磁场对电流的作用力典型例题
磁场对电流的作用力典型例题〔例1〕磁体的磁极周围的磁场跟电流周围的磁场，本质上是否相同？为什么？〔答〕磁体的磁极周围的磁场跟电流周围的磁场本质上是相同的．因为它们都是由于电荷的运动而产生的．前者由电荷的微观运动（即分子、原子中的电子运动形成的分子电流）所产生的；后者是由电荷的宏观定向运动所产生的．〔例2〕一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，如图所示．若带电粒子飞过小磁针上方向的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，这带电粒子可能是[ ]A．向右飞行的正离子束B．向左飞行的正离子束C．向右飞行的负离子束D．向左飞行的负离子束〔分析〕带电粒子的运动相当于有一股电流：带正电的粒子运动时，电流方向即粒子运动方向；带负电的粒子运动时，电流方向与其运动方向相反．因此，在运动的带电粒子周围空间也会形成磁场．小磁针N极向纸面内偏转，表示粒子飞行轨迹的下方区域，其磁场方向垂直纸面向内．根据安培定则，由运动粒子形成的等效电流方向应从左向右，所以可能是向右运动的正离子束或向左运动的负离子束．〔答〕A、D．〔例3〕如图所示，在水平桌面上放一条形磁铁，在磁铁的右上方固定一根通电直导线，则磁铁对桌面的作用力的情况是[ ]A．磁铁对桌面有向右的摩擦力和大于重力的压力B．磁铁对桌面有向左的摩擦力和小于重力的压力C．磁铁对桌面只有大于重力的压力D．磁铁对桌面只有小于重力的压力〔分析〕按常规思路直接分析磁铁的受力情况，问题甚至陷入困境．若以通电导线为研究对象，由安培定则可知，导线受到右向上的安培力，再根据牛顿第三定律可知磁铁将受到左向下的安培力．〔答〕A〔例4〕一个小磁针挂在大线圈内部、磁针静止时与线圈在同一平面内（图1）．当大线圈中通以图示方向电流时，则[ ]A．小磁针的N极向纸面里转B．小磁针的N极向纸面外转C．小磁针在纸面内向左摆动D．小磁针在纸面内向右摆动〔分析〕通电后，在大线圈周围产生磁场．用安培定则判定磁场方向时，可采用两种方法：（1）把大线圈分割成许多小段，每一小段圆弧导线都可以看作一小段直导线，然后用通电直导线磁场方向的判断方法．由图2可知，环绕每一小段导线的磁感线在线圈内部都垂直纸面向里，因此小磁针N极也受到指向纸面向里的力，将向里转动．（2）把这个大线圈看成单匝的螺线管，用右手握住这个线圈，即可由电流方向判知线圈内部的磁场方向垂直纸面向里（图3），因此小磁针N极也将受到指向纸面向里的力，向纸面里转动．〔答〕A．〔例5〕在图1所示通电螺线管的管口、外部中央、管内中央的a、b、c三处放置三枚可自由转动的小磁针时，画出小磁针静止时N极的指向．〔分析〕先用安培定则确定这个通电螺线管的磁感线环绕方向，然后根据通过a、b、c三处磁感线的切线方向确定磁场方向，这就是小磁针静止时N极的指向．〔答〕a、b、c三处小磁针静止时N极的指向如剖面图2中所示．〔说明〕用安培定则确定通电螺线管磁场方向，大拇指的指向表示管内磁感线的方向．定出管内磁感线的方向后，再根据磁感线是闭合曲线的特征，就可画出整个通电螺线管周围磁感线的环绕方向．〔例6〕在同一平面内有两根平行的通电导线a与b（图1），关于它们相互作用力方向的判断．正确的是[ ]A．通以同向电流时，互相吸引B．通以同向电流时，互相排斥C．通以反向电流时，互相吸引D．通以反向电流时，互相排斥〔分析〕设两导线中都通以向上的同向电流．根据安培定则，导线a中的电流产生的磁场，在其右侧都垂直纸面向内．这个磁场对通电导线b的作用力F ab的方向，由左手定则可判知，在纸面内向左．同理，导线b中的电流产生的磁场在其左侧都垂直纸面向外，它对导线a的作用力F ba的方向在纸面内向右．结果，两导线互相吸引（图2）．若其中b导线的电流反向（即两导线中通以反向电流），则a导线的右边垂直纸面向内的磁场对b导线的作用力F′ab的方向在纸面内向右；同理b导线的左边垂直纸面向内的磁场对a导线的作用力F′ba的方向在纸面内向左．结果，两导线互相排斥．（图3）〔答〕AD〔说明〕由上述分析可知，电流间的相互作用是通过磁场实现的．即〔例7〕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接触，并使它组成如图1所示的电路，当电键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〔分析〕通电后，弹簧的每一个圈都相当一个环形电流，且各圈的电流绕向相同．任取其中两圈（图2），其相邻两侧一定形成异极性，因此互相吸引（或者，也可把任意两圈的相邻各段，看作两个同向电流而相互吸引）．弹簧的各圈互相吸引后，弹簧收缩，下端脱离水银面，使电路断开．电路断开后，弹簧中的电流消失，磁场作用失去，弹簧在自身重力作用下下落．于是，电路又接通，弹簧又收缩，……．如此周而复始，形成弹簧作上下跳动．〔答〕C．〔例8〕在同一平面有四根彼此绝缘的通电直导线，如图所示，四导线中电流i l=i3＞i2＞i4，要使O点磁场增强，则应切断哪一根导线中的电流？[ ]A．切断i1 B．切断i2C．切断i3 D．切断i4〔分析〕根据场的叠加原理，O点的磁场由四根导线中的电流共同产生．由安培定则可知，直线电流i1、i2、i3在O点产生的磁感强度的方向都是垂直纸面向里，电流i4．在O点产生的磁感强度方向恰是垂直纸面向外．因此，为了使O点的磁场增强，应切断i4中的电流．〔答〕D．〔例9〕如图1所示，在光滑水平桌面上，有两根弯成直角的相同金属棒，它们一端均可绕固定转动轴O自由转动，另一端b相互接触，组成一个正方形线框，正方形每边长度均为l，匀强磁场的方向垂直桌面向下．当线框中通以图示方向的电流I时，两金属棒在b点的相互作用力为f，则此时磁感强度的大小为____．（不计电流产生的磁场）〔分析〕通电后，直角棒的每一段都受到方向垂直棒指向框内，大小相等的安培力（图2），其值为F B=IlB．取左边的一根棒oab为研究对象．其oa、ab两段所受安培力的水平分力必被右边一根ocb棒在o、b两处的水平作用力所平衡．由对称性知，a、b两处的相互作用力相等．令f0=f b=f，则〔说明〕熟悉力矩平衡的同学，可以解得更为简捷：取左边的一根棒oab为研究对象．其oa、ab两段所受安培力对转轴o的力矩应等于b点所受水平作用力对转轴的力矩．由〔例10]如图1所示，把轻质线圈用细线挂在一个固定的磁铁的N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面．当线圈内通电时，下列结论中正确的是[ ]A．电流方向如图中所示时，线圈将向左偏移B．电流方向如图中所示时，线圈将向右偏移C．电流方向与图中相反时，线圈将向左偏移D．电流方向与图中相反时，线圈将向右偏移〔分析〕线圈通电后，线圈会受到磁铁磁场的作用．根据磁铁周围磁感线的分布（图2），用左手定则可知，当线圈中通以图示方向电流时，线圈受到的力向左，被吸向磁铁；当线圈中通以与图中方向相反的电流时，线圈受到的力向右，被磁铁推斥．〔答〕A、D〔说明〕由于磁铁N极附近的磁感线是立体分布的，直接从图2用左手定则时，会感到不便确定它们的方向．为此，可改用等效方法考虑：（1）由于通电小线圈两侧呈现一定的极性，相当一根小磁铁．通以图示方向电流时，其左侧呈现S极．右侧呈现N极，如图3（a）所示．由磁极间相互作用，易知小线圈会被吸向磁铁．当电流方向相反时，则被磁铁推斥．（2）也可以把原来的磁铁看成由一个通电线圈，磁铁与小线圈的作用等效成两个通电线圈的作用．当小线圈中通以图示方向电流时，两线圈中电流同向，互相吸引，如图3（b）所示．当小线圈中电流方向相反时，两线圈中电流反向，相互排斥．〔例11〕如图1所示，在蹄形磁铁上水平放置一根直导线ab，当通以从a流向b的电流时．直导线将[ ]A．在水平面内顺时针向转动B．在水平面内逆时针向转动C．在水平面内顺时针向转动并向下运动D．在水平面内逆时针向转动并向下运动〔分析〕画出蹄形磁铁的一根磁感线如图2中曲线所示．设蹄形磁铁在a、b两处的磁感强度分别为B a、B b．由于它们与电流方向不垂直，可以把它们分别沿着电流方向和垂直电流方向分解成两个分量B ax、B ay、B bx、B by．其中，水平分量B ax、B bx对通电导线不产生作用力．竖直分量B ay对直导线的作用力方向指向纸外，B by的作用力则指向纸内．它们共同作用的结果使导线在水平面内逆时针向转动（即a端转向纸外．b端转向纸内）．转动后，原来在水平面oxy内的两个水平分量B ax、B bx不再与导线平行．它们在水平面内垂直于导线的分量B′ax、B′bx对直导线的作用力方向都向下,即沿着Z 轴方向（图3）．结果．使导线下落．〔答〕D．〔说明〕当磁场方向与电流方向不垂直时，必须对磁场进行分解，并考虑每一个分量的作用．本题空间概念强，自学中可用细铅丝、铅笔做成立体模型，比较容易得出正确判断．〔例12〕在倾角θ=30°的斜面上，固定一金属框，宽l=0.25m，接入电动势ε=12V、内阻不计的电池．垂直框面放有一根质量m=0.2kg的金属框面向上的匀强磁场中（图1）．当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？框架与棒的电阻不计，g=10m／s2．〔分析〕金属棒受到四个力作用：重力mg，垂直框面向上的支持力N，沿框面向上的安培力F，沿框面的摩擦力f．金属棒静止在框架上时，摩擦力f的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分两种情况考虑．〔解〕当变阻器R取值较大时，I较小，安培力F较小，在金属棒重力分力mgsinθ作用下使棒有沿框架下滑趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上（图2）．金属棒刚好不下滑时满足平衡条件当变阻器R取值较小时，I较大，安培力F较大，会使金属棒产生沿框面上滑趋势．因此，框架对棒的摩擦力沿框面向下（图3）．金属棒刚好不上滑时满足平衡条件所以滑动变滑器R的取值范围应为1.5Ω≤R≤4.8Ω．〔例13〕在原子反应堆中抽动液态金属等导电液时，由于不允许传动机械部分与这些流体相接触，常使用一种电磁泵．图1表示这种电磁泵的结构．将导管置于磁场中，当电流I穿过导电液体时，这种导电液体即被驱动．若导管的内截面积为a×h，磁场区域的宽度为L，磁感强度为B，液态金属穿过磁场区域的电流为I，求驱动所产生的压强差是多大？〔分析〕本题的物理情景是：当电流I通过金属液体沿图示竖直向上流动时，电流将受到磁场的作用力，磁场力的方向可以由左手定则判断（如图2所示），这个磁场力即为驱动液态金属流动的动力．〔解〕由这个驱动力而使金属液体沿流动方向两侧产生压强差△p．故有F=BIh，①联立解得△p=BI/a[ ]A．随通电导线中电流I的减小而增大B．随通电导线长度l的减小而增大C．随着I1乘积的减小而增大D．随通电导线受力F的增大而增大E．跟F、I．l的变化无关〔分析〕磁感强度是反映磁场本身特性的物理量，与磁场中是否放置通电导线以及所放置通电导线的长度l、通入的电流I、受到的磁场力F的大小、磁场中某一确定的位置上，垂直磁场放置的通电导线所受磁场力F与其I1的比值恒定，跟F、l．I的变化无关．〔答〕E．〔例15〕关于磁感强度的下列说法中，正确的是[ ]A．放在磁场中的通电导线，电流越大，受到的磁场力也越大，表示该处的磁感强度越大B．磁感线的指向就是磁感强度的方向C．垂直磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感强度方向D．磁感强度的大小、方向与放入磁场的通电导线的电流大小、导线长度、导线取向等均无关〔分析〕磁感强度是反映磁场特性的量，由磁场本身决定，与放入磁场中的通电导线的电流强度、导线长度、取向、受力大小等均无关．A错，D正确．磁感强度的方向应是磁感线的切线方向，而不是磁感线的指向．B错．根据左手定则，磁感强度的方向与导线中电流方向，导线的受力方向所组成的平面垂直，受力方向不是磁感强度的方向．C错．〔答〕D．〔例16〕用一根长l的导线组成一个怎样的线圈，如何放置，在磁感强度一定的磁场中可使穿过该线圈的磁通量最大？〔分析〕可根据磁通量的计算公式和几何图形中周长与面积的关系得出．根据磁通公式φ=BS．当B一定时，S越大，磁通φ也越大．因为在一定周长的几何图形中，圆的面积最大，所以应把这根导线绕成单匝的圆线圈．由这个圆线圈应垂直磁场放置，得到的最大磁通量为〔例17〕一个单匝矩形线圈abcd，边长ab=30cm，bc=20cm，如图所示放在oxyz 直角坐标内，线圈平面垂直oxy平面，与ox轴，oy轴的夹角分别为α=30°，β=60°．匀强磁场的磁感强度B=10-2T．试计算当磁场方向分别沿ox、oy、oz 方向时，穿过线圈的磁通量各为多少？〔分析〕匀强磁场中穿过垂直于磁场方向、面积为S的磁通量为φ=BS．题中磁场沿ox、oy、oz方向时，需先找出矩形线圈在垂直于磁场方向上的投影面积，就可直接用上述公式计算．〔解答〕矩形线圈的面积S＝ab×bc＝0.30×0.20m2＝6×10-2m2．它在垂直于三根坐标轴上的投影面积的大小分别为当磁感强度B沿ox方向时穿过线圈的磁通量φ=BS x=10-2×3×10-2Wb=3×10-4Wb．当磁感强度B沿oy方向时穿过线圈的磁通量当磁感强度B沿oz方向时穿过线圈的磁通量φz=BS z=0．。
微专题—磁场对电流的作用力(安培力)习题选编 含答案
微专题—磁场对电流的作用力（安培力）习题选编一、单项选择题1．如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂，处于垂直纸面水平向里的匀强磁场中，棒中通有由M到N的恒定电流I，细线的拉力不为零，两细线竖直。
现将匀强磁场磁感应强度B大小保持不变，方向缓慢地转过90°变为竖直向下，在这个过程中（）A．细线向纸面内偏转，其中的拉力一直增大B．细线向纸面外偏转，其中的拉力一直增大C．细线向纸面内偏转，其中的拉力先增大后减小D．细线向纸面外偏转，其中的拉力先增大后减小2．如图所示，金属杆MN用两根绝缘细线悬于天花板的O、O′点杆中通有垂直于纸面向里的恒定电流空间有竖直向上的匀强磁场，杆静止时处于水平，悬线与竖直方向的夹角为θ，若将磁场在竖直面内沿逆时针方向缓慢转过90°，在转动过程中通过改变磁场磁感应强度大小保持悬线与竖直方向的夹角不变，则在转动过程中，磁场的磁感应强度大小的变化情况是（）A．一直减小B．一直增大C．先减小后增大D．先增大后减小3．如图，将三根长度、电阻都相同的导体棒首尾相接，构成一闭合的等边三角形线框，a、b、c为三个顶点，匀强磁场垂直于线框平面。
用导线将a、c两点接入电流恒定的电路中，以下说法正确的是（）A．线框所受安培力为0B．ac边与ab边所受安培力的大小相等C．ac边所受安培力是ab边所受安培力的2倍D．ac边所受安培力与ab、bc边所受安培力的合力大小相等4．长为L的通电直导线放在倾角为θ的光滑斜面上，并处在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，当B方向垂直斜面向上，电流为I1时导体处于平衡状态；当B方向改为竖赢向上，电流为I2时导体处于平衡状态．则电流强度比值12II为（）A．sinθB．1sinθC．cosθD．1cosθ5．如图所示，一根长为L的金属细杆通有电流时，水平静止在倾角为θ的光滑绝缘固定斜面上。
斜面处在方向竖直向上、磁感应强度大小为B匀强磁场中。
初三物理磁场对电流的作用力试题
初三物理磁场对电流的作用力试题1.通电导线放置在磁场中(如图所示)，受到磁场作用力的是( )【答案】ACD【解析】首先根据安培定则判断通电螺线管在A处产生的磁场方向，再根据左手定则判断通电直导线A受到的磁场的作用力的方向．通电导线放置在磁场中，当导线与磁感线方向一致时导线不受力，故不选B。
答案为：ACD【考点】通电直导线和通电螺线管周围的磁场。
点评：本题考查安培定则和左手定则综合应用的能力，对于几种定则关键要搞清两点：一是何时用；二是怎样用．2.要改变通电导体在磁场中的受力方向，可以采取的方法是( )A．同时改变导体中的电流方向和磁感线方向B．保持磁感线方向不变，只改变导体中的电流方向C．保持导体中的电流方向不变，只改变磁感线的方向D．以上方法都可以【答案】BC【解析】通电导体在磁场中受力的方向与磁场的方向和电流的方向有关，其中一个方向变化、受力方向变化，如果两个因素同时变化，导体受力的方向将不变．同时改变通电电流的方向和磁场方向，相当于改变了两次受力的方向，最终的结果仍为不变，故A错；通电导体在磁场中受力的方向与磁场的方向和电流的方向有关，只改变导体中电流方向或只改变磁场方向，通电导体在磁场中受力的方向会改变，故B正确；保持导体中的电流方向不变，只改变磁感线的方向，通电导体在磁场中受力的方向会改变，故C 正确；故选 BC．【考点】磁场对通电导线的作用。
点评：明确通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向（磁感线方向）有关，若两个因素同时改变，受力方向不改变，易错点！3.一个矩形线圈悬挂在磁场中，通电后不发生偏转，这可能是因为( )A．线圈中电流的方向不合适B．线圈平面和磁感线平行C．线圈平面和磁感线垂直D．线圈上没有安装换向器【答案】C【解析】电动机的原理是利用了通电线圈在磁场中受力转动，当电动机不转动时，一般的情况有以下几种：①启动时，线圈正好处于平衡位置；②电路接触不良或电路中的电流过小；③磁铁磁性较弱或没有了磁性．④摩擦较大．一个矩形线圈悬挂在磁场中，通电后不发生偏转，这可能是因为线圈平面和磁感线垂直，线圈各边受力平衡，处于平衡位置。
高三物理磁场对电流的作用试题答案及解析
高三物理磁场对电流的作用试题答案及解析1.如图，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘。
当MN中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向A．向左B．向右C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里【答案】B【解析】当MN中电流突然减小时，单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小，根据楞次定律，单匝矩形线圈abcd中产生的感应电流方向顺时针方向，由左手定则可知，线圈所受安培力的合力方向向右，选项B正确。
2.半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图所示．则（）A．θ＝0时，杆产生的电动势为2BavB．θ＝时，杆产生的电动势为 BavC．θ＝0时，杆受的安培力大小为D．θ＝时，杆受的安培力大小为【答案】AD【解析】由图知，当θ＝0时，根据E=BLv可求杆产生的电动势为2Bav，故A正确；当θ＝时，，电流，杆产生的电动势为Bav，由B错误；θ＝0时，回路总电阻R=（2+π）aR所以杆受的培力，所以C错误；θ＝时，回路总电阻，所以杆受的安培力，故D正确。
【考点】本题考查电磁感应3.两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。
将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示。
除电阻R外其余电阻不计。
现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放。
则A．释放瞬间金属棒的加速度小于重力加速度gB．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为b→aC．金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为D．电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少【答案】BC【解析】A、金属棒释放瞬间，速度为零，感应电流为零，由于弹簧处于原长状态，因此金属棒只受重力作用，故其加速度的大小为g，故A错误；B、根据右手定责可知，金属棒向下运动时，流过电阻R电流方向为b→a，故B正确；C、当金属棒的速度为v时，E=BLv，安培力大小为：F＝BIL＝，故C正确；D、当金属棒下落到最底端时，重力势能转化为弹性势能和焦耳热，所以电阻R上产生的总热量小于金属棒重力势能的减少，故D错误．故选AC．【考点】右手定则；安培力的计算。
通电导线在磁场中受到的力知识点及经典习题
通电导线在磁场中受到的力知识点及经典习题通电导线在磁场中受到的力1.安培力（1）磁场对电流的作用力叫做安培力。
左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，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）大小计算：当L∥B时，F=0当L⊥B时，F=BIL（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．（3）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）2.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习题：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.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 ．BIdcos θC ．BId/sin θD ．BIdsin θ7.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 8.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9.两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ABB ．顺时针方向转动，同时靠近导线ABC ．逆时针方向转动，同时远离导线ABD ．顺时针方向转动，同时远离导线AB10.如图所示，长直导线通电为I 1，通过通以电流I 2环的中心且垂直环平面，当通以图示方向的电流I 1、I 2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 11.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12.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。
微专题45 磁场对电流的作用力-高二物理(人教版选修3-1)(解析版)
微专题45 磁场对电流的作用力考点1 含安培力的图像问题1.在磁场中的某一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直．先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样，下列几幅图象表示的是导线受的力F与通过的电流I的关系．a、b分别代表一组F、I的数据．下列图中正确的是()A．B．C．D．【答案】C【解析】在匀强磁场中，当电流方向与磁场垂直时所受安培力为：F＝BIL，由于磁感应强度B和导线长度L不变，因此F与I的关系图象为过原点的直线，故C正确，A、B、D错误．故选C.2.（多选）如图甲所示，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()A．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【答案】ABC【解析】由左手定则可知，金属棒一开始向右做匀加速运动，当电流反向以后，金属棒开始做匀减速运动，经过一个周期速度变为0，然后重复上述运动，所以选项A、B正确；安培力F＝BIL，由图象可知前半个周期安培力水平向右，后半个周期安培力水平向左，不断重复，选项C正确；一个周期内，金属棒初、末速度相同，由动能定理可知安培力在一个周期内不做功，选项D错误．3.（多选）如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直的平行导轨AB、CD，导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现从t＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流与时间成正比，即I＝kt，其中k为恒量．若金属棒与导轨始终垂直，则表示棒所受的安培力F和摩擦力F f随时间变化的四幅图中，正确的是()A．B．C．D．【答案】BC【解析】对导体棒受力分析，由左手定则知安培力垂直导轨向里，大小为F＝BIL＝kBLt，则安培力随时间均匀增大，选项A错误，选项B正确．导体棒所受支持力F N＝F，竖直方向受重力和摩擦力，F fmax＝μF N＝kμBLt随时间均匀增大，开始时mg>F fmax，棒加速下滑，F f滑＝μF N＝kμBLt；当mg≤F fmax 后，棒减速运动；当速度减为零后棒将静止，此时F f静＝mg不变，故棒先受到滑动摩擦力均匀增大，后突变为静摩擦力恒定不变，选项C正确，选项D错误．故选B、C.4.（多选）如图甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M指向N，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t＝0时导线恰好静止，若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是()A．在最初的一个周期内，导线在导轨上往复运动B．在最初的一个周期内，导线一直向左运动C．在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小D．在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小【答案】AD【解析】当t＝0时，由左手定则可知，MN受到向右的作用力，根据F安＝BLI，由于B最大，故此时的安培力最大，则MN的加速度最大，随着时间的延长，磁感应强度B减小，故加速度减小，而MN的速度在增大，当B＝0时，加速度为0，速度最大，当B反向时，安培力也会反向，则加速度也反向，MN做减速运动，到半个周期时，MN减速到0，此时的加速度反向最大，然后MN再反向运动，到一个周期时MN又回到原出发的位置，故在最初的一个周期内，导线在导轨上往复运动，选项A正确，B错误；在最初的半个周期内，导线的加速度先减小后增大，而其速度则是先增大后减小，故选项C错误，D正确．考点2 含安培力的综合计算5.（多选）如图所示，一个半径为R的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交，环上各点的磁感应强度B大小相等，方向均与环面轴线方向成θ角（环面轴线为竖直方向）．若导线环上载有如图所示的恒定电流I，则下列说法正确的是（）A．导电圆环所受安培力方向竖直向下B．导电圆环所受安培力方向竖直向上C．导电圆环所受安培力的大小为D．导电圆环所受安培力的大小为【答案】BD【解析】把磁感应强度分解为水平分量与竖直分量，竖直方向的磁场对环形电流的安培力为零，由左手定则可知，水平方向的磁场对电流的安培力竖直向上，即导电圆环所受安培力竖直向上，故A 错误，B正确；把磁感应强度分解为水平分量与竖直分量，竖直方向的磁场对环形电流的安培力为零，那么水平磁场对电流的安培力F=B水平I•2πR=2πBIRsinθ，故C错误，D正确.6.（多选）如图所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为B=0.1T，玻璃皿的横截面的半径为a=0.05m，电源的电动势为E=3V，内阻r=0.1Ω，限流电阻R0=4.9Ω，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R=0.9Ω，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数为1.5V，则A．由上往下看，液体做逆时针旋转B．液体所受的安培力大小为1.5×10-3NC．闭合开关后，液体热功率为0.81WD．闭合开关10s，液体具有的动能是3.69J【答案】ABD【解析】由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；器皿所在处的磁场竖直向上，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A正确；电压表的示数为 1.5V，则根据闭合电路的欧姆定律：，所以电路中的电流值：，液体所受的安培力大小为：，故B正确；玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为，则液体热功率为，故C错误；10s末液体的动能等于安培力对液体做的功，通过玻璃皿的电流的功率：，所以闭合开关10s，液体具有的动能是：，故D正确.7.（多选）光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L＝20cm的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m＝60g、电阻R＝1Ω、长为L的导体棒ab，用长也为L的绝缘细线悬挂，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T，当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时，细线与垂直方向成θ＝53°角，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态，导轨电阻不计，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10m/s2，则()A．磁场方向一定竖直向下B．电源电动势E＝3.0VC．导体棒在摆动过程中所受安培力F＝3N D．导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048J 【答案】AB【解析】当开关S闭合时，导体棒向右摆动，说明其所受安培力水平向右，由左手定则可知，磁场方向竖直向下，故A正确；设电路中电流为I，电源的电动势为E，则根据动能定理得：mgL(1－cos53°)＝FL sin53°，解得安培力F＝0.3N由F＝BIL＝BL，得E＝3V，故B正确，C错误．导体棒在摆动过程中电源提供的电能包括E′＝mgL(1－cos53°)＝0.06×10×0.2×0.4J＝0.048J和焦耳热，故D错误．8.如图所示，两根倾斜直金属导轨MN、PQ平行放置，它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角θ＝37°，两轨道之间的距离L＝0.50m．一根质量m＝0.20kg的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于与ab棒垂直的匀强磁场中．在导轨的上端接有电动势E＝36V、内阻r＝1.6Ω的直流电源和电阻箱R.已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，重力加速度g＝10m/s2.(1)若金属杆ab和导轨之间的摩擦可忽略不计，当电阻箱接入电路中的电阻R1＝2.0Ω时，金属杆ab 静止在轨道上．①如果磁场方向竖直向下，求满足条件的磁感应强度的大小；②如果磁场的方向可以随意调整，求满足条件的磁感应强度的最小值及方向；(2)如果金属杆ab和导轨之间的摩擦不可忽略，整套装置处于垂直于轨道平面斜向下、磁感应强度大小B＝0.40T的匀强磁场中，当电阻箱接入电路中的电阻值R2＝3.4Ω时，金属杆ab仍保持静止，求此时金属杆ab受到的摩擦力F f大小及方向．【答案】(1)①0.30T②0.24T垂直于轨道平面斜向下(2)0.24N沿轨道平面向下【解析】(1)①设通过金属杆ab的电流为I1，根据闭合电路欧姆定律可知：I1＝E/(R1＋r)设磁感应强度为B1，由安培定则可知金属杆ab所受安培力沿水平方向，金属杆ab受力如图所示．对金属杆ab，根据共点力平衡条件有：B1I1L＝mg tanθ解得：B1＝＝0.30T②根据共点力平衡条件可知，最小的安培力方向应沿导轨平面向上，金属杆ab受力如图所示．设磁感应强度的最小值为B2，对金属杆ab，根据共点力平衡条件有：B2I1L＝mg sinθ解得：B2＝＝0.24T根据左手定则可判断出，此时磁场的方向应垂直于轨道平面斜向下．(2)设通过金属杆ab的电流为I2，根据闭合电路欧姆定律可知：I2＝E/(R2＋r)假设金属杆ab受到的摩擦力方向沿轨道平面向下，根据共点力平衡条件有：BI2L＝mg sinθ＋F f解得：F f＝0.24N结果为正，说明假设成立，摩擦力方向沿轨道平面向下．9.如图，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连．两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平．右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上．已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑．求(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；(2)金属棒运动速度的大小．【答案】(1)mg(sinθ－3μcosθ)(2)(sinθ－3μcosθ)【解析】(1)设导线的张力的大小为F T，右斜面对ab棒的支持力的大小为F N1，作用在ab棒上的安培力的大小为F，左斜面对cd棒的支持力大小为F N2.对于ab棒，由力的平衡条件得2mg sinθ＝μF N1＋F T＋F①F N1＝2mg cosθ②对于cd棒，同理有mg sinθ＋μF N2＝F T③F N2＝mg cosθ④联立①②③④式得F＝mg(sinθ－3μcosθ)⑤(2)由安培力公式得F＝BIL⑥这里I是回路abdca中的感应电流．ab棒上的感应电动势为E＝BLv⑦式中，v是ab棒下滑速度的大小．由欧姆定律得I＝⑧联立⑤⑥⑦⑧式得v＝(sinθ－3μcosθ)⑨考点3 带电粒子在交变电场中的运动10.某一空间存在着强度不变、方向随时间周期变化的匀强磁场，如图甲所示，规定垂直纸面向里的磁场方向为正方向，为了使静置该磁场中的带正电的粒子能做横“∞”字曲线运动且逆时针方向通过efab(轨迹如图乙)，已知磁场变化周期T等于粒子完成一次“∞”字的时间，则可行的办法是(粒子只受磁场力作用，其他力不计)()A．若粒子初始位置在a处，t＝T时给粒子一个沿切线方向水平向右的初速度B．若粒子初始位置在f处，t＝T时给粒子一个沿切线方向竖直向下的初速度C．若粒子初始位置在e处，t＝T时给粒子一个沿切线方向水平向左的初速度D．若粒子初始位置在d处，t＝T时给粒子一个沿切线方向竖直向上的初速度【答案】A【解析】A、若粒子初始位置在a处，t＝T时给粒子一个沿切线方向水平向右的初速度，此时磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则判断可知，洛伦兹力向上，沿逆时针方向从a运动到b，时间后磁场方向变为垂直纸面向外，洛伦兹力方向向右，经过沿bcd圆周运动一周回到b，此时磁场方向向里，粒子沿bfg圆弧运动时间，恰好回到a点，接着周而复始，故粒子能做横“∞”字曲线运动且逆时针方向通过efab.故A正确．B、若粒子初始位置在f处，t＝T时给粒子一个沿切线方向竖直向下的初速度，此时磁场方向垂直纸面向外，粒子受到的洛伦兹力向左，粒子顺时针圆周运动一周，所用时间为，磁场方向变为垂直纸面向里，再沿逆时针方向运动一周，故粒子能做横“∞”字曲线运动，但沿顺时针方向通过efab，不符合题意，故B错误．C、同理分析可知，若粒子初始位置在e处，t＝T时给粒子一个沿切线方向水平向左的初速度，粒子能做横“∞”字曲线运动，但沿顺时针方向通过efab，不符合题意，故C错误．D、若粒子初始位置在d处，t＝T时给粒子一个沿切线方向竖直向上的初速度，同理分析可知，粒子先沿逆时针方向运动一周，再沿顺时针方向一周，但不可能通过efab，故D错误．11.如图甲所示，M、N是宽为d的两竖直线，其间存在垂直纸面方向的磁场(未画出)，磁感应强度随时间按图乙所示规律变化(垂直纸面向外为正，T0为已知)，现有一个质量为m、电荷量为＋q的离子在t＝0时从直线M上的O点沿着OM线射入磁场，离子重力不计，离子恰好不能从右边界穿出且在2T0时恰好返回左边界M，则图乙中磁感应强度B0的大小和离子的初速度v0分别为()A．B0＝，v0＝B．B0＝，v0＝C．B0＝，v0＝D．B0＝，v0＝【答案】B【解析】根据题意，根据带电离子在磁场中运动的过程的分析，洛伦兹力不做功，根据qv0B＝m得r＝，磁场虽然方向改变但大小不变，所以半径不变，由以上分析知，MN之间距离d＝4r，由以上分析知带电粒子匀速圆周运动一个周期的时间T等于磁感应强度随时间变化的周期T0，即T＝T0①带电粒子圆周运动的周期公式T＝②联立①②式得T0＝，解得B0＝③MN之间的距离d＝4r即r＝④带电粒子圆周运动的半径公式r＝⑤联立③④⑤得v0＝故选：B12.空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场，其方向随时间做周期性变化，磁感应强度B随时间t变化的图象如图所示．规定B＞0时，磁场的方向穿出纸面．一电荷量q＝5π×10－7C、质量m＝5×10－10kg 的带电粒子，位于某点O处，在t＝0时以初速度v0＝πm/s沿某方向开始运动．不计重力的作用，不计磁场的变化可能产生的一切其他影响．则在磁场变化N个(N为整数)周期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于()A．πm/s B．m/s C．2m/s D．2m/s【答案】C【解析】根据洛伦兹力提供向心力则有qvB＝m，即.可知该粒子周期T＝0.02s，半径r＝0.01m．作出粒子的轨迹示意图如图所示，所以在磁场变化N个(N为整数)周期的时间内，由平均速度的定义式＝＝＝m/s＝2m/s，即C选项正确．13.(多选)如图甲所示，在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场，电场的方向水平向右(图甲中由B到C)，场强大小随时间变化情况如图乙所示；磁感应强度方向垂直于纸面、大小随时间变化情况如图丙所示．在t＝1s时，从A点沿AB方向(垂直于BC)以初速度v0射出第一个粒子，并在此之后，每隔2s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出，并恰好均能击中C点，若AB＝BC＝l，且粒子由A运动到C的运动时间小于1s．不计重力和空气阻力，对于各粒子由A运动到C的过程中，以下说法正确的是()A．电场强度E0和磁感应强度B0的大小之比为3v0∶1B．第一个粒子和第二个粒子运动的加速度大小之比为1∶2C．第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比为π∶ 2D．第一个粒子和第二个粒子通过C的动能之比为1∶5【答案】BCD【解析】A、在t＝1s时，空间区域存在匀强磁场，粒子做匀速圆周运动，如图所示；由牛顿第二定律得：qv0B0＝，粒子的轨道半径，R＝l，则：B0＝；带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，竖直方向：l＝v0t，水平方向：l＝at2＝t2，E0＝，则：＝，故A错误；B、第一个粒子和第二个粒子运动的加速度大小之比：＝＝，故B正确；C、第一个粒子的运动时间：t1＝T＝，第二个粒子的运动时间：t2＝，第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比t1∶t2＝π∶2，故C正确；D、第二个粒子，由动能定理得：qE0l＝E k2－mv，E k2＝mv，第一个粒子的动能E k1＝mv，第一个粒子和第二个粒子通过C的动能之比为1∶5，故D正确，故选B、C、D.14.如图甲所示，在光滑绝缘水平桌面内建立xoy坐标系，在第Ⅱ象限内有平行于桌面的匀强电场，场强方向与x轴负方向的夹角θ=45°．在第Ⅲ象限垂直于桌面放置两块相互平行的平板C1、C2，两板间距为d1=0.6m，板间有竖直向上的匀强磁场，两板右端在y轴上，板C1与x轴重合，在其左端紧贴桌面有一小孔M，小孔M离坐标原点O的距离为L=0.72m．在第Ⅳ象限垂直于x轴放置一块平行y轴且沿y轴负向足够长的竖直平板C3，平板C3在x轴上垂足为Q，垂足Q与原点O相距d 2=0.18m．现将一带负电的小球从桌面上的P点以初速度=4m/s垂直于电场方向射出，刚好垂直于x轴穿过C1板上的M孔，进入磁场区域．已知小球可视为质点，小球的比荷=20C/kg，P点与小孔M在垂直于电场方向上的距离为s=m，不考虑空气阻力．求：（1）匀强电场的场强大小；（2）要使带电小球无碰撞地穿出磁场并打到平板C3上，求磁感应强度的取值范围；（3）若t=0时刻小球从M点进入磁场，磁场的磁感应强度如乙图随时间呈周期性变化（取垂直直面向外为磁场正方向），求小球从M点到打在平板C3上所用的时间．（计算结果保留两位小数）【答案】（1）N/C（2）T≤B≤1T（3）0.15s【解析】（1）小球在第Ⅱ象限内做类平抛运动有：由牛顿第二定律有：代入数据解得：.（2）设小球通过M点时的速度为，由类平抛运动规律：==8m/s；．小球垂直磁场方向进入两板间做匀速圆周运动，轨迹如图，由牛顿第二定律有：，得：B=小球刚好能打到Q点时磁感应强度最强设为B1．此时小球的轨迹半径为R1如图所示，由几何关系有：代入数据解得：B1=1T．小球刚好不与C2板相碰时磁感应强度最小设为B2，此时粒子的轨迹半径为R2由几何关系有：R2=d1，代入数据解得：B2=T；综合得磁感应强度的取值范围：T≤B≤1T．（3）小球进入磁场做匀速圆周运动，设半径为，周期为T；由周期公式可得：解得：解得：由磁场周期T0=分析知小球在磁场中运动的轨迹如图，一个磁场周期内小球在x轴方向的位移为3r=0.54mL﹣3r=0.18m即：小球刚好垂直y轴方向离开磁场则在磁场中运动的时间t1===0.13s离开磁场到打在平板C3上所用的时间t2==0.02s小球从M点到打在平板C3上所用总时间t=t1+t2=（0.02+0.13）s=0.15s15.如图甲所示为电视机中的显像管的原理示意图，电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子，这些电子再经加速电场加速后，从O点进入由磁偏转线圈产生的偏转磁场中，经过偏转磁场后打到荧光屏MN上，使荧光屏发出荧光形成图象，不计逸出的电子的初速度和重力．已知电子的质量为m、电荷量为e，加速电场的电压为U，偏转线圈产生的磁场分布在边长为l的正方形abcd区域内，磁场方向垂直纸面，且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示．在每个周期内磁感应强度都是从－B0均匀变化到B0.磁场区域的左边界的中点与O点重合，ab边与OO′平行，右边界bc与荧光屏之间的距离为s.由于磁场区域较小，且电子运动的速度很大，所以在每个电子通过磁场区域的过程中，可认为磁感应强度不变，即为匀强磁场，不计电子之间的相互作用．(1)求电子射出电场时的速度大小．(2)为使所有的电子都能从磁场的bc边射出，求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值．(3)所有的电子都能从磁场的bc边射出时，荧光屏上亮线的最大长度是多少？【答案】(1)v＝(2)·(3)s＋l【解析】(1)当偏转线圈产生磁场的磁感应强度最大为B0时，电子恰好从b点射出．电子先经过加速电场加速，由动能定理：eU＝mv2－0，解得：v＝；(2)电子在磁场中发生偏转，洛伦兹力提供圆周运动向心力，有：B0ev＝m，由几何关系可知，此时电子做圆周运动的半径为：R＝l则偏转线圈产生磁场的最大磁感应强度：B0＝＝·；(3)电子从偏转磁场射出后做匀速直线运动，当它恰好从b点射出时，对应屏幕上的亮点离O′最远．此时，电子的速度偏转角满足：sin＝，所以电子在荧光屏上亮线的最大长度：X＝2s tanφ＋l＝s＋l考点4 动态圆问题16.如图，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里．许多质量为m带电量为＋q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O 射入磁场区域．不计重力，不计粒子间的相互影响．下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中R＝.哪个图是正确的()A．B．C．D．【答案】A【解析】据题：所有粒子的速率相等，由R＝可知所有粒子在磁场中圆周运动半径相同，由图可知，由O点射入水平向右的粒子恰好应为最右端边界，MO＝2r＝2R；随着粒子的速度方向偏转，粒子转动的轨迹圆可认为是以O点为圆心以2R为半径转动；则可得出符合题意的范围应为A；故A正确．17.如图所示，在直角坐标系xOy中，x轴上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向外．许多质量为m、电荷量为＋q的粒子，以相同的速率v沿纸面内，由x轴负方向与y 轴正方向之间各个方向从原点O射入磁场区域．不计重力及粒子间的相互作用．下列图中阴影部分表示带电粒子在磁场中可能经过的区域，其中R＝，正确的图是()A．B．C．D．【答案】D【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，以x轴为边界的磁场，粒子从x轴进入磁场后在离开，速度v与x轴的夹角相同，根据左手定则和R＝，知沿x轴负轴的刚好进入磁场做一个圆周，沿y轴进入的刚好转半个周期，如图，在两图形的相交的部分是粒子不经过的地方，故D正确；18.如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B＝0.60T，磁场内有一块平面感光板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离l＝16cm处，有一个点状的α粒子放射源S，它向各个方向发射α粒子，α粒子的速度都是v＝3.0×106m/s，已知α粒子的电荷与质量之比＝5.0×107C/kg，现只考虑在图纸平面中运动的α粒子，求ab上被α粒子打中的区域的长度．【答案】20cm【解析】α粒子带正电，故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动，用R表示轨道半径，由qvB＝代入数值得R＝10cm因不同方向发射的α粒子的圆轨迹都过S，且2R>l>R.由此可知，某一圆轨迹在图中N左侧与ab相切，则此切点P1就是α粒子能打中的左侧最远点．为定出P1点的位置，可作平行于ab的直线cd，cd到ab的距离为R，以S为圆心，R为半径，作弧交cd于Q点，过Q作ab的垂线，它与ab的交点即为P1，NP1＝再考虑N的右侧．任何α粒子在运动中离S的距离不可能超过2R，以2R为半径、S为圆心作圆，交ab于N右侧的P2点，此即右侧能打到的最远点．由图中几何关系得NP2＝所求长度为P1P2＝NP1＋NP2代入数值得P1P2＝20cm考点5 粒子运动轨迹的判断19.如下图所示，矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧．这些粒子的质量、电荷量以及速度大小如下表所示．由以上信息可知，从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为()A．3、5、4 B．4、2、5 C．5、3、2 D．2、4、5【答案】D【解析】根据左手定则可知a、b带同种电荷，c所带电荷与a、b电性相反，粒子运动的轨道半径r ＝∝，而由题图可知，半径最大的粒子有两个，b是其中之一，a和c两粒子的半径相等，其大小处于中间值，因此分析表中数据并结合粒子电性的限制可知，半径最大的粒子的编号为3和4，半径最小的粒子的编号为1，半径处于中间的粒子的编号为2和5.又据题图可知有3种粒子的电性相同(包括a、b)，另两种粒子的电性也相同(包括c)，但与前3种的电性相反，综合以上情况可知，只有选项D正确．20.(多选)如图所示，MN是一荧光屏，当带电粒子打到荧光屏上时，荧光屏能够发光．MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．P为屏上的一小孔，PQ与MN垂直．一群质量为m、带电荷量都为q的正粒子(不计重力)，以相同的速率v，从小孔P处沿垂直于磁场且与PQ 夹角为θ的范围内向各个方向射入磁场区域，不计粒子间的相互作用．则以下说法正确的是()。
磁场对电流的作用力的原理
磁场对电流的作用力的原理课前预习一、安培力1．磁场对通电导线的作用力叫作___○1____．2.大小：（1）当导线与匀强磁场方向________○2_____时，安培力最大为f=_____○3_____.（2）当导线与坯强磁场方向_____○4________时，安培力最轻为f=____○5______.(3) 当导线与匀强磁场方向斜交时，所受安培力介于___○6___和__○7______之间。
3．方向：左手定则：抬起左手，并使大拇指跟其余四个手指__○8____，并且都跟手掌在___○9___，把头放进磁场中，使磁感线___○10____，并使抬起的四指指向_○11___的方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的__○12___方向．二、磁电式电流表1.磁电式电流表主要由___○13____、____○14___、____○15____、____○16_____、_____○17_____形成.2．蹄形磁铁的磁场的方向总是沿着径向均匀地分布的，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的，这样不管线圈转到什么位置，线圈平面总是跟它所在位置的磁感线平行，i与指针偏角θ成正比，i越大指针偏角越大，因而电流表可以量出电流i的大小，且刻度是均匀的，当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针偏转方向也随着改变，又可知道被测电流的方向。
3、磁电式仪表的优点就是____○18________,可以测较弱的电流，缺点就是绕制线圈的导线很粗，容许通过的电流较弱。
课前预习答案○1安培力○2横向○3bil○4平行○50○60○7bil○8横向○9同一个平面内○10横向穿抓起心○11电流○12受力○13蹄形磁铁○14 铁芯○15拖在线框上的线圈○16螺旋弹簧○17指针○18灵敏度低重难点解读一、对安培力的重新认识1、安培力的性质：安培力就是磁场对电流的作用力，就是一种性质力。
2、安培力的作用点：安培力就是导体中通存有电流而受的力，与导体的中心边线毫无关系，因此安培力的作用点在导体的几何中心上，这是因为电流始终穿过导体的所有部分。
教科版物理九年级上册一课一练8.2.磁场对电流的作用(word版,含答案解析)
教科版物理九年级上册8.2.磁场对电流的作用一、单项选择题（共15小题；共45分）1. 一台直流电动机模型通电后不转动，但用手轻轻拨动一下就转动起来了，出现这种情况的可能原因是A. 换向器与电刷接触不良B. 轴与轴架间摩擦力太大C. 线圈中的电流太小D. 线圈内部断路2. 对于图中所示的四幅图，以下说法正确的是A. 甲图中通电导线周围存在着磁场，如果将小磁针移走，该磁场将消失B. 乙图中撤去玻璃板后二氧化氮气体和空气会混在一起，是因为分子间存在引力C. 丙图中活塞向下运动是汽油机的做功冲程D. 丁图中闭合开关，保持电流方向不变，对调磁体的、极，导体的运动方向改变3. 如图所示的用电器中，工作时将电能转化为机械能的是A. B.C. D.4. 我国未来的航母将采用自行研制的电磁弹射器，如图所示，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，即可受到强大的推力，下列实验中，与电磁弹射器工作原理一致的是A. B.C. D.5. 年月日是我国海军建军周年，电磁炮测试船再次出发，对外展示出中国不凡的军事实力。
电磁炮是一种先进的装备，它是利用磁场对通电导体作用的原理，对金属炮弹进行加速，具有速度快、命中率高等特点。
以下选项中与电磁炮的工作原理相同的是A. B.C. D.6. 直流电动机中换向器的作用是A. 自动改变磁场的极和极B. 自动改变线圈中的电流方向C. 自动改变线圈中的电流方向，也能改变磁场的极和极D. 以上说法都不对7. 同学在制作简易（直流）电动机的过程中，若要改变电动机的转动方向，可以A. 将电源的正负极对调B. 改变通电电流的大小C. 换用磁性更强的磁铁D. 增加电动机的线圈匝数8. 小乐在研究“磁场对通电导体作用”时采用如图所示实验，通电后发现导体棒向右摆动，要使通电导体棒的悬线向右的摆角增大。
以下操作中可行的是A. 增大导体棒中的电流B. 减少磁铁的数量C. 颠倒磁铁磁极的上下位置D. 改变导体棒中的电流方向9. 在安装直流电动机模型时，通过改变下列哪个因素，可以改变直流电动机转动的方向A. 电流的大小B. 电流的方向C. 磁体磁性的强弱D. 电源电压的大小10. 如图所示，通电导线、固定不动，左磁体对的作用力为，右磁体对的作用力为，下列说法正确的是A. B.C. D.11. 如图所示，通电线圈在磁场中受力开始转动。
微专题—磁场对电流的作用力(安培力)习题选编 包含答案
微专题—磁场对电流的作用力（安培力）习题选编一、单项选择题1．如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂，处于垂直纸面水平向里的匀强磁场中，棒中通有由M到N的恒定电流I，细线的拉力不为零，两细线竖直。
现将匀强磁场磁感应强度B大小保持不变，方向缓慢地转过90°变为竖直向下，在这个过程中（）A．细线向纸面内偏转，其中的拉力一直增大B．细线向纸面外偏转，其中的拉力一直增大C．细线向纸面内偏转，其中的拉力先增大后减小D．细线向纸面外偏转，其中的拉力先增大后减小2．如图所示，金属杆MN用两根绝缘细线悬于天花板的O、O′点杆中通有垂直于纸面向里的恒定电流空间有竖直向上的匀强磁场，杆静止时处于水平，悬线与竖直方向的夹角为θ，若将磁场在竖直面内沿逆时针方向缓慢转过90°，在转动过程中通过改变磁场磁感应强度大小保持悬线与竖直方向的夹角不变，则在转动过程中，磁场的磁感应强度大小的变化情况是（）A．一直减小B．一直增大C．先减小后增大D．先增大后减小3．如图，将三根长度、电阻都相同的导体棒首尾相接，构成一闭合的等边三角形线框，a、b、c为三个顶点，匀强磁场垂直于线框平面。
用导线将a、c两点接入电流恒定的电路中，以下说法正确的是（）A ．线框所受安培力为0B ．ac 边与ab 边所受安培力的大小相等C ．ac 边所受安培力是ab 边所受安培力的2倍D ．ac 边所受安培力与ab 、bc 边所受安培力的合力大小相等4．长为L 的通电直导线放在倾角为θ的光滑斜面上，并处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，如图所示，当B 方向垂直斜面向上，电流为I 1时导体处于平衡状态；当B 方向改为竖赢向上，电流为I 2时导体处于平衡状态．则电流强度比值12I I 为（ ）A ．sin θB ．1sin θC ．cos θD ．1cos θ5．如图所示，一根长为L 的金属细杆通有电流时，水平静止在倾角为θ的光滑绝缘固定斜面上。
磁场的作用力
一、 安培定律
1. 磁场对电流元的作用
安培力：
dF
Idl
B
安培定律
大小 dF IdlBsin
I
arcsin( Idl ,B )
方向判断： 右手螺旋
r
Idl
B
dF
2. 载流导线所受磁场力
F L dF L Idl B
均匀磁场中载流直导线所受安培力
例 计算长为 L 的载流直导线在均匀磁场 B中所受的力。
由于等离子体温度太高必须使用磁约束装置来充当容器
带电粒子的速度v和磁感强度B成 任意夹角时，此带电粒子在磁场 中作螺旋线运动，且回旋半径R 与磁感强度B成反比，磁场越强， 半径越小，这样一来，在很强的 磁场中，每个带电粒子的运动便 被约束在一根磁感线附近的很小 的范围内
两个电流方向相同的 线圈产生中央弱两端 强的不均匀磁场
2
d
三、磁场对载流线圈的作用
设均匀磁场，矩形线圈
F1
F1
BIl1
sin( 2
)
BIl1 cos
F1 F1 且在同一直线上
F2
F2
BIl 2
sin 2
BIl 2
F2 F2 但不在同一直线上
整个线圈 F 0
F1 l1 d
a
2
IB
l2 b
c F1' n
a(b)
F2
F2'
d(c)
n
B
还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件 的磁芯、磁棒。
(2)硬磁材料——作永久磁铁 钨钢，碳钢，铝镍钴合金
B
HC
HC H
矫顽力(Hc)大（>102A/m)，剩磁Br大 磁滞回线的面积大，损耗大。
磁场对通电导线的作用力(原卷版)
1.1 磁场对通电导线的作用力一、安培力的方向1．安培力：通电导线在 中受的力．2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与 在同一个平面内；让磁感线从 垂直进入，并使四指指向 的方向，这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系： ， ，即F 垂直于B 与I 所决定的平面．二、安培力的大小1．垂直于磁场B 的方向放置的长为l 的通电导线，当通过的电流为I 时，所受安培力为F ＝ . 2．当磁感应强度B 的方向与电流方向成θ角时，公式F ＝ . 三、磁电式电流表1．原理：安培力与电流的关系．通电线圈在磁场中受到 而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越 ．根据 的偏转方向，可以知道被测电流的方向． 2．构造：磁体、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴．3．特点：极靴与铁质圆柱间的磁场沿 方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线 ，且线圈左右两边所在处的磁感应强度大小 ．4．优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流．缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱．考点一：两根通电导线之间的作用力方向【例1】在正三角形ABC 的三个顶点A 、B 、C 处，各固定有一根垂直于三角形的长直导线，每根导线通有大小相同的恒定电流，电流方向如图所示，已知导线A 受到的安培力大小为F ，则导线C 受到的安培力（ ）A ．大小为F ，方向平行AB 向左下 B ．大小为F ，方向平行AB 向右上基础知识梳理典型例题分析C，方向垂直AB向右下D，方向垂直AB向左上【变式练习】1．如图所示，两个完全相同的闭合导线环挂在光滑绝缘的水平横杆上，当导线环中通有反向电流后，两导线环开始运动，以下关于两导线环运动情况的说法正确的是（）A．二者相互靠近，各自做匀变速直线运动B．二者相互远离，各自做加速度减小的直线运动C．二者相互靠近，各自做加速度减小的直线运动D．二者相互远离，各自做加速度增大的直线运动2．如图所示，矩形abcd的边长bc是ab的2倍，两细长直导线通有大小相等、方向相反的电流，垂直穿过矩形平面，与平面交于e、f两点，其中e、f分别为ad、bc的中点。