(含答案)磁場對電流的作用

1、磁場對電流的作用一、基礎知識（一）安培力、安培力的方向勻強磁場中的安培力1、安培力的大小(1)磁場和電流垂直時，F(xiàn)BIL.(2)磁場和電流平行時：F0.2、安培力的方向(1)用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向(2)安培力的方向特點：FB，F(xiàn)I，即F垂直于B和I決定的平面理解1、用安培定則判斷電流的磁場方向時，用的是右手，又叫右手螺旋定則2、用左手定則判斷安培力的方向(1)安培力總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面，但磁場方向和電流方向不一定垂直(2)

2、若已知B、I方向，F(xiàn)方向惟一確定(3)若只有B或I方向變?yōu)橄喾矗瑒t力F反向；若B與I同時反向，則力F方向不變(4)由于Fv，常根據(jù)v方向對物體進行受力分析.判定安培力作用下導體運動情況的常用方法電流元法分割為電流元左手定則安培力方向整段導體所受合力方向運動方向特殊位置法在特殊位置安培力方向運動方向等效法環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管多個環(huán)形電流結論法同向電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時，有轉到平行且電流方向相同的趨勢轉換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的作

3、用力，從而確定磁體所受合力及運動方向二、練習1、請畫出在如圖所示的甲、乙、丙三種情況下，導線ab受到的安培力的方向答案畫出甲、乙、丙三種情況的側面圖，利用左手定則判定出在甲、乙、丙三種情況下，導線所受安培力的方向如圖所示2、如圖所示，一段導線abcd位于磁感應 強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直線段ab、bc和cd的長度均為L，且abcbcd135°.流經(jīng)導線的電流為I，方向如圖中箭頭所示導線段abcd所受到的磁場的作用力的合力 ()A方向沿紙面向上，大小為(1)ILBB方向沿紙面向上，大小為(1)ILBC方向沿紙面向下，大小為(1)ILBD方向沿紙面向下，

4、大小為(1)ILB答案A解析由左手定則及力的合成可知合力方向沿紙面向上，故知C、D錯誤再由安培力公式FBIL可得合力大小為(1)ILB，A正確3、在等邊三角形的三個頂點a、b、c處，各有一條長直導線垂直穿過紙面，導線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖7所示則過c點的導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，指向右邊答案C解析本題考查的知識點是右手定則、磁感應強度的疊加、左手定則如圖所示，因a、b處的導線中的電流方向垂直紙面向里，根據(jù)右手螺旋定則可以判斷a處導線中的電流在c處產(chǎn)生的磁場方向為與ac邊垂直且指向左下方；b處導線中

5、的電流在c處產(chǎn)生的磁場方向為與bc邊垂直且指向右下方由幾何知識可得兩個磁場方向的夾角為60°，又由于c點距a、b兩點的距離相等，a、b處導線中的電流相等，因此產(chǎn)生的兩個磁感應強度的大小也相等，由平行四邊形定則合成后的磁場方向豎直向下由左手定則可以判斷c處導線受到的安培力與B合垂直，指向左邊，故選項C正確4、(2012·廣東省高考壓軸卷)如圖所示，AC是一個用長為L的導線彎成的、以O為圓心的四分之一圓弧，將其放置在與平面AOC垂直的磁感應強度為B的勻強磁場中當在該導線中通以由C到A，大小為I的恒定電流時，該導線受到的安培力的大小和方向是()ABIL，平行于OC向左B.，平行于

6、OC向右C.，垂直AC的連線指向左下方D2BIL，垂直AC的連線指向左下方答案C解析由L為圓弧，所以L，即R，的有效長度為lR，安培力為FABIl，方向由左手定則判斷，垂直AC的連線指向左下方，因此選項C正確5、(2012·海南單科·10)中裝置可演示磁場對通電導線的作用電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內固定兩條平行金屬導軌，L是置于導軌上并與導軌垂直的金屬桿當電磁鐵線圈兩端a、b，導軌兩端e、f，分別接到兩個不同的直流電源上時，L便在導軌上滑動下列說法正確的是()A若a接正極，b接負極，e接正極，f接負極，則L向右滑動B若a接正極，b接負極，e接負極，f接正極，則L向右滑動

7、C若a接負極，b接正極，e接正極，f接負極，則L向左滑動D若a接負極，b接正極，e接負極，f接正極，則L向左滑動答案BD解析若a接正極，b接負極，電磁鐵磁極間磁場方向向上，e接正極，f接負極，由左手定則判定金屬桿受安培力向左，則L向左滑動，A項錯誤，同理判定B、D選項正確，C項錯誤考點三安培力作用下導體運動情況的判定1通電導體在磁場中的運動實質是在磁場對電流的安培力作用下導體的運動2明確磁場的分布和正確運用左手定則進行判斷是解題的關鍵6、如圖所示，把輕質導線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面當線圈內通以圖中方向的電流后，線圈的運動情況是()A線圈向左運動 B

8、線圈向右運動C從上往下看順時針轉動 D從上往下看逆時針轉動解析解法一：電流元法首先將圓形線圈分成很多小段，每一段可看作一直線電流元，取其 中上、下兩小段分析，其截面圖和受安培力情況如圖甲所示根據(jù)甲對稱性可知，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運動只有選項A正確解法二：等效法乙將環(huán)形電流等效成小磁針，如圖乙所示，根據(jù)異名磁極相吸引知， 線圈將向左運動，選A.也可將左側條形磁鐵等效成環(huán)形電流，根據(jù)結論“同向電流相吸引，異向電流相排斥”，也可判斷出線圈向左運動，選A.答案A7、如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導線的截面，導線中無電流時磁鐵對斜面

9、的壓力為FN1；當導線中有垂直紙面向外的電流時，磁鐵對斜面的壓力為FN2，則下列關于磁鐵對斜面壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是()AFN1<FN2，彈簧的伸長量減小BFN1FN2，彈簧的伸長量減小CFN1>FN2，彈簧的伸長量增大DFN1>FN2，彈簧的伸長量減小答案C解析在題圖中，由于條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)到S極，所以可畫出磁鐵在導線A處的一條磁感線，其方向是斜向左下方的，導線A中的電流垂直紙面向外時，由左手定則可判斷導線A必受斜向右下方的安培力，由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁鐵對斜面的壓力減小，即FN1>FN2，同時，由于導線A比

10、較靠近N極，安培力的方向與斜面的夾角小于90°，所以對磁鐵的作用力有沿斜面向下的分力，使得彈簧彈力增大，可知彈簧的伸長量增大，所以正確選項為C.8、如圖所示，把一根通電直導線AB放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導線可以自由移動當導線通過電流I時，如果只考慮安培力的作用，則從上往下看，導線的運動情況是()A順時針方向轉動，同時下降B順時針方向轉動，同時上升C逆時針方向轉動，同時下降D逆時針方向轉動，同時上升答案C解析第一步：電流元受力分析法把直線電流等效為OA、OB兩段電流元，由左手定則判定蹄形磁鐵磁感線分布以及兩段電流元受安培力方向相反，如圖a所示可見從上往下看時，導線將逆時針方向轉動第二

11、步：特殊位置分析法取導線逆時針轉過90°的特殊位置來分析，如圖b所示根據(jù)左手定則判斷其所受安培力方向向下，故導線在逆時針轉動的同時向下運動9、通有電流的導線L1、L2處在同一平面(紙面)內，L1是固定的，L2可繞垂直紙面的固定轉軸O轉動(O為L2的中心)，各自的電流方向如圖所示下列哪種情況將會發(fā)生 ()A因L2不受磁場力的作用，故L2不動B因L2上、下兩部分所受的磁場力平衡，故L2不動CL2繞軸O按順時針方向轉動DL2繞軸O按逆時針方向轉動答案D解析由右手螺旋定則可知導線L1的上方的磁場的方向為垂直紙面向外，且離導線L1的距離越遠的地方，磁場越弱，導線L2上的每一小部分受到的安培力方

12、向水平向右，由于O點的下方磁場較強，則安培力較大，因此L2繞軸O按逆時針方向轉動，D項正確與安培力有關的力學綜合問題 1安培力的綜合應用，一般有兩種情形：一是安培力作用下導體的平衡和加速；二是與安培力有關的功能關系問題安培力的綜合應用是高考的熱點，題型有選擇題，也有綜合性的計算題2處理這類問題，需弄清楚電流所在處的磁場分布情況，要做好受力分析，搞清物體的受力情況，然后利用牛頓運動定律或者功能關系求解3在受力分析時，有時要把立體圖轉換成平面圖，即三維變二維轉換時要標明B的方向，以便于確定安培力的方向.10、解析(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律得I1.5 A（3分）(2)導體棒受到的安培力F安BIL0.

13、30 N（3分）(3)對導體棒受力分析如圖，將重力正交分解沿導軌方向F1mgsin 37°0.24 N（1分）F1<F安，根據(jù)平衡條件mgsin 37°FfF安（2分）解得Ff0.06 N，方向沿導軌向下答案(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N，方向沿導軌向下（1分）規(guī)律總結求解通電導體在磁場中的力學問題的方法：(1)選定研究對象；(2)變三維為二維，畫出平面受力分析圖，判斷安培力的方向時切忌跟著感覺走，一定要用左手定則來判斷，注意F安B、F安I；(3)根據(jù)力的平衡條件、牛頓第二定律列方程式進行求解11、傾角為的導電軌道間接有電源，軌道上放有一根靜止的

14、金屬桿ab.現(xiàn)垂直軌道平面向上加一勻強磁場，如圖所示，磁感應強度B逐漸增加的過程中，ab桿受到的靜摩擦力 ( )A逐漸增大 B逐漸減小C先增大后減小 D先減小后增大答案D解析不加磁場時，桿ab是靜止的，一定受到沿導軌向上的靜摩擦力當加上磁場時，根據(jù)左手定則判斷出安培力的方向沿導軌向上，開始時此力較小，桿ab受的靜摩擦力仍然沿導軌向上，當安培力逐漸增大時，靜摩擦力開始減小直到零再增大B，桿ab有沿導軌向上的運動趨勢，桿ab受沿導軌向下的靜摩擦力且逐漸增大，所以D正確.12、 (2012·天津理綜·2)如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質細 線水平懸掛，處于豎直向上的勻強磁場中

15、，金屬棒中通以由M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為.如果僅改變下列某一個條件，角的相應變化情況是()A金屬棒中的電流變大，角變大B兩懸線等長變短，角變小C金屬棒質量變大，角變大D磁感應強度變大，角變小答案A解析選金屬棒MN為研究對象，其受力情況如圖所示根據(jù)平衡條件及三角形知識可得tan ，所以當金屬棒中的電流I、磁感應強度B變大時，角變大，選項A正確，選項D錯誤；當金屬棒質量m變大時，角變小，選項C錯誤；角的大小與懸線長短無關，選項B錯誤13、如圖所示，傾斜導軌寬為L，與水平面成角，處在方向豎直向上、磁感應強度為B的勻強磁場中，金屬桿ab水平放在導軌上當回路電流強度為I時，金屬桿ab

16、所受安培力F，斜面的支持力為FN，則()A安培力方向垂直ab桿沿斜面向上B安培力方向垂直ab桿水平向右CFNBILcos DFN答案BD解析畫出傾斜導軌和ab桿的二維視圖，由左手定則判斷出安培力 方向水平向右，大小為FBIL，由共點力平衡求得FN，選項 B、D正確安培力作用下導體的運動14、 (2011·新課標全國·18)電磁軌道炮工作原理如圖所示待發(fā)射彈體 可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸電流I從一條軌道流入，通過導電彈體后從另一條軌道流回軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(可視為勻強磁場)，磁感應強度的大小與I成正比通電的彈體在軌道上受到安培力的作

17、用而高速射出現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的辦法是()A只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍B只將電流I增加至原來的2倍C只將彈體質量減至原來的一半D將彈體質量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其他量不變答案BD解析由題意可知磁感應強度BkI，安培力F安BIdkI2d，由動能定理可得：F安L，解得vI ，由此式可判斷B、D選項正確安培力及安培力作用下導體的平衡15、(2011·上海單科·18)如圖，質量為m、長為L的直導線用兩絕緣細線懸掛于O、O，并處于勻強磁場中，當導線中通以沿x正方向的電流I，且導線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為.則磁感應強度方向和

18、大小可能為()Az正向，tan By正向，Cz負向，tan D沿懸線向上，sin 答案BC解析若B沿z軸正方向，受力如圖，導線無法平衡，A錯誤；若B沿y軸正方向，由左手定則，受力如圖，mgBIL，B，所以B正確；若B沿z軸負方向，受力如圖，F(xiàn)Tsin BIL，F(xiàn)Tcos mg，所以Btan ，C正確；若B沿懸線向上，受力如圖，導線無法平衡，D錯誤16、如圖所示，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕 緣繩水平吊起通電直導線A，A與螺線管垂直，A導線中的電流方向垂直紙面向里，開關S閉合，A受到通電螺線管磁場的作用力的方向是()A水平向左 B水平向右C豎直向下 D豎直向上答案D解析先用安培定則判斷螺線管的磁場方向，其在A點導線處的磁場方向是水平向左的；再用左手定則判斷出導線A受到的安培力豎直向上，故選D.17、如圖所示，質量為m、長為L的導體棒電阻為R，初始時靜止于光滑的水平軌道上，電源電動勢為E，內阻不計勻強磁場的磁感應強度為