系可知，D图正确．答案：D2．如图中的D为置于电磁铁两极间的一段通电导线,电流方向垂直纸面向里．在开关S接通后,导线D所受磁场力的方向是( ）A．向上B．向下C．向左D．向右解析：由右手螺旋定则，软铁芯在导线处到磁场方向向左，由左手定则,导线D受到的磁场力方向向上，选项A正确．答案：A3．如图所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端点距离均相等，导线中电流均相等，则各图中有关导线所受的安培力的大小的判断正确的是（)A．d图最大B．b图最大C．一样大D．无法判断解析：安培力公式F＝BIL⊥，其中L⊥为垂直于磁场方向的有效长度，a、b、c、d四个图中导线的有效长度相等，所以所受的安培力相等．答案：C4。
用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者等高平行放置，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: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,二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．答案：A5．（2017·石家庄高二检测)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解析：安培力垂直于导线和磁场决定的平面，A错、B对．由F ＝BIL sinθ可知，C错，当直导线与磁场方向平行放置时，安培力大小为零,将直导线从中点折成直角,安培力仍为零，不发生改变;当直导线与磁场方向成一定夹角放置时,将直导线从中点折成直角，可以让有效长度变为原来的错误!倍，由F＝BIL sinθ可知，安培力变为原来的错误!倍，D选项错．答案：B6．(2017·宜宾高二检测）如图所示,固定在水平地面上的倾角为θ的粗糙斜面上，有一根水平放在斜面上的导体棒，通有垂直纸面向外的电流，导体棒保持静止．现在空间中加上竖直向下的匀强磁场，导体棒仍静止不动，则( ）A．导体棒受到的合力一定增大B．导体棒一定受4个力的作用C．导体棒对斜面的压力一定增大D．导体棒所受的摩擦力一定增大解析：分析导体棒的受力情况：导体棒在匀强磁场中受到重力mg、安培力F和斜面的支持力F N,摩擦力未知，且静止．若mg sinθ＝BIL cosθ，则导体棒不受摩擦力;若mg sinθ〉BIL cosθ，则导体棒受4个力，摩擦力向上，且可能增大；若mg sinθ〈BIL cosθ，则摩擦力向下，但无论什么情况，导体棒对斜面的压力一定增大，为F N＝mg cosθ＋BIL sinθ，故A、B、D错误，C正确．答案：C二、多项选择题7.在xOy平面中有一通电直导线与Ox、Oy轴相交，导线中电流方向如图所示．该区域有匀强磁场，通电直导线所受磁场力的方向与Oz轴的正方向相同．该磁场的方向可能是（）A．沿z轴正方向B．沿y轴负方向C．沿x轴负方向D．沿z轴负方向解析:由左手定则可判断磁场方向与xOy平面平行,可能沿y轴负方向，可能沿x轴负方向,选项B、C正确．答案：BC8．一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0。
通电导线在磁场中受到的力课后针对训练
通电导线在磁场中受到的力一、选择题（本题包括6小题，每小题5分，共30分.每小题至少一个选项正确）1．把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图中能够正确反映各量之间关系的是( )2.一段长为1 m的直导线中通过5 A的恒定电流，处在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中，该段通电导线受到的安培力大小可能为( ) A．F＜0.5 N B．F=0.5 NC．F≥0.5 N D．以上情况都有可能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( )4.如图所示，把轻质导电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，当线圈内通入图示方向的电流后，则线圈( )A.向左运动B.向右运动C.静止不动D.无法确定5．如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度B1＝1 T.位于纸面内的细直导线，长L＝1 m，通有I＝1 A的恒定电流.当导线与B1成60°夹角时，发现其受到的安培力为零.则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2大小可能为( )B C．1 T DA．T6.如图甲所示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通电线圈中的电流越大，螺旋弹簧形变就越大②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场④磁电式电流表的优点是灵敏度高可以测弱电流A．①② B．③④C．①②④ D．①②③④二、非选择题（本题包括2小题，共20分，要有必要的文字叙述）7.(10分)ab、cd为两根相距2 m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,一根质量为3.6 kg的金属棒,当通以5 A的电流时,金属棒沿导轨做匀速直线运动,当金属棒中电流达到10 A时,金属棒的加速度为2.5 m/s2,求匀强磁场中的磁感应强度B的大小.8.(10分)如图所示，两根平行金属导轨M、N，电阻不计，相距0.2 m，上边沿导轨垂直方向放一个质量为m＝5×10-2kg的金属棒ab，ab的电阻为0.5 Ω．两金属导轨一端通过电阻R和电源相连．电阻R＝2Ω，电源电动势E＝6 V，电源内阻r＝0.5 Ω，如果在装置所在的区域加一个匀强磁场，使ab对导轨的压力恰好是零，并使ab处于静止．(导轨光滑，g取10 N/kg)求所加磁场磁感应强度的大小和方向．答案解析1．【解析】选B、C.磁感应强度由磁场本身决定，不随F及IL的变化而变化，B对，D错.由安培力F=ILB可以知道F与IL成正比，L一定时，F与I成正比，A错，C对.2.【解析】选A、B.由公式F=ILBsinθ，可得F=0.5sinθ N，所以F ≤0.5 N.3.【解析】选D.A图中导线中电流方向与磁场方向平行，不受力，故它不会弯曲，A错.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.C、D中导线受到水平向右的安培力，导线不会向左弯曲，C错，D对.4.【解析】选A.方法一：等效法.把通电线圈等效成小磁针.由安培定则，线圈等效成小磁针后，左端是S极，右端是N极，异名磁极相互吸引，线圈向左运动.方法二：电流元法.如图所示，取其中的上、下两小段分析，根据其中心对称性，线圈所受安培力的合力方向水平向左，故线圈向左运动.5．【解析】选B、C、D. 导线与B1成60°夹角时，发现其受到的安培力为零，说明合磁场方向与导线方向平行，也与B1成60°角.所以B2≥B1sin60° T，B、C、D均有可能.6.【解析】选C.磁电式电流表中磁场为辐向磁场，故不同的位置磁场强度不同，通过线圈电流越大，安培力越大电流表指针偏转角度越大，螺旋弹簧形变就越大，①②④正确，③错误.7.【解析】金属棒做匀速直线运动时F1= I1LB由于受力平衡,金属棒与导轨间摩擦力F等于其安培力F1即F=F1=I1LB 当电流达到10 A时F2= I2LB=2F1根据牛顿第二定律F2-F=ma由以上各式可得：B=0.9 T答案：0.9 T8.【解析】因ab 对导轨压力恰好是零且处于静止，ab 所受安培力方向一定竖直向上且大小等于重力，由左手定则可以判定B 的方向应为水平向右，ab 中的电流I= ab E 6A 2 A R r r 20.50.5==++++ F=ILB=mgB= 2mg 51010T 1.25 T IL 20.2-⨯⨯==⨯ 答案：1.25 T,水平向右【方法技巧】安培力作用下平衡及非平衡问题的分析方法（1）受力分析的方法安培力作用下的物体的平衡以及非平衡问题，同力学或者电场中的同类问题分析思路相似，一般是先进行受力分析，分析安培力时要注意其大小和方向两个因素，再根据共点力的平衡条件或牛顿运动定律列式求解.（2）受力分析时应注意的问题①正确的受力分析是解决该类问题的基础，把导线或导体棒受力由立体图正确地转化为平面图是正确建立力的关系的关键.②分析时，只需要将安培力作为一个普通力，同常见的重力、弹力一样分析，再结合物体所受其他力的情况，以及物体所处的状态，由力的平衡条件及牛顿运动定律列式求解.。
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。
通电导线在磁场中受到的力,习题
解析：电流与磁场平行放置时不受磁场力，选项A错误；电流与磁
场垂直放置时，由左手定则知选项D正确．
答案：D
固定
F
自由
F
2、两条直导线相互垂直，如图所示，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 按图示方向通入两条导线时，CD导线将……（ D ）
A、顺时针方向转动，同时靠近导线AB B、顺时针方向转动，同时离开导线AB C、逆时针方向转动，同时离开导线AB D、逆时针方向转动，同时靠近导线AB C I
B
I
D
A
结论：两通电导线不平行时有达到电流方向相
同，并靠近的趋势
3.将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入 一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁 感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的 大小和方向
B I B I F I
30°
B
0
F=0.02N
水平向右
0.017N0 F=0.02N 垂直于纸面 垂直导线， 向外 斜向左上方
ห้องสมุดไป่ตู้
y
x
答案：5 s
决定的平面．
F
I
B
B
I
F
B I
B
I
1.D 2.D 6.A 7.D 8.B 9.AD 11.BC
4.B 10.BC
5.D
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( )
N
S
13.如图所示,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,有效长度为0.2 m,靠在导轨的外面, 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？ 解析: 导体棒侧面受力图如图所示
4、通电导线在磁场中的受力(1)(广)
两种特殊情况：
①当θ＝00时，即B∥I，导线与磁场平行，F＝0
②当θ＝900时，即B⊥I，导线与磁场垂直，F＝BIL
课堂练习：
1、将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流
与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导
线所受安培力的大小和方向
F
磁场方向
竖直向上
磁场方向与水平面
成夹角α斜向上
α
x
b
α
y
a
B
a
B
B
F
α
F
α
F
α
x
F
y
B
B
α
同向电流相互吸引
问题：如图所示，两条平行
的通电直导线之间会通过磁
场发生相互作用
F
F
a
b
b的磁场对a的作用
a
b
a的磁场对b的作用
异向电流相互排斥
结论: 同向电流相互吸引。
反向电流相互排斥。
请使用刚学过的知识
解释本实验结果。
则往什么方向转？
逆时针旋转
思考
安培定则和左手定则中都有“磁场”，这两个磁场有
何分别？
安培定则中的“磁场”是电流产生的，其与电流
密不可分，是同时存在、同时消失的；
左手定则中的“磁场”是外加的磁场，该磁场不因
试探电流的消失而消失。
安培定则和左手定则的比较
应用
具体
情况
条件
内容
结果
安培定则（右手螺旋定则）
导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积
即：F＝BIL（导线所受的安培力最大）
【高考特训】专题3.4 通电导线在磁场中受到的力-高二物理人教版(选修3-1)(Word版含解析)
第三章磁场第4节通电导线在磁场中受到的力1．关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，说法正确的是A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直【答案】D2．（2018·浙江新高考选考科目）在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示，有一种探测方法是，首先给金属长直管线上同上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行一下操作：①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁场的最强的某点，记为a；②在a点附近的地面上，找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF；③在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45°的b、c两点，测得b、c两点距离为L，由此可确定金属管线LA．平行于EF，深度为2B．平行于EF，深度为LLC．垂直于FE，深度为2D．垂直于EF，深度为L【答案】A【解析】根据通电直导线产生的磁场特点：距离电流越近，产生的磁场强度越大，则a 点距离管线最近，EF上的点均是距离管线最近的点，管线在EF的正下方，与EF平行；根据安培定则做出管线产生磁场的横截面图示：则由几何关系可以确定a 到管线的距离为2L ，故A 正确，BCD 错误。
3．如图所示，一通电直线导线与匀强磁场方向垂直，导线所受安培力的方向A ．向上B ．向下C ．垂直纸面向外D ．垂直纸面向里【答案】D4．（2018·江西省浮梁一中高考冲刺训练）“极光”是由太阳发射的高速带电粒子受地磁场的影响，进入两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子发光引起的。
假如我们在北极地区忽然发现正上方的某一高空出现了射向地球的、沿逆时针方向生成的紫色弧状极光（显示带电粒子的运动轨迹），考虑大气的阻力。
通电导线和带电粒子在磁场中的动力学问题(解析版)-2023年高考物理压轴题专项训练(全国通用)
压轴题07 通电导线和带电粒子在磁场中的动力学问题考向一/选择题：通电导线在磁场中的动力学问题考向二/选择题：带电粒子在有界磁场中的运动考向三/选择题：带电粒子在叠加场中的运动考向一：通电导线在磁场中的动力学问题1.安培力公式：F＝ILB sin θ。
2．两种特殊情况：(1)当I⊥B时，F＝BIL。
(2)当I⊥B时，F＝0。
3．弯曲通电导线的有效长度(1)当导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度(如图所示)。
(2)对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。
4.安培力方向的判断(1)判断方法：左手定则。
(2)方向特点：既垂直于B，也垂直于I，所以安培力一定垂直于B与I决定的平面。
考向二：带电粒子在有界磁场中的运动（一）带电粒子在叠加场中的直线运动1.带电粒子在电场和磁场的叠加场中做直线运动，电场力和洛伦兹力一定相互平衡，因此可利用二力平衡解题。
2.带电粒子在电场、磁场、重力场的叠加场中做直线运动，则粒子一定处于平衡状态，因此可利用平衡条件解题。
（二）带电粒子在叠加场中的圆周运动1.带电粒子做匀速圆周运动，隐含条件是必须考虑重力，且电场力和重力平衡。
2.洛伦兹力提供向心力和带电粒子只在磁场中做圆周运动解题方法相同。
（三）配速法处理带电粒子在叠加场中的运动1.若带电粒子在磁场中所受合力不会零，则粒子的速度会改变，洛伦兹力也会随着变化，合力也会跟着变化，则粒子做一般曲线运动，运动比较麻烦，此时，我们可以把初速度分解成两个分速度，使其一个分速度对应的洛伦兹力与重力（或电场力，或重力和电场力的合力）平衡，另一个分速度对应的洛伦兹力使粒子做匀速圆周运动，这样一个复杂的曲线运动就可以分解分两个比较常见的运动，这种方法叫配速法。
2.几种常见情况：把初速度0，分解一个向左的速度v1和一个向右的速度v1把初速度0，分解一个向左的速度v1和一个向右的速度v1把初速度0，分解一个斜向左下方的速度v1和一个斜向右上方的速度v1把初速度v0，分解速度v1和速度v21．竖直平面内有轻绳1、2、3连接如图所示。
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通电导线在磁场中受到的力的计算(专题)
1．(2011年厦门一中高二检测)如图所示，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3.6 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/s 2，求磁场的磁感应强度的大小．
解析：棒匀速动动，有：BI 1l ＝μ mg ①
棒匀加速运动时，有：BI 2l －μ mg ＝ma ②
联立①、②解得B ＝ma (I 2－I 1)l
＝1.2 T. 答案：1.2 T
2(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.
3.如图所示，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 sin αIL
，方向垂直斜面向上 B ．B ＝mg sin αIL ，方向垂直斜面向下
C ．B ＝mg cos αIL
，方向垂直斜面向下 D ．B ＝mg cos αIL
，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 sin α＝ILB ，
解得B ＝mg sin αIL ，故选A.
4．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＝mg tan37°＝6×10－2×100.75
N ＝0.8 N
由F 安＝BIL 得
B ＝F 安IL ＝0.81×0.4
T ＝2 T 由B ＝0.4t 得t ＝B 0.4＝20.4
s ＝5 s. 答案：5 s
5.(2011年洛阳市高二检测)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 ＋μmg BL ＝2 A
答案：2 A 方向a →b
6．如图3－4－30所示，两平行光滑导轨相距为L ＝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 ＝0.8 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 ＝E R ＋R 1＋r
② 由①②并代入数据得：R 1＝7 Ω.
答案：7 Ω。