物理鲁科版选修3-1自我小测：第6章第1节探究磁场对电流的作用 含解析
物理：6.1《探究磁场对电流的作用》物理(鲁科版选修3-1)
B
B2
θ
B1
平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力， 通电导线所受作用力仅由B1决定 即F=B1IL 将B1=Bsinθ代入得
F=BILsinθ
注意： θ是电流方向和磁场方向之间的夹角。
思考：
N
S
N
S
四、安培力就在你身边
安培力让我们生活的世界“转”起来
一、安培力的定义：磁场对电流的作用力
×
B
F
猜想：安培力的大小与哪些因素有关？ 1.磁场强弱程度 2.电流的大小 3.通电导线长度 4.磁场与电流间的夹角…
研究F 与B、I、L关系
利用控制变量法探究下面三个问题：
不变量 B、L不变 B、I不变 I、L不变 变量 I增大 观察偏转角度
（“增大”或“减小”）
安培力 F大小
增大
减小
增大
减小
二、安培力的方向：
与电流方向和磁场方向有关，并垂直与它们所 在的平面 判断方法： 左手定则
三、安培力的大小：
Fmax=BIL 当通电导线平行于磁场方向放置时 Fmin=0 当通电导线与磁场方向成θ角时 F=BILsinθ
当通电导线垂直于磁场方向放置时
1、想一想、做一做：在左图中 是电流计构造示意图，结合安 培力的内容，查找资料，了解 电流计的工作原理。还可以结 合书后的迷你实验，自制电流 计，提高动手能力。
1、 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向 垂直的情况下，通电导线所受的安培力F最大， 等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L的乘积。
F=BIL
I单位A、L单位m、B单位T
B
θ
2、通电直导线与磁场方向平行时：
F＝0
讨论问题：如果既不平行也不 垂直，安培力怎么求？
鲁科版高中物理选修3-1同步练测：第六章第一节探究磁场对电流的作
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）第一节探究磁场对电流的作用建议用时 实际用时满分 实际得分45分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共50分）1．如图1所示，四边形的通电闭合线框 处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力( ) A ．竖直向上 B ．方向垂直于 斜向上 C ．方向垂直于 斜向上 D ．为零2．关于磁电式电表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐射分布的磁场，下列说法中正确的是( )A ．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同B ．该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C ．使线圈平面始终与磁感线平行D ．线圈所处位置的磁感应强度大小都相等3．如图2所示，两个完全相同的圆形扁平线圈套在一个光滑的圆柱体上自由移动，当大小不同的电流按图示的方向通入线圈中，则两线圈的运动情况是( ) A ．都绕这个圆柱体转动B ．彼此相向平动，且电流大的加速度大C ．彼此反向平动，电流大的加速度大D ．彼此相向平动，两线圈的加速度大小相等4.如图3所示，一根通有电流 的直铜棒 ，用导线挂在磁感应强度为 的匀强磁场中，此时两根悬线处于张紧状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零( ) A ．适当增大电流B ．使电流反向并适当减小C ．保持电流 不变，适当增大D ．使电流 反向，适当减小5．两根相互垂直的异面通电直导线 和 中电流的方向如图4所示， 在前， 在后，其中 固定不动， 可自由移动，则松手后 的运动情况是( )A ．逆时针转动，同时 靠近B ．逆时针转动，同时远离C ．顺时针转动，同时靠近D ．顺时针转动，同时远离 6．如图5所示，固定不动的绝缘直导线mn 和可以自由移动的矩形线框 位于同一平面内， 与 、 边平行且离 边较近．当导线 中通以向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情图1 图2 图3 图4况是( ) A ．向左运动 B ．向右运动C ．以mn 为轴转动D ．静止不动7．一个可以自由运动的线圈 1和一个固定的线圈 2互相绝缘，垂直放置，且两个线圈都通以如图6所示方向的电流时，则从左向右看，线圈 1将( )A ．不动B ．顺时针转动C ．逆时针转动D ．向纸外平动8．如图7所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央上方固定一根长直导线，导线与条形磁铁垂直．当导线中通以垂直纸面向里的电流时，用 N 表示磁铁对桌面的压力， 静表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前受力相比较是( ) A ． N 减小， 静＝0 B ． N 减小， 静≠0 C ． N 增大， 静＝0 D ． N 增大， 静≠09．竖直放置的直导线 与导电圆环的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，圆环可以自由运动，当通以如图8所示方向的电流时(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B ．顺时针转动，同时离开直导线C ．逆时针转动，同时靠近直导线D ．不动10．如图9所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为 ，共 匝，线圈下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面，当线圈中通有电流 时，方向如图，在天平左右两盘各加质量分别为 1、 2的砝码，天平平衡，当电流反向时(大小不变)，右盘再加上质量为 的砝码后，天平重新平衡，由此可知( )A ．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为B ．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为C ．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为D ．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为二、填空题（本题共2小题，共20分,请将正确的答案填到横线上）11.(15分)如图10所示，质量为 ，长为 ，通有电流为 的导体棒 静止在水平导轨上，匀强磁场磁感应强度为 ，其方向与导轨平面成 角斜向上且和棒 垂直， 处于静止状态，则 受到的摩擦力大小为________，方向为________，受到的支持力为________．12.(5分)如图11所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线中通以如图所示方向的电流 时，从上向下看导体的运动情况是.三、计算题（本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.(12分)如图12所示，有一水平放置的圆环线圈，半径为 ，单位长度的质量 0＝16 ．有一圆锥形的磁场，线圈所在位置的磁感应强度为 ＝0.8 ，锥形的顶角为60°，为使线圈悬浮，应通以多大的电流？( 取10 m/s 2)14. (18分)如图13所示，电源电动势 ＝2 V ， ＝0.5 ，竖直导轨宽 ＝0.2 ，导轨电阻不计．另有一金属棒 ，质量 ＝0.1 ，电阻 ＝0.5 ，它与轨道间的动摩擦因数 ＝0.4，金属棒靠在导轨的外图6图7图8图10 图11图12面．为使金属棒静止不下滑，施加一个与纸面夹角为30°且方向向里的匀强磁场，取10 2.求(1)磁场的方向；(2)磁感应强度的取值范围．第一节探究磁场对电流的作用得分：一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案二、填空题11．12.三、计算题13．14．第一节探究磁场对电流的作用参考答案一、选择题1.2. 解析：在磁电式电表的两磁极之间装有极靴，极靴中有一铁质圆柱，极靴和铁质圆柱之间有一不大的缝隙，根据磁感线与磁极表面垂直的特点，磁化了的铁质圆柱与极靴间的缝隙处就形成了辐射状分布的磁场，这样做就是让通电线圈所在处有一个等大的磁场，并且磁感线始终与线圈平面平行，故 、 选项正确．3. 解析：用等效法把两个环形电流等效成小磁针，可知其相互吸引，故 选项正确．4. 解析：根据左手定则可知通电导线受安培力向上，大小 ＝ ，对棒进行受力分析，可知 、 选项正确． 5． 解析：根据电流微元法判断出导线 在 的磁场中受力后会顺时针转动，再利用特殊位置法，假设 转到与 共面，则根据同向电流相吸引可知，导线 会向导线 靠近．6． 解析：线框中通有电流， 和 两导线同时受到通电导线 的作用力，由于 距 近，受到作用力大，故可知 选项正确．7. 解析：根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，可判断出从左向右看线圈 1将逆时针转动，或者用等效法将 1的环形电流等效成小磁针， 2的磁场垂直纸面向里，故 1将逆时针转动，故 正确．8.C 解析：如题图所示，画出一条通电电流为 的导线所在处的磁铁的磁感线，电流 处的磁场方向水平向左，由左手定则知，电流 受安培力方向竖直向上．根据牛顿第三定律可知，电流对磁铁的反作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大，而桌面对磁铁无摩擦力作用，故正确答案为 .9． 解析：圆环处在通电直导线的磁场中．由右手螺旋定则判断出通电直导线右侧磁场方向垂直纸面向里，由左手定则判定，水平放置的圆环外侧半圆所受安培力方向向上，内侧半圆所受安培力方向向下，从左向右看逆时针转，转到与直导线在同一平面内时，由于靠近导线一侧的半圆环电流向上，方向与直导线相同，互相吸引，直导线与另一侧半圆环电流反向，相互排斥，但靠近导线的半圆环处 值较大，故 引＞ 斥，对圆环来说合力向左．10. B 解析：如果磁感应强度方向垂直纸面向里，则线圈底边所受安培力方向竖直向下，此时天平平衡，由力矩平衡知： 1 ′＝( 2 ＋ ′，式中 ′为天平力臂，如果将电流改变方向，在右侧再加上 的砝码后又平衡了，则： 1 ′＝( 2 ＋ － ′，解得 ＝，故 正确．如果磁场方向垂直纸面向外，第一次平衡： 1 ′＝ 2 －′第二次平衡： 1 ′＝ 2 ＋ ＋ ′这两方程联立无解，所以正确答案为 二、填空题11. α 水平向右 － α解析：画出 棒的横截面图，并受力分析如图14所示，因为棒 处于静止状态，由水平方向受力平衡可得 f ＝ 安 α＝ α，方向水平向右．竖直方向上受力平衡得 安 α＋ N ＝ ，则 N ＝ － α.12.逆时针转，转动的同时向下运动解析：根据图15所示的导线所处的特殊位置利用电流元分析法判断其转动情况．将导线 从 、 极的中间 分成两段， 、 段所在处的磁场方向如图①所示，由左手定则可判断出 段所受安培力方向垂直纸面向外， 段所受安培力方向垂直纸面向里，因此，从上向下看， 绕 点逆时针转动．当导线转过90°角的特殊位置时，再判断其上下运动情况．如图②所示，此时，导线受安培力方向向下，导线将向下运动．由上述两个特殊位置结合电流元分析法判断可知，当导线不在特殊位置时，所受安培力使 逆时针转动的同时还要向下运动． 三、计算题13.0.4 解析：将圆环线圈分成很多小段，每一小段可以看做一段直线电流，取左边一小段分析，受力如图16所示，对于圆环整体而言，水平方向上安培力相互抵消了，整个圆环所受合安培力大小为 ⊥＝ 30°＝ .而要使线圈悬浮，有 ⊥＝ ＝2 0 ，得 ＝＝0.414.(1)斜向下(2)3.0 ≤B ≤16.3 解析 (1)通电导线 的截面受力分析如图17所示(从 端看)，由图可知磁场方向斜向下．图14图15 图16(2)当棒有下滑的趋势时，受向上的静摩擦力为1，则有30°＋1－＝0.又＝1，F1＝30°，＝r.由以上四式解得1≈3.0 .当棒有上滑的趋势时，受向下的静摩擦力的为2，如图17所示，则有图17 ′sin30°－2－＝0′＝22＝′30°由以上各式解得2＝16.3所以B的取值范围是3.0 ≤B≤16.3 .图18。
高中物理 第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 第1节 探究磁场对电流的作用学案 鲁科版选修31
第1节探究磁场对电流的作用[先填空]1．安培力磁场对电流的作用力．2．科学探究：安培力与哪些因素有关(1)实验探究采用的方法：控制变量法．(2)当通电导线与磁感线垂直时，实验结论是：①当其他因素不变，磁感应强度增大时，安培力增大；②当其他因素不变，电流增大时，安培力增大；③当其他因素不变，导体长度增大时，安培力增大；④安培力的方向由磁场方向和电流方向共同决定．3．安培力的大小(1)F＝IlB.(2)适用条件①通电导线与磁场方向垂直．②匀强磁场或非匀强磁场中很短的导体．4．方向——左手定则(如图611所示)：判断安培力的方向，伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向．图611[再判断]1．通电导体在磁场中所受安培力为零，该处磁感应强度一定为零．(×)2．磁感应强度的方向与安培力的方向垂直．(√)3．通电导体在磁场中所受安培力F一定等于IlB.(×)[后思考]安培力的方向与通电直导线方向、磁感应强度的方向有什么关系？【提示】与导线方向、磁感应强度方向都垂直．[合作探讨]如图612所示，把一条通电导线平行地放在小磁针的上方，我们发现小磁针发生偏转．图612探讨1：当改用两节或者更多的电池时，小磁针偏转的快慢有什么变化？【提示】变快．探讨2：把小磁针放在距离导线稍近的地方进行实验，小磁针偏转的快慢又有什么变化？这说明什么？【提示】变快；这说明电流大和磁场强时，小磁针受到的作用力大．[核心点击]1．安培力的方向(1)安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，但B与I不一定垂直．(2)已知I、B的方向，可唯一确定F的方向；已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向；已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能唯一确定．2．安培力的大小(1)当电流方向与磁场方向垂直时，F＝IlB.此时通电导线所受安培力最大．(2)当电流方向与磁场方向不垂直时，F＝IlB sin θ(θ是I和B之间的夹角)．(3)当通电导线的方向和磁场方向平行(θ＝0°或θ＝180°)时，安培力最小，等于零．(4)若导线是弯曲的，公式中的l并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”．它等于连接导线两端点直线的长度(如图613所示)，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端．图6131.请画出如图614所示的甲、乙、丙三种情况下，导线受到的安培力的方向．甲乙丙图614【解析】画出甲、乙、丙三种情况的侧面图，利用左手定则判定出在甲、乙、丙三种情况下，导线所受安培力的方向如图所示．甲乙丙【答案】见解析2．如图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流均为I，磁感应强度均为B，求各导线所受到的安培力的大小．【解析】A图中，F＝IlB cos α，这时不能死记公式而错写成F＝IlB sin α.要理解公式本质是有效长度或有效磁场，正确分解．B 图中，B ⊥I ，导线再怎么放，也在纸平面内，故F ＝IlB .C 图是两根导线组成的折线abc ，整体受力实质上是两部分直导线分别受力的矢量和，其有效长度为ac ，故F ＝2IlB .D 图中，从a →b 的半圆形电流，分析圆弧上对称的每一小段电流，受力抵消合并后，其有效长度为ab ，故F ＝2IRB .E 图中，F ＝0.【答案】 A ：IlB cos α B ：IlB C ：2IlB D ：2IRB E ：03．一个可以自由运动的线圈L 1和一个固定的线圈L 2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615所示的电流时，从左向右看，线圈L 1将()图615A ．不动B ．顺时针转动C ．逆时针转动D ．向纸面内平动【解析】 把线圈L 1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流L 2的中心，通电后，小磁针的N 极应指向该环形电流L 2的磁场方向，由安培定则知L 2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L 1等效成的小磁针转动前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L 1顺时针转动．【答案】B分析导体在磁场中运动的常用方法[先填空]1．电流表、电动机等都是安培力的应用．2．电流计的构造：圆柱形铁芯固定于蹄形磁铁两极间，铁芯外面套有缠绕着线圈并可转动的铝框，铝框的转轴上装有指针和游丝．图6163．电流计的原理：当被测电流流入线圈时，线圈受安培力作用而转动，线圈的转动使游丝扭转形变，并对线圈的转动产生阻碍．当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到平衡时，指针便停留在某一刻度．电流越大，安培力越大，指针偏转越大．[再判断]1．电流计在线圈转动的范围内，各处的磁感应强度相同．(×)2．电流计在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流大小有关，而与所处位置无关．(√)[后思考]用磁电式电流表测量电流时，通电线圈的四条边是否都受到安培力的作用？【提示】 不是．通电线圈的左右两边与磁场方向垂直，受到安培力的作用；通电线圈的内外两边始终与磁场方向平行，不受安培力的作用．4．如图617甲所示是磁电式电流计的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是( )甲 乙图617①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩方向与线圈受到的磁力矩方向是相反的 ②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大 ③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场 ④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关A ．①②B ．③④C ．①②④D ．①②③④【解析】 当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故①正确．磁电式电流计的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，在线圈转动的范围内，各处的磁场大小相等、方向不同，故③错误，④正确．电流越大，电流计指针偏转的角度也越大，故②正确．综合上述，C 正确．【答案】 C5．(多选)要想提高磁电式电流计的灵敏度，可采用的办法有( )A ．增加线圈匝数B ．增加永久磁铁的磁感应强度C ．减少转轴处摩擦D ．减小线圈面积【解析】 当给电流计通入电流I 时，通电线圈就在磁力矩作用下转动，同时螺旋形弹簧就产生一个反抗力矩，二力矩平衡时，电流表的指针就停在某一位置．于是有nBIS ＝k θ，所以θ＝nSBI k；可见，电流计灵敏度(单位电流引起的偏转角)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，随着螺旋弹簧扭转系数k (即转过1°所需外力矩的大小)的增大而降低．另外，减少摩擦也有利于灵敏度的提高．【答案】 ABC。
物理鲁科选修31单元测试：第6章磁场对电流和运动电荷的作用 含解析
第6章过关检测知不足，然后能自反;知困，然后能自强也(时间90分钟,满分100分)知识点对应题目题型分值安培力与洛伦兹力1、2、3、4、13 选择、计算26分回旋加速器 5 选择4分电流天平14 计算10分带电粒子在磁场的运6、8、12、16 选择、填空、计算28分动多场综合问题7、9、10、11、15 选择、填空、计算32分一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将（）A.竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定点向东偏转C.相对于预定点稍向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转2.某地地磁场的磁感应强度大约是4.0×10－5 T，一根长为500 m的电线，电流为10 A，该导线可能受到的磁场力为（）A.0B.0.1 NC.0.3 ND.0.4 N3.如下图所示,MN是一根水平放置的固定长直导线,通电电流大小为I1,方向如图.P是一个通有电流I2的与MN共面的金属环,圆环P在磁场作用下将（）A.沿纸面向上运动B.沿纸面向下运动C.上半部垂直纸面向外,下半部垂直纸面向里运动D.上半部垂直纸面向里,下半部垂直纸面向外运动4.如下图所示,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外的电流,则…（）A.磁铁对桌面压力减小,不受桌面的摩擦力作用B.磁铁对桌面压力减小,受到桌面的摩擦力作用C.磁铁对桌面压力增大,不受桌面的摩擦力作用D.磁铁对桌面压力增大,受到桌面的摩擦力作用5.(2008广东单科,4)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如下图所示,这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是（）A.离子由加速器的中心附近进入加速器B.离子由加速器的边缘进入加速器C.离子从磁场中获得能量D.离子从电场中获得能量6.三个质子分别以大小相等,方向如下图所示的初速度v1、v2和v3经过平板MN上的小孔O 射入匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,整个装置放在真空中,且不计重力.这三个质子打到平板MN上的位置到小孔O的距离分别是s1、s2和s3,则（）A.s 1＜s 2＜s 3B.s 1＞s 2＞s 3C.s 1＝s 2＞s 3D.s 1＝s 3＜s 2 7.如下图所示是粒子速度选择器的原理图,如果粒子所具有的速率BEv,那么（ ）A.带正电粒子必须沿ab 方向从左侧进入场区,才能沿直线通过B.带负电粒子必须沿ba 方向从右侧进入场区,才能沿直线通过C.不论粒子电性如何,沿ab 方向从左侧进入场区,都能沿直线通过D.不论粒子电性如何,沿ba 方向从右侧进入场区,都能沿直线通过8.如下图所示,在圆形区域里,有匀强磁场,方向如图所示,有一束速率各不相同的质子自A 点沿半径方向射入磁场,这些质子在磁场中（ ）A.运动时间越长的,其轨迹所对应的圆心角越大B.运动时间越长的,其轨迹越长C.运动时间越短的,射出磁场时,速率越小D.运动时间越短的,射出磁场时,速度方向偏转越小9.从地面上方A 点处自由落下一带电荷量为＋q 、质量为m 的粒子,地面附近有如下图所示的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,磁场方向垂直纸面向里,这时粒子的落地速度为v 1,若电场不变,只将磁场的方向改为垂直纸面向外,粒子落地速度为v 2,则（ ）A.v1＞v2B.v1＜v2C.v1＝v2D.无法判定10.如下图所示，带电平行板中匀强电场竖直向上，匀强磁场方向垂直纸面向里，某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做直线运动，现使小球从稍低些的b点开始自由滑下，在经P点进入板间的运动过程中不可能的是（）A.其动能将会增大B.其电势能将会增大C.小球所受的洛伦兹力将会增大D.小球所受的电场力将会增大二、填空题(共2个小题16分,请将正确答案直接写在题目中相应横线上)11.(8分)如下图所示是等离子体发电机的示意图，磁感应强度为B，两板间距离为d，要使输出电压为U，则等离子的速度为_____________，a是电源的_____________极.12.(8分)1998年升空的α磁谱仪探索太空中存在的反物质和暗物质，利用质谱仪可测定太空中粒子的比荷.如下图所示，当太空中的某一粒子从O点垂直进入磁感应强度B＝10 T的匀强磁场后，沿半圆周运动到达P点，测得OP距离为10 cm，从P点离开磁场到Q点，电子计时器记录数据为10－8s，已知PQ间距离为50 cm，则该粒子的比荷为______________，它可能是_____________(填“电子”“正电子”“质子”或“反质子”).三、计算题(共44分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)如下图，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结果ab静止且紧压于水平导轨上.若磁场方向与导轨平面成θ角，求：(1)棒ab受到的摩擦力；(2)棒ab对导轨的压力.14.(10分)电流天平如下图所示,它的一臂下面挂有一个矩形线圈,线圈共有N匝,它的下部悬在匀强磁场B内,下边一段长为L,它与B垂直.当线圈的导线中通有电流I时,调节砝码使两臂达到平衡;然后使电流反向,这时需要在一臂上加质量为m的砝码,才能使两臂再达到平衡.求磁感应强度B的大小.15.(12分)匀强电场方向水平向右，E＝3N/C，匀强磁场方向垂直纸面向里，B＝1 T，有一带正电荷的微粒质量为m＝2×10－7 kg，电荷量为q＝2×10－6 C,它在如下图所示的竖直平面内做匀速直线运动，求带电粒子的运动方向和速度大小.(取g＝10 m/s2)16.(12分)如下图所示，直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场.正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场(电子质量为m，电荷量为e)，求：(1)它们从磁场中射出时相距多远？(2)射出的时间差是多少？参考答案1解析：地球表面的地磁场方向由南向北，电子带负电.根据左手定则可判定，电子自赤道上空竖直下落过程中所受洛伦兹力方向向西. 答案：C2解析：当电流垂直于磁场时，电线所受的安培力最大，为F max ＝BIL ＝0.2 N ，因此导线可能受到的磁场力大小是0～0.2 N. 答案：AB3解析：P 放在MN 所形成的磁场中,MN 的磁场分成两部分,MN 上部的磁场方向垂直纸面向里,下部的磁场方向垂直纸面向外,把P 分成两部分,在MN 上边的圆弧和在MN 下边的圆弧.根据左手定则,MN 下边的圆弧受力方向向下,而MN 上边的圆弧受力方向也向下,圆环应向下运动,故B 项正确,A 、C 、D 三项错误. 答案：B4解析：通电导线所在处的磁场方向水平向左.由左手定则判断,导线所受安培力竖直向下,由牛顿第三定律知,磁铁所受磁场力竖直向上,故磁铁对桌面的压力减小,又因为磁铁没有相对桌面运动的趋势,故磁铁不受桌面的摩擦力作用,故A 项正确,B 、C 、D 三项错误. 答案：A5解析：离子从加速器的中间位置进入加速器,最后由加速器边缘飞出,所以A 项对,B 项错.加速器中所加的磁场是使离子做匀速圆周运动,所加的电场由交流电提供,它用以加速离子.交流电的周期与离子做圆周运动的周期相同.故C 项错,D 项对. 答案：AD6解析：由半径公式qBmvr知,三个质子运动的半径相同,v 2对应的轨迹为半圆,打在MN 上的位置到小孔O 的距离s 2＝2r.而由几何关系知s 1＝s 3＝2rsinθ,所以s 1＝s 3＜s 2，故D 项正确，A 、B 、C 三项错误. 答案：D7解析：由于洛伦兹力方向必须和电场力方向相反，由左手定则知，A 、C 两项正确. 答案：AC 8答案：AD9解析：带电粒子自由下落一段距离后进入电场和磁场区域，此时它受到重力、电场力及洛伦兹力的作用.重力和电场力均对粒子做功，电场力做功的多少与粒子在电场力方向上的位移有关.洛伦兹力不对粒子做功,但可以改变粒子的运动方向.若将磁场方向改为与原方向相反,则重力做的功与原来相等,因洛伦兹力方向改变电场力方向位移减小,所做的功减少,落地时粒子的功能将比原来小,故应选A 项. 答案：A10解析：由题意可知，小球带正电，小球从稍低些的b 点开始自由滑下，在经P 点进入板间的运动的初速度变小了，初始洛伦兹力也变小了.但是在复合场中运动时，偏离直线向下运动，电场力做负功，重力做正功，速度增加，动能增加，洛伦兹力也增加，A 、B 、C 三项是正确的.电场力与运动电荷的速度无关，大小计算式为：F ＝qE ，所以电场力大小不变，D 项符合题意. 答案：D11解析：最后等离子体匀速通过电磁场，所以有d U q qvB =，所以BdU v =.由左手定则可知a 是电源的正极. 答案：BdU正 12解析：以带电粒子在匀强磁场中的运动为知识背景. 由左手定则知该粒子带负电s m s m ts v PQ /105/105.078⨯===-,m s r OP 21052-⨯== 据Bqmvr =得 kg C kg C Br v m q /10/10510105827=⨯⨯⨯==- 质子的比荷kg C kgC m q /101066.1106.182719≈⨯⨯=--，故该粒子为反质子. 答案：108 C/kg 反质子13解析：由题意可知，安培力大小F 安＝BIL ，与磁场方向垂直向上，与竖直方向成θ角，金属杆还受竖直向下的重力mg 、水平导轨的支持力F N 和静摩擦力的作用.金属杆ab 静止，合外力为零，则有：F ＝BILsinθ，F N ＋BILcosθ＝mg ，所以棒ab 对导轨的压力F 压＝mg －BILcosθ.答案：(1)BILsinθ (2)mg －BILcosθ14解析：根据天平的原理很容易得出安培力mg F 21=,所以F ＝NBIL ＝mg 21,因此磁感应强度NIL mgB 2=. 答案：NILmgB 2=15解析：带电粒子受力如图所示.F 电＝qE ＝2×10－6×3 N＝32×10－6N.mg ＝2×10－7×10 N ＝2×10－6N.33tan ==电F mg θ,则θ＝30°. F 洛＝mg/sin30°＝4×10－6N. F 洛＝qvB,则s m sm v B /2/110210466=⨯⨯⨯=--. 方向垂直洛伦兹力，即沿与水平向右成60°角向上. 答案：方向见解析，大小为2 m/s16解析：正、负电子的半径和周期是相同的，只是偏转方向相反.先确定圆心，画出半径，由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形.所以两个射出点相距2r ，由题图还看出经历时间相差2T/3. 答案：(1)射出点相距Bemvs 2= (2)时间差为Bqmt 34π=∆。
6.1探究磁场对电流的作用课件(鲁科版)
新课教学
第六章 磁场对电流和运动电荷的作用
A．大小不变，方向不变
B．大小由最大减小到零再增至最大，方向时刻改变
C．大小由最大减小到零再增至最大，方向不变
D．大小由最大减小到零再增至最大，方向由垂直纸
面向外变为垂直纸面向里 思路引导
答案：D
1.分段分析：0°—90°、90°—180° 2.每一段由电流和磁场方向的夹角判断力的大小 3.每一段由电流与磁场的方向再结合左手定则判断力的方向
如图所示，当通电导线的电流垂直纸 面向外，磁场竖直向上时，导线所受
B
F
I
的安培力水平向左，现在若将电流方
向和磁场的方向同时反向，则安培力 的方向是不是也反向？
B
F
I
结论：当电流方向和磁场方向同时反 向时，安培力方向不变。
新课教学
例1.请根据图中给出的条件，运用左 手定则，求出各图中第三个物理量的 方向．
刻度表
蹄形磁铁
指
铁芯
针
绕有线圈的铝框
螺旋弹簧
Байду номын сангаас 新课教学
（2）电流表的工作原理 当电流通过线圈时，线圈上跟轴 线平行的两边在安培力作用下， 使线圈绕轴线转动，从而使螺旋 弹簧被扭动。当安培力产生的力 矩和弹簧的扭转力矩相平衡时， 线圈才停止转动。
第六章 磁场对电流和运动电荷的作用
θ
课堂练习
第六章 磁场对电流和运动电荷的作用
答案 B
新课教学
2、磁电式电流表 （1）电流表的构造
在一个很强的蹄形磁铁的两极间， 有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面 套有一个可以绕轴转动的铝框，铝框 上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个 螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分 别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流 经过这两个弹簧流入线圈。
高中物理6.1 探究磁场对电流的作用 课件01(鲁科版选修3-1)
科学探究——安培力
1.基本知识 (1)安培力：物理学将磁场对 电流 的作用力称为安培力． (2)大小：在匀强磁场中，当通电导线与磁场 垂直 时， 通电导线所受的安培力最大，等于磁感应强度 B、电流 I 和 导线长度 l 的乘积，公式为 F＝ BIl .
(3)方向——左手定则(如图 6－1－1 所示)：判断安培力 的方向，伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同 一平面内，让 磁感线垂直穿过手心，四指指向 电流 方向，那 么，拇指所指方向即为 通电直导线在磁场中的受力方向．
如图 6－1－4 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( )
图 6－1－4 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 a、c 端接在同一交流电源的一端，b、d 端接在交 流电源的另一端
【解析】
根据选项，把直杆所在处的磁场方向和直
杆中的电流方向画出来，得A、B正确．若使a、c两端(或 b、d两端)的电势相对于另一端b、d(或a、c)的电势的高低做 同步变化，线圈磁场与电流方向的关系跟上述两种情况一 样，故D也正确．
【答案】 ABD
1．在如图所示的四个图中，标出了磁场B的方向、通 电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方 向，其中正确的是( )
图 6－1－1
2．思考判断 (1)当通电直导线垂直于磁感应强度方向时，安培力的方 向和磁感应强度方向相同．(×) (2)已知磁场方向和电流方向判定安培力的方向用左手， 若已知磁场方向和安培力的方向，判定电流的方向用右 手．(×) (3) 只要电流的方向不与磁场平行，电流就会受到安培 力．(√)
鲁科版高中物理选修3-1同步练测：第六章第一节探究磁场对电流的作
高中物理学习材料（马鸣风萧萧**整理制作）第一节探究磁场对电流的作用建议用时实际用时满分实际得分45分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共50分）1．如图1所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力()A．竖直向上B．方向垂直于ad斜向上C．方向垂直于bc斜向上D．为零2．关于磁电式电表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐射分布的磁场，下列说法中正确的是()A．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同B．该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C．使线圈平面始终与磁感线平行D．线圈所处位置的磁感应强度大小都相等3．如图2所示，两个完全相同的圆形扁平线圈套在一个光滑的圆柱体上自由移动，当大小不同的电流按图示的方向通入线圈中，则两线圈的运动情况是()A．都绕这个圆柱体转动B．彼此相向平动，且电流大的加速度大C．彼此反向平动，电流大的加速度大D．彼此相向平动，两线圈的加速度大小相等4.如图3所示，一根通有电流I的直铜棒MN，用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，此时两根悬线处于张紧状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零()A．适当增大电流B．使电流反向并适当减小C．保持电流I不变，适当增大BD．使电流I反向，适当减小B5．两根相互垂直的异面通电直导线ab和cd中电流的方向如图4所示，ab在前，cd在后，其中ab固定不动，cd可自由移动，则松手后cd的运动情况是()A．逆时针转动，同时靠近abB．逆时针转动，同时远离abC．顺时针转动，同时靠近ab图1 图2图3 图4D．顺时针转动，同时远离ab6．如图5所示，固定不动的绝缘直导线mn和可以自由移动的矩形线框abcd位于同一平面内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近．当导线mn中通以向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是()A．向左运动B．向右运动C．以mn为轴转动D．静止不动7．一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，且两个线圈都通以如图6所示方向的电流时，则从左向右看，线圈L1将()A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．向纸外平动8．如图7所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央上方固定一根长直导线，导线与条形磁铁垂直．当导线中通以垂直纸面向里的电流时，用F N表示磁铁对桌面的压力，F静表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前受力相比较是()A．F N减小，F静＝0 B．F N减小，F静≠0 C．F N增大，F静＝0 D．F N增大，F静≠0 9．竖直放置的直导线AB与导电圆环的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，圆环可以自由运动，当通以如图8所示方向的电流时(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10．如图9所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面，当线圈中通有电流I时，方向如图，在天平左右两盘各加质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡，当电流反向时(大小不变)，右盘再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知()A．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m1−m2)gNILB．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg2NIL C．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m1−m2)gNILD．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mgNIL 二、填空题（本题共2小题，共20分,请将正确的答案填到横线上）11.(15分)如图10所示，质量为m，长为L，通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上，匀强磁场磁感应强度为B，其方向与导轨平面成α角斜向上且和棒ab垂直，ab处于静止状态，则ab受到的摩擦力大小为________，方向为________，受到的支持力为________．12.(5分)如图11所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线中通以如图所示方向的电流I时，从上向下看导体的运动情况是.三、计算题（本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）图5图6 图7 图8 图9图10图1113.(12分)如图12所示，有一水平放置的圆环线圈，半径为r ，单位长度的质量m 0＝16g ．有一圆锥形的磁场，线圈所在位置的磁感应强度为B ＝0.8 T ，锥形的顶角为60°，为使线圈悬浮，应通以多大的电流？(g 取10 m/s 2)14. (18分)如图13所示，电源电动势E ＝2 V ，r ＝0.5 Ω，竖直导轨宽L ＝0.2 m ，导轨电阻不计．另有一金属棒ab ，质量m ＝0.1 kg ，电阻R ＝0.5 Ω，它与轨道间的动摩擦因数μ＝0.4，金属棒靠在导轨的外面．为使金属棒静止不下滑，施加一个与纸面夹角为30°且方向向里的匀强磁场，g 取10 m/s 2.求(1)磁场的方向；(2)磁感应强度B 的取值范围．图12 图13第一节探究磁场对电流的作用得分：11．12.三、计算题13．14．第一节探究磁场对电流的作用参考答案一、选择题1.D2.CD 解析：在磁电式电表的两磁极之间装有极靴，极靴中有一铁质圆柱，极靴和铁质圆柱之间有一不大的缝隙，根据磁感线与磁极表面垂直的特点，磁化了的铁质圆柱与极靴间的缝隙处就形成了辐射状分布的磁场，这样做就是让通电线圈所在处有一个等大的磁场，并且磁感线始终与线圈平面平行，故C 、D 选项正确． 3.D 解析：用等效法把两个环形电流等效成小磁针，可知其相互吸引，故D 选项正确．4.AC 解析：根据左手定则可知通电导线受安培力向上，大小F ＝ILB ，对棒进行受力分析，可知A 、C 选项正确．5．C 解析：根据电流微元法判断出导线cd 在ab 的磁场中受力后会顺时针转动，再利用特殊位置法，假设cd 转到与ab 共面，则根据同向电流相吸引可知，导线cd 会向导线ab 靠近．6．B 解析：线框中通有电流，ad 和bc 两导线同时受到通电导线mn 的作用力，由于ad 距mn 近，受到作用力大，故可知B 选项正确．7. C 解析：根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，可判断出从左向右看线圈L 1将逆时针转动，或者用等效法将L 1的环形电流等效成小磁针，L 2的磁场垂直纸面向里，故L 1将逆时针转动，故C 正确．8.C 解析：如题图所示，画出一条通电电流为I 的导线所在处的磁铁的磁感线，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．根据牛顿第三定律可知，电流对磁铁的反作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大，而桌面对磁铁无摩擦力作用，故正确答案为C . 9．C 解析：圆环处在通电直导线的磁场中．由右手螺旋定则判断出通电直导线右侧磁场方向垂直纸面向里，由左手定则判定，水平放置的圆环外侧半圆所受安培力方向向上，内侧半圆所受安培力方向向下，从左向右看逆时针转，转到与直导线在同一平面内时，由于靠近导线一侧的半圆环电流向上，方向与直导线相同，互相吸引，直导线与另一侧半圆环电流反向，相互排斥，但靠近导线的半圆环处B 值较大，故F 引＞F 斥，对圆环来说合力向左．10. B 解析：如果磁感应强度方向垂直纸面向里，则线圈底边所受安培力方向竖直向下，此时天平平衡，由力矩平衡知：m 1gL ′＝(m 2g ＋NBIL)L ′，式中L ′为天平力臂，如果将电流改变方向，在右侧再加上m 的砝码后又平衡了，则：m 1gL ′＝(m 2g ＋mg －NBIL)L ′，解得B ＝mg 2NIL，故B 正确．如果磁场方向垂直纸面向外，第一次平衡：m 1gL ′＝(m 2g －NBIL)L ′第二次平衡：m 1gL ′＝(m 2g ＋mg ＋NBIL)L ′这两方程联立无解，所以正确答案为B. 二、填空题11.BILsin α 水平向右 mg －BILcos α解析：画出ab 棒的横截面图，并受力分析如图14所示，因为棒ab 处于静止状态，由水平方向受力平衡可得F f ＝F 安sin α＝BILsin α，方向水平向右．竖直方向上受力平衡得F 安cos α＋F N ＝mg ，则F N ＝mg －BILcos α.12.逆时针转，转动的同时向下运动解析：根据图15所示的导线所处的特殊位置利用电流元分析法判断其转动情况．将导线AB 从N 、S 极的中间O 分成两段，AO 、BO 段所在处的磁场方向如图①所示，由左手定则可判断出AO 段所受安培力方向垂直纸面向外，BO 段所受安培力方向垂直纸面向里，因此，从上向下看，AB 绕O 点逆时针转动．当导线转过90°角的特殊位置时，再判断其上下运动情况．如图②所示，此时，导线受安培力方向向下，导线将向下运动．由上述两个特殊位置结合电流元分析法判断可知，当导线不在特殊位置时，所受安培力使AB 逆时针转动的同时还要向下运动． 三、计算题13.0.4 A 解析：将圆环线圈分成很多小段，每一小段可以看做一段直线电流，取左边一小段分析，受力如图16所示，对于圆环整体而言，水平方向上安培力相互抵消了，整个圆环所受合安培力大小为F ⊥＝2πrBIsin 30°＝πrBI .而要使线圈悬浮，有F ⊥＝mg ＝2πrm 0g ，得I ＝2m 0g B＝0.4 A.图14图15 图1614.(1)斜向下(2)3.0 T≤B≤16.3 T解析(1)通电导线ab的截面受力分析如图17所示(从a端看)，由图可知磁场方向斜向下．(2)当ab棒有下滑的趋势时，受向上的静摩擦力为F1，则有Fsin30°＋F1－mg＝0.又F＝B1IL，F1＝μFcos30°，I＝E/(R+r).由以上四式解得B1≈3.0 T.当ab棒有上滑的趋势时，受向下的静摩擦力的为F2，如图17所示，则有图17F′sin30°－F2－mg＝0F′＝B2ILF2＝μF′cos30°由以上各式解得B2＝16.3 T所以B的取值范围是3.0 T≤B≤16.3 T.图18。
高中物理(鲁科版)选修3-1课件：第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 第1节 探究磁场对电流的作用
安培力的大小 1．安培力的计算方法 (1)当 B 与 I 时，F＝IlBsin θ； (3)当 B 与 I 平行时，F＝0.
2．公式 F＝IlB 和 F＝IlBsin θ 中的 l 指的是“有效长度”，如 图所示，弯曲导线的有效长度 l 等于连接两端点的线段的长度， 相应的电流沿 l 由始端流向末端．
第 6章
磁场对电流和运动电荷的作用
第1节
探究磁场对电流的作用
第 6章
磁场对电流和运动电荷的作用
1.通过实验探究知道安培力及安培力大小的决定因素，会 用公式 F＝IlB 计算安培力． 方向． 2．会用左手定则判定安培力的
3.知道电动机和电流计是安培力的具体应用．
一、科学探究——安培力
电流 的作用力称为安培力． 1．安培力：物理学将磁场对______
4.方向判断
垂直 ，并与手掌在 左手定则：伸开左手，让拇指与其余四指 ______ 手心 ，四指指向______ 电流 方向， 同一平面内，让磁感线垂直穿过______ 受力方向 ． 那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的__________
(1)通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用．( × ) (2)公式 F＝IlB· sin θ 中，θ 为安培力与电流的夹角．( × ) (3) 利 用 左 手 定 则 判 断 安 培 力 方 向 时 ， 大 拇 指 指 向 电 流 方 向．( × )
磁感应强度方向 和__________ 电流方向 共同决定． ④安培力的方向由________________
3．安培力的大小和方向
IlB ． (1)大小：F＝________
(2)公式的适用条件
垂直 ； ①通电导线与磁场方向______ 匀强磁场 或非匀强磁场中很短的导体． ②__________
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1
自我小测
夯基达标
1.如下图所示,电流强度为I的一段通电直导线处于匀强磁场中,受到的安培力为F,图中正确
表示I和F方向的是（ ）
2.在下面各图中，标出通电导线ab所受的安培力方向.
答案：(1)中F水平向左；(2)中F水平向右.
3.在赤道上空，沿东西水平放置一根直导线，通以由西向东的电流，则此导线所受的磁场的
作用力的方向是______________________.
4.将长为1 m的导线ac从中点b折成如下图所示形状，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，则整个导线所受安培力的大小为
____________ N.
5.如下图所示，垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T，矩形金属架ABCD放于光
滑绝缘的水平面上，AD＝0.4 m，AD与BC之间接两弹簧.当线框中有2 A的电流时，弹簧
被压缩，那么电流的方向是__________________，每只弹簧的弹力为__________________N.
2
6.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它下端刚好跟杯中的水银面接触,并使它组成如
下图所示的电路.当开并S接通后将看到的现象是（ ）
A.弹簧向上收缩 B.弹簧被拉长 C.弹簧上下跳动 D.弹簧仍静止不动
能力提升
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,方向如下图.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
8.如下图所示，一重为G1的通电圆环置于水平桌面上，环中电流方向为顺时针方向(从上往
下看)，在环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁，磁铁的中心轴线通过圆环中心，磁铁的上端
为N极，下端为S极，磁铁自身重为G2.则下列关于圆环对桌面压力F、磁铁对轻绳拉力F′
的大小比较，正确的是( )
3
A.F＞G1，F′＞G2 B.F＜G1，F′＞G2 C.F＜G1，F′＜G2 D.F＞G1，F′＜G2
9.已知质量为m的通电细杆ab与导轨间的动摩擦因数为μ，有电流时，ab恰好在导轨上静
止，如甲图所示，乙图是它的四个侧视图中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( )
甲
乙
10.如下图所示，原来静止的线圈通以逆时针方向的电流I，在其直径AB上靠近B点放一根
垂直于线圈平面的固定不动的长直导线，并通以如图的电流I.在长直导线磁场的作用下线圈
将( )
A.向左平动 B.向右平动
C.以直径AB为轴转动 D.静止不动
11.如下图所示，MN、PQ为水平放置的金属导轨，直导线ab与导轨垂直放置，导轨间距L
＝10 cm，其电阻为0.4 Ω，导轨所在区域处在匀强磁场中，磁场方向竖直向下，磁感应强度
B＝0.2 T.电池电动势E＝1.5 V，内电阻r＝0.18 Ω，电阻R＝1.6 Ω，开关S接通后直导线ab
4
仍静止不动.求直导线ab所受的摩擦力的大小和方向.
拓展探究
12.如下图所示，将长50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹簧悬挂成
水平状态，位于垂直纸面向里的匀强磁场中，当金属棒中通过0.4 A电流时，弹簧恰好不伸
长.求：
(1)匀强磁场中磁感应强度是多大？
(2)当金属棒通过0.2 A由a到b的电流时，弹簧伸长1 cm，如果电流方向由b到a，而电流
大小不变时，弹簧伸长又是多少？
参考答案
1答案：A
2解析：(1)中的电流由a流向b，磁场竖直向上，用左手定则可以判断Ｆ水平向左；(2)中的
电流由b流向a，虽然有斜面存在，但磁场竖直向上，仔细使用左手定则可以判断F水平向
右.
3解析：在赤道上空，沿东西水平放置的磁场水平向北，直导线电流由西向东，由左手定则
判断导线受地磁场的安培力的方向是竖直向上.
答案：竖直向上
4答案：3
5解析：由题意可知，AD、BC边受的安培力大小都为F＝BIL＝0.4 N,AD边受安培力的方
向向右，则电流由D流向A，BC边受安培力的方向向左，则电流由B流向C，因此矩形金
5
属架ABCD电流的方向是顺时针方向.又因为两条弹簧并在一起，每只弹簧的弹力为0.2 N.
答案：顺时针方向 0.2
6答案：C
7解析：根据安培定则,a、b在c处产生的磁场分别为垂直于ac连线斜向下和垂直于bc连线
斜向下并且大小相等；由平行四边形定则可确定c处合磁场方向向下,又根据左手定则,可判
定c处直导线所受安培力方向垂直于ab边,指向左边,所以C项正确.
答案：C
8解析：顺时针方向的环形电流可以等效为一个竖直方向放置的小磁针，由安培定则可知，
小磁针的N极在下，S极在上.由此可知圆环与磁铁相互之间的作用力是斥力.圆环对桌面的
压力F将大于圆环的重力G1，磁铁对轻绳的拉力F′将小于磁铁的重力G2，故D项正确.
答案：D
9答案：B
10解析：本题适于用直线电流元分析法处理.利用左手定则判断安培力方向，要明确研究对
象、研究对象所在处的磁场方向，该磁场由研究对象以外的电流产生.如本题分析环形电流I
的受力情况，它所在处的磁场由长直导线的电流I产生.对于磁场方向不易直接画出的问题，
要变换观察角度，画出侧视图或俯视图.
长直导线的电流I，产生的磁场磁感线分布如下图中虚线所示，将导线环沿直径AB分成上
下两部分，用左手定则可以判断：上边受力向纸面内，下边受力向纸面外.
此问题还可利用等效法，将环形电流等效为小磁针，分析更方便.
答案：C
11解析：当开关闭合时，32.04.06.14.06.1ababRRRRR并r.
ab两端的电压为U＝I·R并＝VVRRRE96.032.018.032.05.1并并
通过ab的电流为AARUIab4.24.096.0
6
导线所受的安培力为F＝BIabL＝0.2×2.4×0.1 N＝0.048 N
由平衡条件可得摩擦力为0.048 N.
答案：导线所受的摩擦力大小为0.048 N，方向水平向左.
12解析：当ab棒受到向上的安培力BIL和向下的重力mg大小相等时，弹簧不伸长.
由BIL＝mg可得出磁感应强度：TTILmgB49.05.04.08.910103
当0.2 A的电流由a向b时，ab棒受到两根弹簧上的拉力2kx1及向上的安培力BI1L和向下
的重力mg作用，处于平衡状态.
由平衡条件有：2kx1＝mg－BI1L①
电流反向后，ab棒在两个弹簧向上的拉力2kx2及向下的安培力BI2L和重力mg作用下平衡，
有：2kx2＝mg＋BI2L②
①②两式相除并整理，得弹簧伸长cmxLBImgLBImgx31122
说明：通电导体在磁场中受力时，导体受到的安培力和导体受到的其他力一样，遵从力的一
般规律，但要注意其方向.
答案：（1）B＝0.49 T
（2）x2＝3 cm