通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的典型例題(練習(xí)版).doc

.典例1：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力典例1：考察概念。下列關(guān)于通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力的說法中，正確的是A導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的大小只跟磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和電流的強(qiáng)弱有關(guān)B導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向可以用左手定則來判定C導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向跟導(dǎo)線中的電流方向、磁場(chǎng)方向都有關(guān)系D如果導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力為零，導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零E安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線F安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)的方向G安培力的大小與通電導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角無關(guān)H將直導(dǎo)線從中折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话氲淅?：關(guān)于通電導(dǎo)線所受安培力F的方向，磁場(chǎng)B的方向和電流I的方向之間的關(guān)系，下列說法正確的是A. F、B、I三者必須保持相互垂直B. F必須垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C. B必須垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D. I必須垂直F、B，但F、B可以不相互垂直典例3：下列各圖中，表示磁場(chǎng)方向、電流方向及導(dǎo)線所受安培力方向的相互關(guān)系，其中正確的是（）A. B. C. D.E. F G H典例4：如圖所示一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)底邊，BC的電阻R，是兩腰AB、AC的電阻RAB、RAC的兩倍（RBC=2RAB=2RAC）的正三角形金屬框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。若通以圖示方向的電流且已知從B端流人的總電流強(qiáng)度為I，則金屬框受到的總磁場(chǎng)力的大小為A0BBILCD2 BIL易錯(cuò)訓(xùn)練：如圖所示，導(dǎo)線框中電流為I，導(dǎo)線框垂直于磁場(chǎng)放置，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，AB與CD相距為d，則MN所受安培力大小為（）AF=BId BF=BIdsin CF=BId/sin D F=BIdcos2、 安培力作用下的運(yùn)動(dòng)常用方法：等效法、電流元法1、特殊值法2、推論法、轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法典例1：如圖所示，用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)導(dǎo)線框，導(dǎo)線框是由兩同心半圓弧導(dǎo)線和直導(dǎo)線ab、cd（ab、cd在同一條水平直線上）連接而成的閉合回路，導(dǎo)線框中通有圖示方向的電流，處于靜止?fàn)顟B(tài)。在半圓弧導(dǎo)線的圓心處沿垂直于導(dǎo)線框平面的方向放置一根長(zhǎng)直導(dǎo)線P當(dāng)P中通以方向向外的電流時(shí)典例1圖 典例2圖 A導(dǎo)線框?qū)⑾蜃髷[動(dòng)B導(dǎo)線框?qū)⑾蛴覕[動(dòng)C從上往下看，導(dǎo)線框?qū)㈨槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D從上往下看，導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)典例2：如圖所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由移動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通過圖示方向電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是（從上往下看）（）A 順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降 B順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升C逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降 D逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升典例3：通電矩形導(dǎo)線框abcd與無限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi).電流方向如圖所示，ad邊與MN平行，若直導(dǎo)線中的順時(shí)針的電流，關(guān)于MN的磁場(chǎng)對(duì)線框的作用，下列敘述正確的是： 變式訓(xùn)練1圖A線框有兩條邊所受的安培力方向相同B線框有兩條邊所受的安培力大小相同C線框所受安培力合力向里D線框所受安培力合力為零變式訓(xùn)練1：在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處，各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖所示.過c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向（）A.與ab邊平行，豎直向上B.與ab邊平行，豎直向下C.與ab邊垂直，指向左邊D.與ab邊垂直，指向右邊典例4：（單選題）如圖4所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在其右上方固定一根與磁鐵垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線，若向?qū)Ь€通有方向如圖示的電流時(shí)，通電后磁鐵仍不動(dòng)，則：A磁鐵對(duì)桌面的壓力大于磁鐵的重力，且磁鐵受到向右的摩擦力B磁鐵對(duì)桌面的壓力大于磁鐵的重力，且磁鐵受到向左的摩擦力C磁鐵對(duì)桌面的壓力小于磁鐵的重力，且磁鐵受到向右的摩擦力D磁鐵對(duì)桌面的壓力小于磁鐵的重力，且磁鐵受到向左的摩擦力典例5：（2014浙江）如圖1，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為L(zhǎng)，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B垂直于導(dǎo)軌水平對(duì)稱放置一根均勻金屬棒從t=0時(shí)刻起，棒上有如圖2的持續(xù)交變電流I、周期為T，最大值為Im，圖1中I所示方向?yàn)殡娏髡较騽t金屬棒（ ）A.一直向右移動(dòng)B.速度隨時(shí)間周期性變化C.受到的安培力隨時(shí)間周期性變化D.受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功三、安培力作用下的平衡問題分析典例1：如圖所示，質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于水平軸上，并處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時(shí)，懸線與豎直方向夾角為。則磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值及對(duì)應(yīng)的方向?yàn)锳 ，y軸正向: B，z軸負(fù)向 C，沿懸線向下 D，沿懸線向上典例2：如圖所示，金屬細(xì)棒質(zhì)量為m，用兩根相同輕彈簧吊放在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，彈簧的勁度系數(shù)為k，棒ab中通有穩(wěn)恒電流，棒處于平衡，并且彈簧的彈力恰好為零若電流大小不變而方向相反，則()A每根彈簧彈力的大小為mgB每根彈簧彈力的大小為2mgC彈簧形變量為mg/kD彈簧形變量為2mg/k典例3：如圖所示，在傾角為a的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，下列關(guān)于B的大小變化的說法中，正確的是（）A逐漸增大B逐漸減小C先減小后增大D先增大后減小變式訓(xùn)練：（單選題）如圖所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面放置一根直導(dǎo)體棒，在導(dǎo)體棒中通有垂直紙面向里的電流，圖中a點(diǎn)在導(dǎo)體棒正下方，b點(diǎn)與導(dǎo)體棒的連線與斜面垂直，c點(diǎn)在a點(diǎn)左側(cè)，d點(diǎn)在b點(diǎn)右側(cè)?，F(xiàn)欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，下列措施可行的是（ ）A在a處放置一電流方向垂直紙面向里的直導(dǎo)體棒B在b處放置一電流方向垂直紙面向里的直導(dǎo)體棒C在c處放置一電流方向垂直紙面向里的直導(dǎo)體棒D在d處放置一電流方向垂直紙面向里的直導(dǎo)體棒:典例4：如圖所示，質(zhì)量為m=0.04kg的導(dǎo)電細(xì)桿ab置于傾角為=30的平行放置的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬為d=0.4m，細(xì)桿ab與導(dǎo)軌垂直，導(dǎo)軌所在區(qū)域存在垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T，已知電源電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，內(nèi)阻r=0.2，導(dǎo)軌和細(xì)桿的電阻均忽略不計(jì)（g取10m/s2）（1）若導(dǎo)軌光滑，為保證釋放細(xì)桿后ab保持靜止不動(dòng)，則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值是多大？（2）若導(dǎo)軌粗糙，且與細(xì)桿的動(dòng)摩擦因數(shù)=3/6，為保證釋放細(xì)桿后ab仍保持靜止不動(dòng)，則通過細(xì)桿的電流范圍是多少？（已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力）變式訓(xùn)練1：如圖所示，PQ和MN為水平放置的光滑的平行金屬導(dǎo)軌，間距為l=1.0m，導(dǎo)體棒ab垂直跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m=2kg，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)輕滑輪與質(zhì)量為M=0.2kg的物體相連，物體M放在傾角為=30的固定的斜面上，與M連接的輕繩與斜面平行。整個(gè)裝置區(qū)域存在一個(gè)方向與導(dǎo)體棒垂直且與水平面的夾角=53o斜向左上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，重力加速度g取10m/s2。變式訓(xùn)練1：若磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，物塊M與斜面之間的動(dòng)摩擦因素，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，要保持導(dǎo)體棒ab靜止不動(dòng)，應(yīng)該在棒中通入電流的范圍？電流的方向如何？(?)變式訓(xùn)練2：（15分）如圖所示，PQ和MN為水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，間距為l=1.0m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m=20g，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)輕滑輪與物體c相連，物體c的質(zhì)量M=30g。在垂直導(dǎo)軌平面方向存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向上，重力加速度g取10m/s2。（1）若導(dǎo)軌是光滑的，為了使物體c能保持靜止，應(yīng)該在棒中通入多大的電流？電流的方向如何？（2）若導(dǎo)軌是粗糙的，且導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為導(dǎo)體棒ab重力的0.5倍，若要保持物體c靜止不動(dòng)，應(yīng)該在棒中通入多大的電流？電流的方向如何？四：安培力的應(yīng)用典例1：電磁炮的基本原理如圖所示，把待發(fā)射的炮彈（導(dǎo)體）放置在強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩條平行導(dǎo)軌（導(dǎo)軌與水平方向成角）上，磁場(chǎng)方向和導(dǎo)軌平面垂直，若給導(dǎo)軌以很大的電流I，使用權(quán)炮彈作為一個(gè)載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)的作用下，沿導(dǎo)軌作加速運(yùn)動(dòng)，以某一速度發(fā)射出去，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng)，磁場(chǎng)中導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為S，炮彈的質(zhì)量為m，炮彈和導(dǎo)軌間摩擦以及炮彈本身的長(zhǎng)度均不計(jì)，試求炮彈離開炮口時(shí)的速度變式訓(xùn)練1：根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流會(huì)產(chǎn)生作用力的原理，人們研制出一種新型的發(fā)射炮彈的裝置電磁炮，其原理如圖所示：把待發(fā)炮彈（導(dǎo)體）放置在強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩平行導(dǎo)軌上，給導(dǎo)軌通以大電流，使炮彈作為一個(gè)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)作用下沿導(dǎo)軌加速運(yùn)動(dòng)，并以某一速度發(fā)射出去?，F(xiàn)要提高電磁炮的發(fā)射速度，你認(rèn)為下列方案在理論上可行的是A增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值B增大電流I的值C減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值D改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向，使之與炮彈前進(jìn)方向平行典例2：如圖所示為一電流表的原理示意圖。質(zhì)量為m的均質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點(diǎn)處通過一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k.在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外。與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù)，MN的長(zhǎng)度大于。當(dāng)MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時(shí)，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合；當(dāng)MN中有電流通過時(shí)，指針示數(shù)可表示電流強(qiáng)度。1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)多少？(重力加速度為g)(2)若要電流表正常工作，MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接？(3)若k2.0N/m，0.20m，0.050m，B0.20T，此電流表的量程是多少？(不計(jì)通電時(shí)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用)(4)若將量程擴(kuò)大2倍，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)槎啻?？典?：圖中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)通過測(cè)量通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力，來測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、并判定其方向。所用部分器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內(nèi)的U形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長(zhǎng)；E為直流電源；R為電阻箱；A為電流表；S為開關(guān)。此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線。（1）在圖中畫線連接成實(shí)