通电导线在磁场中受力的典型例题练习版说课讲解.docx
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通电导线在磁场中受力的典型例题练习版说课讲解
通电导线在磁场中受力的典型例题（练习版）
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
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.
lx.
XF
X
X
X
X
表示磁场方向、电流方向及导线所受安培力方向的相互关
C.
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，
系，其中正确的是（
XXXX
xx|^xX
A.
:
B.
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
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（）
A.F=BldB.F=Bldsin0C.F=Bld/sin0D.F=Bldcos0
二、安培力作用下的运动
典例1图
典例2图
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。
在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置
一根长直导线P.当P中通以方向向外的电流时
A.导线框将向左摆动
B.导线框将向右摆动
C.从上往下看，导线框将顺时针转动
D.从上往下看，导线框将逆时针转动
典例2:
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
线可以自由移动，当导线通过图示方向电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）
（）
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
典例3:
通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内•电流方向如图所示，ad边与MN平行，若直导线中的顺时针的电流，关于MN的磁
场对线框的作用，下列叙述正确的是：
变式训练1图也，—P
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同
C.线框所受安培力合力向里
D.线框所受安培力合力为零
变式训练1:
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
典例
4:
（单选题）如图4所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其右上方固定一根
与磁铁垂直的长直导线，若向导线通有方向如图示的电流时，通电后磁铁仍不动，
则：
1Q
mn
卅4
A.磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力，且磁铁受到向右的摩擦力
B.磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力，且磁铁受到向左的摩擦力
C.磁铁对桌面的压力小于磁铁的重力，且磁铁受到向右的摩擦力
D.磁铁对桌面的压力小于磁铁的重力，且磁铁受到向左的摩擦力
典例5:
（2014?
浙江）如图1，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L,其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒•从t=0
时刻起，棒上有如图2的持续交变电流I、周期为T,最大值为Im，图1中I所示方向为电流正方向.则金属棒（）
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图1
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图2
A.—直向右移动
B•速度随时间周期性变化
C受到的安培力随时间周期性变化
D.受到的安培力在一个周期内做正功
三、安培力作用下的平衡问题分析
直方向夹角为B。
贝y磁感应强度的最小值及对应的方向为
典例1:
如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于水平轴「匚上,并处于匀强磁场中。
当导线中通以沿x正方向的电流I,且导线保持静止时，悬线与竖
A.匕,y轴正向：
B.止,Z轴负向
C.出，沿悬线向下D•見，沿悬线向上
典例2:
如图所示，金属细棒质量为m，用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中，弹簧的劲度系数为k,棒ab中通有稳恒电流，棒处于平衡，并且弹簧的弹力恰
好为零.右电流大小不变而方向相反，则
xxxfix
A.每根弹簧弹力的大小为mg
B.每根弹簧弹力的大小为2mg
C.弹簧形变量为mg/k
D.弹簧形变量为2mg/k典例3:
说法中，正确的是（
A.逐渐增大
）
B.逐渐减小
如图所示，在倾角为a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.当导体棒中
的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中，下列关于B的大小变化的
D.先增大后减小
变式训练：
（单选题）如图所示，在倾角为a勺光滑斜面上，垂直纸面放置一根直导
体棒，在导体棒中通有垂直纸面向里的电流，图中a点在导体棒正下方，b点与导体
A.在a处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒
B.在b处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒
C.在c处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒
D.在d处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒
棒的连线与斜面垂直，c点在a点左侧，d点在b点右侧。
现欲使导体棒静止在斜面上，下列措施可行的是（）
:
典例4:
如图所示，质量为m=0.04kg的导电细杆ab置于倾角为B=30°的平行放置的导轨上，导轨宽为d=0.4m，细杆ab与导轨垂直，导轨所在区域存在垂
直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B=1T，已知电源电动势E=1.5V，内
阻r=0.2Q,导轨和细杆的电阻均忽略不计（g取10m/s2）.
（1）若导轨光滑，为保证释放细杆后ab保持静止不动，则滑动变阻器接入电路
的阻值是多大？
（2）若导轨粗糙，且与细杆的动摩擦因数口=V3/6
，为保证释放细杆后ab仍保持静止不动，则通过细杆的电流范围是多少？
（已
知最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
轮与质量为M=0.2kg的物体相连，物体M放在倾角为B=30。
的固定的斜面上，与M连接的轻绳与斜面平行。
整个装置区域存在一个方向与导体棒垂直且与水平面的夹角a
=53o斜向左上方的匀强磁场，重力加速度g取10m/s2。
变式训练1:
若磁感应强度
75
B=0.5T，物块M与斜面之间的动摩擦因素，且最大静摩擦力等于滑动摩擦
力，要保持导体棒ab静止不动，应该在棒中通入电流的范围？
电流的方向如何？
（引丸3丁=0.6?
気汀可=0.8）
变式训练2：
（15分）如图所示，PQ和MN为水平放置的平行金属导轨，间距为l=1.0m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m=20g，棒的中点用细绳经轻滑轮与
物体c相连，物体c的质量M=30g。
在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B=0.2T的
B
匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10m/sI
（1）若导轨是光滑的，为了使物体c能保持静止，应该在棒中通入多大的电流？
电流的方向如何？
（2）若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5
倍，若要保持物体c静止不动，应该在棒中通入多大的电流？
电流的方向如何？
四：
安培力的应用
典例1:
电磁炮的基本原理如图所示，把待发射的炮弹（导体）放置在强磁场中的两—
条平行导轨（导轨与水平方向成a角）上，磁场方向和导轨平面垂直，若给导轨以很大的电流I,使用权炮弹作为一个载流导体在磁场的作用下，沿导轨作加速运动，以某一速度发射出去，已知匀强磁场的磁感应强度为B,两导轨间的距离为L,磁场中导轨的
长度为S,炮弹的质量为
m，炮弹和导轨间摩擦以及炮弹本身的长度均不计，试求炮
弹离开炮口时的速度.
变式训练1:
根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置一一电磁炮，其原理如图所示：
把待发炮弹（导体）放置在强磁场中的两平行
，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运
动，并以某一速度发射出去。
现要提高电磁炮的发射速度，你认为下列方案在理论上可行的是I
A.增大磁感应强度B的值
B.增大电流I的值
C.减小磁感应强度B的值
D.改变磁感应强度B的方向，使之与炮弹前进方向平行
怯1
1J-X11.
■
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典例2:
如图所示为一电流表的原理示意图。
质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abed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"，。
当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的ed边重合；当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度。
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utLLL
1）当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？
（重力加速度为g）
（2）若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接?
（3）若k=2.0N/m,"=0.20m，“=0.050m,B=0.20T，此电流表的量程是多少?
（不计通电时电流产生的磁场的作用）
（4）若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大?
典例4:
图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。
现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。
所用部分器材已在图中给出，其中D
为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A为电
流表；S为开关。
此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。
丸冷轻it轮
（1）在图中画线连接成实验电路图。
（2）完成下列主要实验步骤中的填空
1按图接线；
2保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量mi；
3闭合开关S,调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D然后读出
用天平称出；
4用米尺测量;
（3）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B=。
（4）判定磁感应强度方向的方法是：
若感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。
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