安培力作用下物体的运动、平衡问题
高考频度：★★★☆☆
如图所示，一水平导轨处于与水平方向成45°角斜向左上方的匀强磁场中，一根通有恒定电流的金属棒，由于受到安培力作用而在粗糙的导轨上向右做匀速运动。现将磁场方向沿顺时针缓慢转动至竖直向上，在此过程中，金属棒始终保持匀速运动，已知棒与导轨间动摩擦因数μ<1，则磁感应强度B的大小变化情况是
难易程度：★★★☆☆
A．不变
B．一直减小 D．先变小后变大
C．一直增大 【参考答案】D
【试题解析】分析金属棒的受力如图所示。由平衡条件有BILsin θ=Ff，Ff=μFN=μ(mg+BILcos θ)，可解
?mg?mg?得B=，其中φ=arctan μ，因为θ从45°变化到90°。所
IL?sin???cos??IL1??2sin?????以当θ+φ=90°时，B最小，此过程中B应先减小后增大，D正确。
【知识补给】
准确理解安培力
（1）安培力F=BILsin θ，其大小取决于磁感应强度、电流强度、导体长度及磁场方向与直导体之间的夹角，此公式一般只适用于匀强磁场。 （2）安培力的方向用左手定则判定。
通电导线在磁场中的运动状态的判定方法
要判定通电导线在安培力作用下的运动状态，首先必须清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后才能结合左手定则判定导线的受力情况，进而确定导线的运动方向。 电流元法 把整段弯曲的导线分为多段直线电流元，先用左手定则判定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，从而确定导线的运动方向 特殊位置法 转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向 等效法 结论法 环形电流等效成小磁针，通电螺线管可等效为条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立 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，反相电流互相排斥；两部平行的直线电流互相作用时，有转到平行电流方向的趋势
对于放在匀强磁场中的通电线圈，下列说法中正确的是 A．线圈平面平行于磁感线时，所受合力为零，合力矩最大 B．线圈平面平行于磁感线时，所受合力最大，合力矩为零 C．线圈平面垂直磁感线时，所受合力为零，合力矩为零 D．线圈平面垂直磁感线时，所受合力为零，合力矩最大
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b、c端接在电源正极，a、d端接在电源负极
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FN1；当导线中有电流通过时，磁铁对斜面的压力为FN2，此时弹簧的伸长量减小了，则
A．FN1
两条通电的直导线互相垂直，如图所示，但两导线相隔一小段距离，其中导线AB是固定的，另一条导线CD能自由转动.它们通以图示方向的直流电时，CD导线将
A．逆时针方向转动，同时靠近导线AB B．顺时针方向转动，同时靠近导线AB C．逆时针方向转动，同时离开导线AB D．顺时针方向转动，同时离开导线AB
把长L=0.15 m的导体棒置于磁感应强度B=1.0×10-2 T的匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示。若导体棒中的电流I=2.0 A，方向向左，则导体棒受到的安培力大小F=___________N，安培力的方向为竖直向___________。（选填“上”或“下”）
【参考答案】
3
AC 根据F?BILsin?（?表示通电导线与磁场的方向的夹角）可得当通电导线平行于磁场放在磁场中时即??0，磁场对通电导线没有力的作用，当通电导线垂直磁场方向放置于磁场中时即??90?，磁场对通电导线的作用力最大，所以AC正确。
D 如图所示，画出磁铁在导线A处的一条磁感线，若导线A中通有向外的电流，由左手定则判断出导线所受安培力F方向向下，由牛顿第三定律知磁铁所受反作用力F′向上，磁铁对斜面的压力FN减小，FN2 A 由安培定则可知直线电流产生的磁场是以直线电流为圆心的同心圆，AB中电流所产生的磁场在CD导线所在平面内的磁感线如图甲所示（俯视图）。在图示的M、N两点的磁感应强度对导线CD中的电流的力的作用如图乙所示，由左手定则可知，CD通电导线在M点受到的磁场力垂直于纸面向里，在N点受到磁场力垂直于纸面向外。由于磁场的对称性，M、N两点的磁场力大小相等、方向相反，使得CD通电导线在图甲上做逆时针旋转，即CD电流将会转到与AB同向的位置。在图乙中，CD中的电流所受到磁场力由左手定则可知，CD将向AB靠近。 3×10-3 下 【解析】由安培力的公式得：F=BIL=1.0×10×2.0×0.15 N=3×10 N 由左手定则可判定，安培力方向竖直向下 -2 -3 5
2018年高考物理 安培力作用下物体的运动、平衡问题复习练习（含解析）
