通电导线在磁场中受到的力分类知识点习题经典.docx

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通电导线在磁场中受到的力分类知识点习题经典

通电导线在磁场中受到的力分类知识点习题（经典）

磁场对通电导线的作用

知识点一、安培力

1、磁场对电流的作用力叫做安培力。

（1）大小计算：

当L∥B时，F=。

当L⊥B时，F=。

（此时安培力最大）

①L是有效长度：

弯曲导线的有效长度

等于两端点所连直线的长度；相应的电流方向，沿L由始端流向未端．

因为任意形状的闭合线圈，其有效长度L＝0，所以通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和一定为零．

②公式的适用条件：

一般只适用于匀强磁场．若B不是匀强磁场，则L应足够短以至可将L所在处的磁场视为匀强磁场．

（2）安培力的方向:

方向判定：

左手定则。

安培力的方向一定垂直于B和I，即总是垂直于B、I所决定的平面。

（注意：

B和I间可以有任意夹角）

知识点二．右手螺旋定则（安培定则）与左手定则的区别

右手螺旋定则（安培定则）

左手定则

作用

判断电流的磁场方向

判断电流在磁场中的受力方向

内容

具体情况

直线电流

环形电流或通电螺线管

电流在磁场中

原因

大拇指指向电流的方向

四根手指弯曲方向指向电流的环绕方向

磁感线穿过手掌心

四指指向电流方向

结果

四根手指弯曲方向表示磁感线的方向

大拇指指向轴线上的磁感线方向

大拇指指向电流受到的磁场力的方向

考点一．安培力大小和方向基础考察

1．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（　　）

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

2．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（　　）

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

3．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，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

4.关于通电导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（）

A.安培力的方向就是该处的磁场方向

B.安培力的方向一定垂直于磁感线和通电导线所在的平面

C.若通电导线所受的安培力为零.则该处的磁感应强度为零

D.对给定的通电导线在磁场中某处各种取向中，以导线垂直于磁场时所受的安培力最大

5.一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示导线上电流由左向右流过．当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90０的过程中，导线所受的安培力（）

A．大小不变，方向也不变B．大小由零渐增大，方向随时改变

C．大小由零渐增大，方向不变D．大小由最大渐减小到零，方向不变

6．在匀强磁场中，有一段5㎝的导线和磁场垂直，当导线通过的电流是1A时，受磁场的作用力是0.1N，那么磁感应强度B=T；现将导线长度增大为原来的3倍，通过电流减小为原来的一半，那么磁感应强度B=T，导线受到的安培力F=N。

考点二．有效长度的考察

1.如下图所示，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．

FA＝_______　FB＝_______　FC＝_______　FD＝_______　FE＝_______

2.如图所示，长为L的导线AB放在相互平行的金属导轨上，导轨宽度为d，通过的电流为I，垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为B，则AB所受的磁场力的大小为（）

A．BILB．BIdcosθC．BId/sinθD．BIdsinθ

3.如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有一段弯成直角的金属导线abc，且ab=bc=L0，通有电流I，磁场的磁感应强度为B，若要使该导线静止不动，在b点应该施加一个力F0，则F0的方向为________；B的大小为________.

考点三、判定安培力作用下导体运动方向常用方法有以下四种：

1．电流元法：

即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定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作用力方向，最后确定运动方向．

例1．如图所示，一个闭合线圈套在条形磁铁靠近N极的一端，当线圈内通以图示方向的电流I时，下列说法中正确的是（）

①线圈圆面将有被拉大的倾向　③线圈将向S极一端平移

②线圈圆面将有被压小的倾向　④线圈将向N极一端平移

A．①③B．①④C．②③D．②④

例2．如图，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时，从上往下看，导线的运动情况是（）

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

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安培力方向，从而确定运动方向．

3．等效法：

环形电流可以等效小磁针，通电螺线管可以等效为条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管．通电螺线管可以等效成多匝的环形电流．

例4．如图所示，水平放置的条形磁铁N极的附近悬挂着一个能自由运动的圆形导线线圈，线圈与条形磁铁处在同一竖直平面内，当线圈中通以图示方向的电流时，从上向下看，线圈将（　　）

例5．实验表明电流和电流之间也会通过磁场发生相互作用：

两条平行的直导线当通以相同方向的电流时，它们相互吸引；当通以相反方向的电流时，它们相互推斥．试解释之．

例6．两条通电的直导线互相垂直，但两导线相隔一小段距离，其中导线AB是固定的，另一条CD能自由转动．通以图示方向的直流电后，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，同时远离导线AB

D．顺时针方向转动，同时远离导线AB

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电流方向相同的趋势．利用这些结论分析，可以事半功倍．

例7．如图所示，在通电长导线的旁边放一个可以自由移动和转动的矩形通电线圈，线圈和导线在同一平面上，它的a、c两边和导线平行．试讨论一下线圈各边的受力情况．线圈在磁场中将怎样运动？

（远离I方向运动）

跟踪练习：

1．如图所示，长直导线通电为I1，通过通以电流I2环的中心且垂直环平面，当通以图示方向的电流I1、I2时，环所受安培力（）

A．沿半径方向向里B．沿半径方向向外

C．等于零D．水平向左E.水平向右

2．如图所示，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

3．把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心，且在线圈平面内。

当线圈通以图示方向的电流时线圈将（）

A．发生转动，同时靠近磁铁B．发生转动，同时远离磁铁

C．不发生转动，只靠近磁铁D．不发生转动，只远离磁铁

4．两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是（）

A．都绕圆柱体转动

B．彼此相向运动，且具有大小相等的加速度

C．彼此相向运动，电流大的加速度大

D．彼此背向运动，电流大的加速度大

5．一根用导线绕制的螺线管，水平放置，在通电的瞬间，可能发生的情况是（）

A．伸长B．缩短C．弯曲D．转动

7．如图所示，在匀强磁场中有一矩形线圈，它的平面与磁场平行，在磁场作用下发生转动，转动方向是（）

A．ab边转向纸外，cd边转向纸内B．ab边转向纸内，cd边转向纸外

C．ad边转向纸内，cd边转向纸外D．ad边转向纸外，cd边转向纸内

8．如图所示，匀强磁场中有一通以方向如图的稳定电流的矩形线abcd，可绕其中心轴

转动，则在转动过程中（  ）

A．ab和cd两边始终无磁场力作用。

B．ab和cd两边所受磁场力大小和方向在转动过程中不断变化

C．线圈在磁场力作用下转动过程中合力始终不为零

D．ab、cd两边受到和磁场力的大小和方向在转动过程中始终保持不变

9．如下面六幅图所示，通有电流的导体A可以自由运动，判断导线A受安培力的情况及在安培力作用下导线将如何运动。

10.两条导线互相垂直，如图所示，但相隔一段较小的距离，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（）

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

考点四．通电导体在安培力下的平衡

1．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L，质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是

A．B=mgtanθ/IL，方向垂直斜面向下B．B=mgtanθ／IL，方向竖直向下

C．B=mg／IL，方向水平向左D．B=mgcosθ/IL，方向水平向

2．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。

3．如图所示，电源电动势为E=2V，内阻r=0.5Ω，竖直导轨电阻可以忽略不计，金属棒的质量m=0.1kg，电阻R=0.5Ω，有效长度为0.2m，靠在导轨的外面，它与导轨间的最大静摩擦力是其之间正压力的0.5倍。

为使金属棒静止，我们施一与纸面夹角为37°且与金属棒垂直向里的匀强磁场，求：

（1）磁场是斜向上还是斜向下？

（2）B的范围是多少？

4．如右图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L＝0.5m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝2T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m＝1kg，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G=3N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10V、内阻r＝0.1Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计．要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？

（g取10m/s2）