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《新课标》高二物理（人教版） 第二章 磁 场
第四讲通电导线在磁场中受到的力（一）
1．磁场对电流的作用力，称为安培力．安培力方向的判定用左手定则：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；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时大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．通电导线在磁场中所受安培力的大小与磁感应强度大小、电流大小、导线长度、 以及电流I与B的夹角有关，当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感 线方向垂直时，所受的安培力最大F＝ILB。当通电导线与磁感线不垂直时，如 图所示，电流方向与磁感线方向成θ角，通电导线所受的安培力为F＝IBLsin_θ 。 当通电导线与磁感线平行时，所受安培力为0 。
3．磁电式电流表：主要构件有蹄形磁铁、圆柱形铁芯、铝框、线圈、转轴、螺旋弹簧、指针、接线柱．其工作原理为：当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用．由左手定则可以判断，线圈左右两边所受的安培力方向相反，所以架在轴上的线圈就要转动．线圈转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就越大，线圈偏转的角度越大，所以从线圈偏转的角度就能判断通过的电流大小；线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随之改变，指针的偏转方向也随之改变．
1．画出图中导线棒ab所受的磁场力方向
图3
答案 ab棒所受的磁场力方向如下图所示．
2．将长度为20 cm，通有0.1 A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，已知磁感应强度大小为1 T，试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向．
解析：由左手定则和安培力的计算公式得：(1)因导线与磁感线平行，所以导线所受安培力为零；(2)由左手定则知：安培力方向垂直导线水平向右，大小F2＝BIL＝1×0.1×0.2 N＝0.02 N；(3)安培力的方向在纸面 内垂直导线斜向上，大小F3＝BIL＝0.02 N.
3．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，下列说法中正确的是 ( D )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方向垂直 D．安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直
4．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( B )
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
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5．一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是( BCD )
A．0.4 N B．0.2 N C．0.1 N D．0 N
6．下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是( C )
7．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放
在蹄形磁铁磁极的正上方，
导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上 往下看)( A )
A．顺时针方向转动，同时下降B．顺时针方向转动，同时上升 C．逆时针方向转动，同时下降D．逆时针方向转动，同时上升
8．将长为1 m的导线ac，从中点b折成如图4所示形状，放入B＝0.08 T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直，若在导线abc中通入25 A的直流电，则整根导线所受安培力大小为多少？
3
解析：F＝ILacB＝25××0.08 N＝3N
2
9．如图所示，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．当线圈内通入图中所示方向的电流后， 判断线圈如何运动．
答案：线圈将向磁铁运动 10．质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图7所示，求MN所受的支持力和摩擦力的大小．
解析： 导体棒MN处于平衡状态，注意题中磁场方向与MN是垂直的， 作出其侧视图，对MN进行受力分析，如图所示．由平衡条件有： Ff＝Fsin θ，FN＝Fcos θ＋mg，其中F＝ILB
解得：FN＝ILBcos θ＋mg，Ff＝ILBsin θ.
11．如图所示,在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源， 在相距1 m的平行导轨上放一质量为m=0.3 kg的金属棒ab,通以从 b→a,I=3 A的电流,磁场方向坚直向上,这时金属棒恰好静止。求： (1)匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab棒对导轨的压力．(g＝10 m/s2)
解析： 金属棒ab中电流方向由b→a,它所受安培力方向水平向右， (1)ab棒静止，受力情况如右图所示，沿斜面方向受力平衡，
mgtan 60°mg
则mgsin θ＝BILcos θ.B＝＝1.73 T.(2)对导轨的压力为：FN′＝FN＝＝6 N.
ILcos 60°
12．据报道，最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示。炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。开始时炮弹在导轨的一端，通电流后，炮弹会被磁场力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离w＝0.10 m，导轨长L＝5.0 m，炮弹质量m＝0.30 kg。导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。可认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝2.0 T，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为v＝2.0×103 m/s。求通过导轨的电流I。(忽略摩擦力与重力的影响)
解析：在导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F＝IwB
设炮弹的加速度大小为a，则有F＝ma 炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而v2＝2aL 联立①②③式代入数据得I＝6.0×105 A。
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《新课标》高二物理（人教版） 第二章 磁 场
第四讲通电导线在磁场中受到的力（二）
1．关于安培力、磁感应强度的下列说法，正确的是( D )
A．通电导线不受磁场力作用的地方一定没有磁场
B．将I、L相同的通电导体放在同一匀强磁场的不同位置，受安培力一定相同 C．磁感线指向磁感应强度减小的方向D．以上说法都不正确
2．一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( D )
3．关于磁电式电流表，下列说法中正确的是( BC )
A．电流表的工作原理是安培力对通电导线的加速作用 B．电流表的工作原理是安培力对通电导线的转动作用
C．电流表指针的偏转角与所通电流成正比D．电流表指针的偏转角与所通电流成反比
4．如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以( C )
A．适当减小磁感应强度 B．使磁场反向 C．适当增大电流 D．使电流反向
5．如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在条形磁铁的左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时( C )
A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用 B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用 C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用 D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用
6．在地球赤道附近地磁场的方向近似为水平向北．在一根东西方向水平架设的直流输电导线中，通有自西向东方向的电流．由于地磁场的作用，该导线受到安培力的方向为( A )
A．向上 B．向下 C．向南 D．向北
7．如图所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离．其中AB固定，CD能自由活动,当直线电流按图示方 向通入两条导线时,导线CD将(从纸外向纸内看)（ D ） A．顺时针方向转动同时靠近导线AB B．逆时针方向转动同时离开导线AB C．顺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
8．一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．当两线圈都通过如图所示方向的电流时，则从左 向右看，线圈L1将 （ C ）
A．不动
B．顺时针转动 C．逆时针转动 D．向纸外平动
9．在一根长为0.2 m的直导线中通入2 A的电流，将导线放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，则导线受到的安培力的大小可能是( BCD )
A．0.4 N B．0.2 N C．0.1 N D．0
10．关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，下列说法中正确的是( BCD )
A．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用
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通电导线在磁场中受到的力练习题
