安培力习题课教材
高中物理第三章习题课安培力的综合应用教师备用课件新人教版选修3
习题课 安培力的综合应用(教师备用)
课堂探究 突破要点
类型一 安培力作用下的平衡问题
[例1] (2019·福建厦门检测)如图所示,两平行金属导轨间距L=1 m,导轨与水平面成θ=37°,导轨电阻不计.导轨上端连接有E=6 V,r=1 Ω的电源和滑动变阻器R.长度也为L的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良
=2 Ω,整个装置处在竖直向上磁感应好,金属棒的质量m=0.2 kg,电阻R
强度为B=1.5 T的匀强磁场中,金属棒一直静止在导轨上.(g取 10 m/s2,
sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
审题指导:
(1)当金属棒刚好与导轨间无摩擦力时,接入电路中的滑动变阻器的阻值R多大;
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻为R=5 Ω时金属棒受到的摩擦力.题干关键
获取信息导轨电阻不计
电路的总电阻为电源内阻,金属棒电阻和滑动变阻器接入电阻竖直向上的匀强磁场
金属棒受水平方向的安培力金属棒刚好与导轨间无摩
擦
金属棒所受的重力、安培力和轨道支持力合力为零滑动变阻器接入电路的电
阻R=5 Ω 时由闭合电路欧姆定律求电流,进而求安培力,由平衡关系确定摩擦力方向。
第三章 习题课安培力的应用—2020-2021学年高中物理选修3-1练习册
习题课:安培力的应用知识点一安培力与运动的关系1.如图LX4-1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.当线圈中通入图示的电流后,线圈的运动情况是()图LX4-1A.线圈向左运动B.线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动2.如图LX4-2所示,两个相同的圆形线圈套在光滑绝缘的水平圆柱体上,当两线圈通以方向相同的电流时,线圈的运动情况是()图LX4-2A.都绕圆柱体转动B.都静止C.相互靠近D.彼此远离3.物理老师在课堂上做了一个“旋转的液体”实验,实验装置如图LX4-3所示,装有导电液的玻璃器皿放在上端为S极的蹄形磁铁的磁场中,器皿中心的圆柱形电极与电源负极相连,内壁边缘的圆环形电极与电源正极相连,接通电源后,液体旋转起来.关于这个实验,以下说法中正确的是()图LX4-3A.液体中电流由中心流向边缘;从上往下看,液体逆时针旋转B.液体中电流由中心流向边缘;从上往下看,液体顺时针旋转C.液体中电流由边缘流向中心;从上往下看,液体顺时针旋转D.液体中电流由边缘流向中心;从上往下看,液体逆时针旋转4.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触,并使它组成如图LX4-4所示的电路图.当开关S接通后,将看到的现象是()图LX4-4A.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5.(多选)如图LX4-5所示,台秤上放一光滑平板,其左边固定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时台秤读数为F1.现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒,当导体棒中通以方向如图所示的电流时,台秤读数为F2,则以下说法正确的是()图LX4-5A.弹簧长度将变大B.弹簧长度将变小C.F1>F2D.F1<F2知识点二安培力作用下的平衡问题6.如图LX4-6所示,一根长度为L的直导体棒中通以大小为I的电流,静止在水平导轨上,已知垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B,B的方向与竖直方向成θ角.下列说法中正确的是(重力加速度为g)()图LX4-6A.导体棒受到磁场力大小为BIL sin θB.导体棒对轨道的压力大小为mg+BIL sin θC.导体棒受到导轨的摩擦力为μ(mg-BIL sin θ)D.导体棒受到导轨的摩擦力为BIL cos θ7.如图LX4-7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,宽度为L,共N匝,线圈下端悬在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面.当线圈中通有电流I时(方向如图所示),在天平左、右两边分别加上质量为m1、m2的砝码,天平平衡;当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡.重力加速度为g,由此可知()图LX4-7A.磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小为B.磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小为C.磁感应强度方向垂直于纸面向外,大小为D.磁感应强度方向垂直于纸面向外,大小为8.图LX4-8为电磁轨道炮的工作原理图.待发射弹体与金属轨道保持良好接触,并可在两平行轨道之间无摩擦滑动.电流从一条轨道流入,通过弹体流回另一条轨道.轨道电流在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与电流I成正比.弹体在安培力的作用下滑行距离L后离开轨道.离开轨道时的速度大小为v0.为使弹体射出时的速度变为2v0,理论上可采用的方法有()图LX4-8A.只将轨道长度L变为原来的2倍B.只将电流I变为原来的2倍C.只将电流I变为原来的4倍D.只将弹体质量变为原来的2倍9.(多选)如图LX4-9甲所示,两根光滑平行金属导轨水平放置,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,棒上有如图乙所示的持续交变电流I,周期为T,最大值为I m,图甲中I所示方向为电流正方向,则金属棒()图LX4-9A.一直向右移动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10.在同一光滑斜面上放同一导体棒,如图LX4-10所示是两种情况的剖面图.它们所处空间有磁感应强度大小相等的匀强磁场,但方向不同,一次垂直于斜面向上,另一次竖直向上,两次导体棒A分别通有电流I1和I2,都处于静止状态.已知斜面的倾角为θ,求I1∶I2.图LX4-1011.音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.图LX4-11是某音圈电机的原理示意图,它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成,线圈边长为L,匝数为n,磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下,大小为B,区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外,右边始终在磁场内,前、后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从P流向Q,大小为I.(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向;(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v,求安培力的功率.图LX4-1112.如图LX4-12所示,在倾角θ=30°的斜面上固定一平行金属导轨,导轨间距离l=0.25 m,两导轨间接有滑动变阻器R和电动势E=12 V、内阻不计的电池.垂直于导轨放置一根质量m=0.2 kg的金属棒ab,它与导轨间的动摩擦因数μ=.整个装置放在垂直于斜面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.8 T.导轨与金属棒的电阻不计,g取10 m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时,可使金属棒静止在导轨上?图LX4-12习题课:安培力的应用1.A[解析]将环形电流等效成一条形磁铁,由安培定则可知其左端为S极,根据异名磁极相互吸引可知,线圈将向左运动.也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流,根据结论“同向电流相互吸引,异向电流相互排斥”,也可判断出线圈向左运动.2.C[解析]两线圈通以方向相同的电流时,相互吸引,故相互靠近,选项C正确.3.D[解析]液体中电流由边缘流向中心,由左手定则可判断,从上往下看,液体逆时针旋转,选项D正确.4.C[解析]通电后,弹簧中每一圈的电流都是同向的,互相吸引,弹簧缩短,电路就断开了,一断开没电流了,弹簧就又掉下来接通电路……所以弹簧将会上下跳动.5.BC[解析]如图甲所示,导体棒处的磁场方向指向右上方,根据左手定则可知,导体棒受到的安培力方向垂直于磁场方向指向右下方,根据牛顿第三定律,对条形磁铁受力分析,如图乙所示,由于F'有向上的分力,所以台秤示数F1>F2,在水平方向上,由于F'有向左的分力,磁铁压缩弹簧,所以弹簧长度将变小.6.D[解析]由安培定则,导体棒所受的安培力垂直于磁场向上,大小为BIL,由平衡条件得F N+BIL sin θ=mg,f=BIL cos θ,则F'N=F N=mg-BIL sin θ,选项A、B、C错误,选项D正确.7.B[解析]当电流反向(大小不变)时,右边需再加质量为m的砝码方可平衡,可得此时安培力的方向竖直向上,所以磁场方向垂直于纸面向里,由两种情况的受力平衡可得m1g=m2g+m'g+NBIL,m1g=m2g+mg+m'g-NBIL,其中m'为线圈质量,联立解得B=,故B正确.8.B9.ABC[解析]由F=ILB可知,安培力与电流成正比,所以金属棒先向右做匀加速运动,后向右做匀减速运动,再向右做匀加速运动……故选项A、B、C正确;安培力在一个周期内先做正功,后做负功,故选项D错误.10.cos θ∶1[解析]分别对导体棒受力分析,如图所示,第一种情况下,有F1=BI1L=mg sin θ解得I1=第二种情况下,有F2=BI2L=mg tan θ解得I2=所以==cos θ11.(1)nBIL方向水平向右(2)nBILv[解析](1)线圈前、后两边所受安培力的合力为零,线圈所受的安培力即为右边所受的安培力,由安培力公式得F=nBIL由左手定则可判断,安培力方向水平向右(2)安培力的功率为P=Fv=nBILv12.1.6 Ω≤R≤4.8 Ω甲[解析]当滑动变阻器R接入电路的阻值较大时,I较小,安培力F较小,金属棒有沿导轨下滑的趋势,导轨对金属棒的摩擦力沿导轨向上(如图甲所示).金属棒刚好不下滑时,有B l+μmg cos θ-mg sin θ=0解得R max==4.8 Ω乙当滑动变阻器R接入电路的阻值较小时,I较大,安培力F较大,金属棒有沿导轨上滑的趋势,此时导轨对金属棒的摩擦力沿导轨向下(如图乙所示).金属棒刚好不上滑时,有B l-μmg cos θ-mg sin θ=0解得R min==1.6 Ω所以滑动变阻器R接入电路的阻值范围应为1.6 Ω≤R≤4.8 Ω.。
安培力习题课精品PPT课件
3
I
2、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)（ C）
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
强度B的最小值为________, 方向________.
B
F BIL mgsin
FN
F
I
B mgsin
IL 方向垂直斜面向上
θθ
mg
F
引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜
面无压 力, 外加磁场的磁感应强度B的 最小值为 _________, 方向________.
B I
θ
BILmg Bmg IL
11
5、如图所示，一条劲度系数较小的金属弹簧处于
自由状态，当弹簧通以电流时，弹簧将（ A）
Ａ.纵向收缩，径向膨胀；
Ｂ.纵向伸长，径向收缩；
Ｃ.纵向收缩，径向收缩；
Ｄ.纵向伸长，径向膨胀。
纵向
推论分析法
B2 F1
F2
B1
S
NI
F2
B1
B2 F1
12
变式训练2 (2011年哈师大附中高二期中)如图3 －4－14所示，两根垂直纸面、平行且固定放置 的直导线M和N，通有同向等值电流；沿纸面与 直导线M、N等距放置的另一根可自由移动的通 电导线ab，则通电导线ab在安培力作用下运动
此题可以采用电流元法，也可采用等效法． 法一：等效法．把通电线圈等效成小磁针．由安 培定则，线圈等效成小磁针后，左端是N极,右端是S 极，同名磁极相吸斥，线圈向右运动．
安培力计算
b
2：如图所示，电源电动势 E=2V，r=0.5Ω，竖直导轨电 阻可略，金属棒的质量 m=0.02kg,电阻R=1.5Ω,导轨 宽为0.2m，靠在导轨外面， 为使金属棒不动，我们施一 与纸面垂直的磁场,.求：此 磁场方向和大小？
3.质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为d， 杆ab与导轨间的摩擦因数为μ.有电流时，ab恰好在导轨上静止， 如图3-24所示.图(b)中的四个侧视图中，标出了四种可能的匀强磁 场方向，其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是 ( A B ).
磁场对通电导线的作用力
（习题课）
复习
• 1.安培力的方向怎样判断? • 2.安培力的大小怎样计算?
专题一：判断通电导线在安培力作用下 的运动方向问题的基本方法
1.画出导线所在处的磁场方向(若是立 体图画出横截面图）
2.确定电流方向
3.根据左手定则确定受安培力的方向 4.根据受力情况判断运动情况
常见通电导线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ磁场中受到的作用力模型
• 一.水平
• 二.倾斜
画出ab所受的安培力 若要计算电流需画等效电路图 B
a
b
B
a
b
画出导体所受的安培力
若要计算电流需画等效电路图
• 1.如图所示，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=10cm，其电阻 R=1.32Ω，导轨所在区域处在匀强磁场中，磁场 方向竖直向上，磁感应强度B=0.2T。电池电动 势E=1.5V，内电阻r=0.18Ω，导轨电阻忽略不计， 开关S接通后直导线ab仍静止不动。求直导线ab 所受的摩擦力的大小和方向。 B
N F mg
F
N
N F
mg
mg
mg
安培力习题课PPT
B
B.先变大后变小
C.逐渐变小
I
D.先变小后变大
B
例1 如图所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线ab和cd，分 别通有方向如图的电流，若通电导线ab固定不不动，导线cd能自 由运动，则它的运动情况是( ). A．顺时针转动，同时靠近导线ab B．顺时针转动，同时远离导线ab C．逆时针转动，同时靠近导线ab D．逆时针转动，同时远离导线ab
C
F
F
推论法：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 向电流互相排斥；两不平行 的直线电流相互作用时，有 转动到平行且电流方向相同 的趋势。
电流元法
B
F方向×
B
特殊位置法分析运动
B
F方向•
F
例2 如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁 铁的正上方，导线可以自由移动，当电磁铁线 圈与直导线中通以图示的电流是时，有关直导 线运动情况的说法中正确的是（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 C、逆时针方向转动，同时下降 D、逆时针方向转动，同时上升
磁场对通电导线的作用力（习题课）
专题一：判断通电导线在安培力作用下 的运动方向问题的基本方法
1.画出导线所在处的磁场方向 2.确定电流方向 3.根据左手定则确定受安培力的方向
4.根据受力情况判断运动情况
安培力的综合运用：作平面受力图是关键 例1：在两图中，匀强磁场磁感应强度为B， 有一段长L，通有电流为I的直导线ab，电流 方向从a到b，则导线所受磁场力大小和方向 如何？并将立体图改画为平面图.
B B α a B α F α B
b α α
F
例2：如图所示，两条间距为d，表面 光滑的平行金属导轨M、N，导轨 平面与水平面的倾角为θ ，导轨 的一端有一电池组与M、N相连， 整个装置处在方向竖直向下、磁 感强度为B的匀强磁场中。现将 一质量为m的水平金属棒PQ与轨道垂直地置于导 轨上，这时两导轨与金属棒在回路中的电阻值为 R，PQ棒刚好处于静止状态。设电池组的内阻为r， 试计算电池组的电动势E，并标明极性。
18_新课标高中物理选修习题课五-安培力的综合应用ppt课件
10
@《创新设计》
分析通电导体在安培力作用下的平衡和运动问题的关键是将立体图转化为平面图。 首先选定观察角度画好平面图，其次是标出电流方向和磁场方向，然后利用左手定 则判断安培力的方向。
11
@《创新设计》
A.液体中电流由边缘流向中心，从上往下俯视，液体逆时针旋转 B.液体中电流由边缘流向中心，从上往下俯视，液体顺时针旋转 C.液体中电流由中心流向边缘，从上往下俯视，液体逆时针旋转 D.液体中电流由中心流向边缘，从上往下俯视，液体顺时针旋转
@《创新设计》
图6
17
@《创新设计》
解析 由图可知电流由边缘流向中心，器皿所在处的磁场竖直向上，从上往下俯 视，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针 方向旋转，故选项A正确。 答案 A
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。
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图5
答案 6×105练 3] 物理老师在课上做了一个 “ 旋转的液体 ” 实验，实验 装置如图6所示，装有导电液的玻璃器皿放在上端为S极的蹄形磁
铁的磁场中，器皿中心的圆柱形电极与电源负极相连，内壁边缘 的圆环形电极与电源正极相连。接通电源后液体旋转起来，关于 这个实验以下说法正确的是( )
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@《创新设计》
(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。 (5)转换研究对象法 因为电流之间，电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律。定性分析磁体在 电流磁场作用的受力和运动时，可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力，然 后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力。
高中物理 第三章 磁场 3.4 安培力习题课(无答案)新人教版选修3-1(2021年整理)
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安培力习题课班级姓名第小组1．如图所示，接通电键S后，用细线悬于O点且可自由转动的通电直导线ab 将（从上向下看)( )A．a端向下,b端向上运动,悬线张力不变B．b端向下，a端向上运动，悬线张力变小C．逆时针转动,悬线张力变小D．顺时针转动,悬线张力变大2．如图5所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ。
如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是A．棒中的电流变大，θ角变大 B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变小3．画出下列各图中ab棒所受的安培力方向4．匀强磁场中有一段长为0。
2m的直导线，它与磁场方向垂直，当通过3A的电流时,受到60×10—2N的磁场力，则磁场的磁感强度是___ ___特；当导线长度缩短一半时，磁场的磁感强度是__ ___特；当通入的电流加倍时，磁场的磁感强度是__ ____特．5．一矩形线圈面积S＝10-2m2，它和匀强磁场方向之间的夹角θ1＝30°，穿过线圈的磁通量Ф＝1×103Wb,则磁场的磁感强度B__ ____；若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2＝0°，则Ф＝___ ___．6．如图所示，用均匀粗细的电阻丝折成平面三角形框架abc,三边的长度分别为3L、4L、5L，电阻丝L长度的电阻为r,框架a、c端与一电动势为E、内阻不计的电源相连通，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到的磁场力大小为。
【新教材】第一章 习题课安培力的应用Word版含解析
第一章安培力与洛伦兹力习题课:安培力的应用课后篇素养形成必备知识根底练1.固定导线c垂直纸面,可动导线ab通以如图方向的电流,用测力计悬挂在导线c的上方,导线c中通电时,以下判断正确的选项是()A.导线a端转向纸外,同时测力计读数减小B.导线a端转向纸外,同时测力计读数增大C.导线a端转向纸里,同时测力计读数减小D.导线a端转向纸里,同时测力计读数增大c产生的磁场在右边平行纸面斜向左上,在左边平行纸面斜向左下,在ab左右两边各取一电流元,根据左手定那么,左边的电流元所受的安培力方向向外,右边的电流元所受安培力方向向内,知ab导线逆时针方向(从上向下看)转动。
当ab导线转过90°时,两电流为同向电流,相互吸引,测力计的读数变大。
故B正确,A、C、D错误。
2.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来,在其附近放一条形磁铁,磁铁的轴线与圆环在同一个平面内,且通过圆环中心,如下图,当圆环中通以顺时针方向的电流时,从上往下看()A.圆环顺时针转动,靠近磁铁B.圆环顺时针转动,远离磁铁C.圆环逆时针转动,靠近磁铁D.圆环逆时针转动,远离磁铁,N极在内,S极在外,根据同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,可得C项正确。
3.如下图,A为一水平旋转的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向如下图。
当圆盘高速绕中心轴OO'转动时,通电直导线所受磁场力的方向是()A.竖直向上B.竖直向下C.水平向里D.水平向外,形成逆时针方向的电流,由安培定那么得圆盘转动产生的磁场垂直分量的方向竖直向上,再由左手定那么判断得通电直导线所受磁场力方向水平向里。
4.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——电磁炮,其原理如下图,把待发炮弹(导体)放置在匀强磁场中的两平行导轨上,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,你认为以下方案在理论上可行的是()A.减小电流I的值B.增大磁感应强度B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,根据动能定理得Fs=mv2,又知F=BIl,故BIls=mv2,其中B为磁感应强度,I为电流,l为平行导轨宽度,s为导轨长度,要增大v,那么需要增大I或B,A、C错误,B正确;假设改变磁感应强度B的方向,使之与炮弹前进方向平行,那么安培力为零,D错误。
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(拓展延伸)在例三中：(1)在MN的两侧延长线上分别有e、f两 点,且eM=Nf,则e、f两点的磁感应强度大小、方向关系如何? (2)导线M、N中如果为等大的同向电流,则O、a、b、c、d五个 点中,磁感应强度为零的点有哪些?
答案：(1)大小相等,方向与MN连线垂直向上 (2)O点
例四、(2013·海南高考)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘 导线搭成一等边三角形。在导线中通过的电流均为I,电流方向 如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线 上,且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强度大小
C 生磁场的磁感应强度大小为( )
A.5.0×10-5T B.1.0×10-4T C.8.66×10-5T D.7.07×10-5T
考点2 安培力、安培力的方向 Ⅰ
匀强磁场中的安培力 Ⅱ
例二、如图,长为2l的直导线折
成边长相等,夹角为60°的V形,并置于
与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感
应强度为B。当在该导线中通以电流强度
（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m1。 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___________________，并用天平 称出____________。
（2）③重新处于平衡状态 电流表的示数I 此时细沙的质量m2 ④ D的底边长度l
（3） （4）m2＞m1
磁场 专题：磁场及其对电流的作用
考点1 磁场、磁感应强度 Ⅰ 例一、在一根南北方向放置的直导线的正下方10cm处放一 个罗盘。导线没有通电时小磁针的N极指向北方;当给导线 通入电流时,发现罗盘的指针偏转一定角度。现已测出此地 的地磁场水平分量B=5.0×10-5T,通电后罗盘指针停在北偏 东60°的位置,如图所示。由此测出该通电直导线在该处产
选C。采用“转换研究对象法”
AC 分别记为B1、B2和B3。下列说法正确的是( )
A.B1=B2<B3 B.B1=B2=B3 C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外, c处磁场方向垂直于纸面向里 D.a处磁场方向垂直于纸面向外,b和 c处磁场方向垂直于纸面向里
磁场的叠加和安培定则应用的“三点注意” (1)根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向。 (2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。 (3)磁感应强度是矢量,多个通电导体产生的磁场叠加时,合磁场 的磁感应强度等于场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。
例三、(2012·大纲版全国卷)如图,两根相互平行的长直导线过纸面 上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的 电流。a、O、b在M、N的连线上,O为MN的中点,c、d位于MN的中垂 线上,且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场,
C 下列说法正确的是( )
A.O点处的磁感应强度为零 B.a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反 C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同 D.a、c两点处磁感应强度的方向不同
考点3 安培力作用下导体的平衡问题 1.安培力的大小： 计算安培力常用公式F=BIL,应用时要满足： (1)B与L垂直; (2)L是有效长度,即垂直磁感应强度 方向的长度。例如,弯曲导线的有效 长度L等于两端点所连直线的长度(如 图所示),相应的电流方向沿L由始端 流向末端。因为任意形状的闭合线圈,其有效长度为零,所以闭 合线圈通电后在匀强磁场中,受到的安培力的矢量和为零。
考点4：判断通电导体的运动情况常用方法： (1)电流元法：把整段弯曲导线分为多段直线电流元,先用左手 定则判断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,从而确定导线运动方向。 (2)特殊位置法：通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时, 判断其所受安培力的方向,从而确定其运动方向。 (3)等效法：环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可以等效成 条形磁铁或多个环形电流。然后根据同极相斥、异极相吸判断 相互作用情况。
为I的电流时,该V形通电导线受到的安培
C 力大小为( )
A.0
B.0.5的三点提醒： (1)磁感应强度由磁场本身决定,与是否放入小磁针及电流无关。 (2)磁感应强度是矢量,其方向与磁场的方向、磁感线的切向是 相同的。 (3)在空间中有多个磁场共存时,要通过矢量合成求合磁感应强 度的大小、方向。
A 某一个条件,θ角的相应变化情况是( )
A.棒中的电流变大,θ角变大 B.两悬线等长变短,θ角变小 C.金属棒质量变大,θ角变大 D.磁感应强度变大,θ角变小
【解题探究】 (1)本题中金属棒处于_平__衡__状态。 (2)试画出金属棒MN的受力分析图。 提示：
tanθ= F安 BIL。 mg mg
(4)结论法：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,反向电流互相排斥;两不平行的直线电流相 互作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势。 (5)转换研究对象法：定性分析磁体在电流磁场作用下如何运 动或运动趋势的问题时,可先分析电流在磁体磁场中所受的安 培力,然后根据牛顿第三定律,确定磁体所受电流磁场的作用力, 从而确定磁体所受合力及运动方向。
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____________，磁感应 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。
2012课标卷
23．答案：（1）连线如图所示
例六、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;当导线中有垂直纸面向外的电流时, 磁铁对斜面的压力为FN2,则下列关于压力和弹簧的伸长量的说 法中正确的是( ) A.FN1<FN2,弹簧的伸长量减小 B.FN1=FN2,弹簧的伸长量减小 C.FN1>FN2,弹簧的伸长量增大 D.FN1>FN2,弹簧的伸长量减小
2.解决安培力作用下导体平衡问题的一般思路：
(1)选取通电导体为研究对象;
关键
(2)画出垂直于导体棒的平面示意图;
(3)受力分析,特别要画准安培力的方向;
(4)根据平衡条件列出平衡方程。
(5)求解得出结论。
例五、(2012·天津高考)如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质 细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的 电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ。如果仅改变下列
2012课标卷
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。[来源: