高中物理课时达标训练(选修3-1)：第三章磁场 第4课时 通电导线在磁场中受到的力

1. 安培力的方向①定义：通电导线在磁场中受到的力称为安培力。

②判断安培力方向的方法是左手定则。

内容：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在一个平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时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。

③决定安培力方向的因素：电流方向和磁感应强度方向。

④安培力的特点：F ⊥B ，F ⊥L ，即F 垂直于B 和I 决定的平面。

⑤平行通电直导线间的作用力：电流方向相同，两导线相互吸引；电流方向相反，两导线相互排斥。

2. 安培力的大小①当通电导线垂直磁场方向放置时，所受安培力的大小为F = BIL 。

②当磁感应强度B 的方向与通电导线平行时，导线受力F =0。

③当磁感应强度B 的方向与通电导线的方向成角时，F =，为B 与I 之间的夹角。

θsin BIL θθ3. 磁电式电流表①原理：通电线圈在磁场中受到安培力而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越大。

根据线圈偏转方向可以知道被测电流方向。

②构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧（又叫游丝）、指针、极靴、圆柱形铁芯等。

③特点：两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，保持线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总于线圈平面垂直。

使线圈平面都与磁场方向平行，使表盘刻度均匀。

④优点：灵敏度高，可以测出微弱的电流；缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱。

关于通电直导线所受安培力F，磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系，下列说法正确的是（）A．F、B、I的三者必定均相互垂直B．F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于IC．B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于ID．I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于BF垂直于B和I决定的平面，B与I可以成任意角度。

答案：B解析：根据左手定则，可知：磁感线穿过掌心，安培力与磁感线垂直，且安培力与电流方向垂直，所以安培力垂直于感应线与电流构成的平面。

但磁感线不一定垂直于电流，故只有B正确，ACD均错误。

如图所示，直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，线圈可以自由运动，当它们同时通以如图箭头所示的电流时，从右向左看，线圈将（）A．顺时针转动，同时靠近直导线ABB．顺时针转动，同时远离直导线ABC．逆时针转动，同时靠近直导线ABD．逆时针转动，同时远离直导线AB如图所示的均匀磁场中，已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者其方向，其中错误的是（）本题考查安培力，磁感应强度，电流三者的方向关系，注意安培定则的应用。

答案：C解析：根据左手定则可知：ABD三图中电流、磁场、安培力方向均和左手定则中要求方向一致，故正确；C图中电流和磁场方向一致，不受安培力，故C错误。

本题选错误的，故选C。

关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，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，方向不同B．该磁场的磁感应强度的方向处处相等，大小不同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质量为m=0.02kg的通电细杆ab置于倾角为θ=37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d=0.2m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4，磁感应强度B=2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示．现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下，当静摩擦力达到最大时，安培力最大，电流最大。

当电流最小时，有向上的最大静摩擦力，根据共点力平衡，结合安培力的大小公式，求出通过ab杆的电流范围。

解析：当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下，当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值F1，此时通过ab的电流最大为I max；同理，当电流最小时，应该是导体受向上的最大静摩擦力，此时的安培力为F2，电流为I min。

正确地画出两种情况下的受力图如图所示，F2=BI min d，解上述方程得：I min=0.14A。

则通过ab杆的电流范围为：0.14A≤I≤0.46A。

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2．一通电直导线用细线悬挂于匀强磁场中，磁场及电流方向如图。

通电导线所受安培力的方向是（）A．水平向左 B．水平向右C．竖直向上 D．竖直向下3．如图所示的磁场中，有P、Q两点。

下列说法正确的是（）A．P点的磁感应强度小于Q点的磁感应强度B．P、Q两点的磁感应强度大小与该点是否有通电导线无关C．同一小段通电直导线在P、Q两点受到的安培力方向相同，都是P→QD．同一小段通电直导线在P点受到的安培力一定大于在Q点受到的安培力4．在北半球地面上，有一条东西方向水平放置的长直导线，通有从东向西流动的电流，则此通电导线所受地磁场的作用力的方向应是（）A．向上偏北B．向下偏南C．向南D．向北5．如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，其中央正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流（）A．磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用B．磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用C．磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力的作用D．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用6．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7．（2017·新课标全国Ⅱ卷）某同学自制的简易电动机示意图如图所示。

矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。

将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方。

为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将A．左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B．左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉D．左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉8．如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长NM相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（）9．如图（a）所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。

俯视图（b）表示处于辐射状磁场中的线圈（线圈平面即纸面），磁场方向如图中箭头所示。

在图（b）中（）A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外10.（2017·新课标全国Ⅰ卷）如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反，下列说法正确的是（）A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为D．L1、L2和L3:111. a和b是两条靠得很近的平行通电导线,电流方向如图所示,且I a>I b.当垂直于a、b所在平面向里加一匀强磁场B时,导线a恰好不受安培力.跟加磁场B以前相比,导线b受的安培力________原来的2倍.(填“大于”“等于”或“小于”)12．如图，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到的磁场力为F，若以该磁场力的方向为正，则b受到的磁场力为________；a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小变为2F，则此时b受到的磁场力为___________。

参考答案与解析1．C2．D解析：通电导线在磁场中所受安培力的方向可以通过左手定则判断，根据左手定则可知ABC项说法错误，D项说法正确。

【名师点睛】通电导线在磁场中所受安培力的方向可以通过左手定则判断，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时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。

3．B解析：磁感线的疏密表示磁场的强弱，由图象知P点的磁场比Q点的磁场强，A错误；磁感应强度是由磁场本身决定的，与该点是否有通电导线无关，故B正确；根据左手定则，通电直导线受到的安培力的方向与磁场的方向垂直，所以它们受到的安培力的方向不能是P→Q，故C错误；同一小段通电直导线在在都与磁场的方向垂直的条件下，在P点受到的安培力才能大于在Q点受到的安培力，故D错误。

【名师点睛】解决本题的关键掌握磁感线的特点，磁感线上某点的切线方向表示磁场的方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱。

4．B【名师点睛】本题应先选导线为研究对象，然后由牛顿第三定律判断磁铁的受力情况，巧妙地选取研究对象，是正确解题的关键。

6．D解析：闭合开关S，由安培定则可知在A处的磁场水平向左，再由左手定则可判断其受到的安培力是方向竖直向上。

故D正确。

7．AD解析：为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉，这样当线圈在图示位置时，线圈的上下边受安培力水平而转动，转过一周后再次受到同样的安培力而使其转动，选项A正确；若将左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，则当线圈在图示位置时，线圈的上下边受安培力水平而转动，转过半周后再次受到相反方向的安培力而使其停止转动，选项B错误；左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，电路不能接通，故不能转起来，选项C错误；若将左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，这样当线圈在图示位置时，线圈的上下边受安培力水平而转动，转过半周后电路不导通，转过一周后再次受到同样的安培力而使其转动，选项D正确。

【名师点睛】此题是电动机原理，主要考查学生对物理规律在实际生活中的运用能力；关键是通过分析电流方向的变化分析安培力的方向变化情况。

【名师点睛】先根据安培定则判断磁场的方向，再根据磁场的叠加得出直线电流处磁场的方向，再由左手定则判断安培力的方向，本题重点是对磁场方向的判断、大小的比较。