第四節(jié) 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力

通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力【范例】

(8分)電路圖如圖甲所示，圖乙中圖線是電路中的電源的路端電壓隨電流變化的關(guān)系圖象，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為15Ω，定值電阻R0＝3Ω.(1)當(dāng)R為何值時(shí)，R0消耗的功率最大？最大值為多少？(2)當(dāng)R為何值時(shí)，電源的輸出功率最大？最大值為多少？5.如圖所示，電路中E＝3V，r＝0.5Ω，R0＝1.5Ω，變阻器的最大阻值為10Ω.(1)在變阻器的阻值R為多大時(shí)，變阻器上消耗的功率最大？(2)在變阻器的阻值R為多大時(shí)，定值電阻R0上消耗的功率最大？7．兩只完全相同的靈敏電流計(jì)改裝成量程不同的電壓表V1、V2，若將兩表串聯(lián)后去測(cè)某一線路的電壓，則兩只表(

)A．讀數(shù)相同

B．指針偏轉(zhuǎn)的角度相同C．量程大的電壓表讀數(shù)大D．量程大的電壓表讀數(shù)小7.如圖所示的電路中，燈泡A和燈泡B原來都是正常發(fā)光的，現(xiàn)在突然燈泡A比原來變暗了些，燈泡B比原來變亮了些，則電路中出現(xiàn)的故障可能是(

)A．R3斷路B．R1短路C．R2斷路D．R1、R2同時(shí)短路C．解決問題時(shí)，可以將短路視為電阻減小，斷路視為電阻變大。7.如圖所示的電路中，燈泡A和燈泡B原來都是正常發(fā)光的，現(xiàn)在突然燈泡A比原來變暗了些，燈泡B比原來變亮了些，則電路中出現(xiàn)的故障可能是(

)A．R3斷路B．R1短路C．R2斷路D．R1、R2同時(shí)短路C．解決問題時(shí)，可以將短路視為電阻減小，斷路視為電阻變大。7.如圖所示的電路中，燈泡A和燈泡B原來都是正常發(fā)光的，現(xiàn)在突然燈泡A比原來變暗了些，燈泡B比原來變亮了些，則電路中出現(xiàn)的故障可能是(

)A．R3斷路B．R1短路C．R2斷路D．R1、R2同時(shí)短路C．解決問題時(shí)，可以將短路視為電阻減小，斷路視為電阻變大。磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為安培力左手定則：

伸開左手，使拇指與四指在同一平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的就是通電導(dǎo)體所受安培力的方向。

一.安培力的方向：1.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向垂直時(shí):安培力方向的特點(diǎn)：1、垂直于磁場(chǎng)2、垂直于電流（垂直于電流和磁場(chǎng)決定的平面）磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為磁場(chǎng)力（安培力）F先分析與磁場(chǎng)和電流有關(guān)系再分析什么關(guān)系？2.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向平行時(shí):3.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向呈任意角度時(shí):B┻思路：不垂直變垂直1.分解磁感應(yīng)強(qiáng)度2.投影導(dǎo)線(分解棒）安培力垂直于電流和磁場(chǎng)決定的平面嗎？αB∥α【例1】畫出圖中通電導(dǎo)線棒所受安培力的方向。我們?cè)岬絻蓷l互相平行的通電直導(dǎo)線，當(dāng)通以同向電流時(shí)互相吸引，而通以反向電流時(shí)會(huì)互相排斥，試用剛學(xué)的知識(shí)解釋。ABCDA的磁場(chǎng)F安A對(duì)BC的磁場(chǎng)F安C對(duì)DF安B對(duì)AF安D對(duì)CB的磁場(chǎng)D的磁場(chǎng)注意：自身的場(chǎng)對(duì)自身不產(chǎn)生作用二.安培力的大小F=ILB(B⊥L)BIF1.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向垂直時(shí):2.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向平行時(shí):F安=03.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向呈任意角度時(shí):B∥B┻F=ILB┻=BILsinθ(θ為B與L的夾角)思路：不垂直變垂直1.分解磁感應(yīng)強(qiáng)度2.投影導(dǎo)線F=IL┻B=BILsinθ(θ為B與L的夾角)L∥L┻θθθ對(duì)公式F=BIL的理解★本公式直接適用于：

1、B垂直于I,勻強(qiáng)磁場(chǎng)，直導(dǎo)線

2、在I與磁場(chǎng)不垂直的條件下：分解B，或投影L3、彎曲導(dǎo)線?【例2】

（2009年全國(guó)卷Ⅰ）如圖，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向（垂直于紙面向里）垂直。線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且∠abc=∠bcd=1350。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段abcd所受到的磁場(chǎng)的作用力的合力三.磁電式電表【說明】

由于磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力跟電流成正比，因而安培力的力矩也跟電流成正比，而螺旋形彈簧的扭矩與指針轉(zhuǎn)過的角度成正比，所以磁電式電表的表盤刻度是均勻的。1、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)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流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

I反饋練習(xí)CF方向?電流微元法BF方向×BBF

特殊位置法分析運(yùn)動(dòng)II試分析:兩根相互垂直彼此絕緣，通電導(dǎo)線，其中CD固定不動(dòng)，判斷AB棒的受力及運(yùn)動(dòng)情況。2、如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m，與水平面夾角為450，金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg，處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電源電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻為1Ω，為使MN處于靜止?fàn)顟B(tài)，則電阻R應(yīng)為多少？(其他電阻不計(jì))【答案】R=0.2Ω沿著NM的方向望去，可得平面圖。例8.如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流,線圈將會(huì)()A.縱向收縮,徑向膨脹B.縱向伸長(zhǎng),徑向膨脹C.縱向伸長(zhǎng),徑向收縮D.縱向收縮,徑向收縮縱向A【例3】水平放置的兩個(gè)平行金屬軌道相距0.2m上面有一質(zhì)量為0.04kg的均勻金屬棒ab，電源電動(dòng)勢(shì)為６V，內(nèi)阻為0.5Ω，滑動(dòng)變阻器調(diào)到2.5Ω時(shí)，要在金屬棒所在位置施加一個(gè)垂直與ab的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，才能使金屬棒ab對(duì)軌道的壓力恰好為零，求（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的大小和方向．（2）若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小不變，方向順時(shí)針轉(zhuǎn)37°，此時(shí)ab仍然靜止，則軌道對(duì)ab的支持力和摩擦力為多大？ab課堂練習(xí)1、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)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流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

I反饋練習(xí)CF方向?電流微元法BF方向×BBF

特殊位置法分析運(yùn)動(dòng)II【例5】（2009年海南物理）2．一根容易形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定。導(dǎo)線中通有電流，方向如圖中箭頭所示。當(dāng)沒有磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線呈直線狀態(tài)：當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個(gè)圖示中正確的是:1.畫出導(dǎo)線所在處的磁場(chǎng)方向2.確定電流方向3.根據(jù)左手定則確定受安培力的方向4.根據(jù)受力情況判斷運(yùn)動(dòng)情況

判斷通電導(dǎo)線在安培力作用下

的運(yùn)動(dòng)問題的基本方法SN等效法分析運(yùn)動(dòng)NS例7如圖所示，在條形磁鐵S極附近懸掛一個(gè)線圈，線圈與水平磁鐵位于同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈中電流沿圖示方向流動(dòng)時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)()A．線圈向磁鐵平移B．線圈遠(yuǎn)離磁鐵平移C．從上往下看，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近磁鐵D．從上往下看，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近磁鐵電流微元法

特殊位置法FFFF?

I方向×

I方向DNSIFFNSF例8.試分析如圖所示的通電直導(dǎo)線的受力和運(yùn)動(dòng)情況NSF（1）繩子拉力_______(變大,變小,不變)（2）桌面對(duì)磁鐵的支持力_______（3）桌面對(duì)磁鐵的摩擦力________(有,無).變大變小無NSF桌面對(duì)磁鐵的摩擦力_______(有,無)方向_______.有水平向右F′fA1、如圖所示的四種情況，通電導(dǎo)體均置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其中通電導(dǎo)線不受安培力的是（）鞏固練習(xí)C2、如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直導(dǎo)線MN，導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直，給導(dǎo)線通以由N向M的電流，則()A.磁鐵對(duì)桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用B.磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，受桌面的摩擦力作用C.磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用D.磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，不受桌面摩擦力作用3、如圖所示，在傾角為30o的斜面上，放置兩條寬L＝0.5m的光滑平行導(dǎo)軌，將電源、滑動(dòng)變阻器用導(dǎo)線連接在導(dǎo)軌上，在導(dǎo)軌上橫放一根質(zhì)量為m＝0.2kg的金屬棒ab，電源電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻r＝0.3Ω，磁場(chǎng)方向垂直軌道所在平面，B＝0.8T。欲使棒ab在軌道上保持靜止，滑動(dòng)變阻器的使用電阻R應(yīng)為多大？（g取10m/s2，其它電阻不計(jì)）BErRa30°bBGFNF兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固定，cd可以自由活動(dòng)，當(dāng)通以如圖所示電流后，cd導(dǎo)線將（）A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近abB.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開abC.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開abD.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近ababcdD關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力,下列說法正確的是()A.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用B.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向一定跟磁場(chǎng)方向垂直C.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向一定跟電流方向垂直D.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向垂于由B和I所確定的平面BCD磁場(chǎng)中某處的磁感線如圖所示()A.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,Ba>BbB.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,Ba<BbC.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處大D.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處小abB如圖所示，通電直導(dǎo)線A與環(huán)形通電導(dǎo)線環(huán)B固定放置在同一水平面上,通有如圖所示的電流時(shí),通電直導(dǎo)線受到水平向

的安培力作用.當(dāng)A、B中電流大小保持不變,但同時(shí)改變方向時(shí),通電直導(dǎo)線A所受的安培力方向水平向

.AIBI右右如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流,線圈將會(huì)()A.縱向收縮,徑向膨脹B.縱向伸長(zhǎng),徑向膨脹C.縱向伸長(zhǎng),徑向收縮D.縱向收縮,徑向收縮縱向A把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來,使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸,并使它組成如圖所示的電波,當(dāng)開關(guān)接通后,將看到的現(xiàn)象是()A.彈簧向上收縮B.彈簧被拉長(zhǎng)C.彈簧上下振動(dòng)D.彈簧仍靜止不動(dòng)SC

如圖所示，導(dǎo)線abc為垂直折線,其中電流為I,ab=bc=L,導(dǎo)線拓在的平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求導(dǎo)線abc所受安培力的大小和方向.abc如圖所示，將通電導(dǎo)線圓環(huán)平行于紙面緩慢地豎直向下放入水平方向垂直紙面各里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則在通電圓環(huán)完全進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,所受的安培力大小變化是()A.逐漸變大B.先變大后變小C.逐漸變小D.先變小后變大BIB如圖所示，MN是一條水平放置的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通有大小不一為I1,方向如圖所示的電流.P是一個(gè)通有電流I2的,與MN共面的金屬圓環(huán),圓環(huán)P在磁場(chǎng)作用下將()MI1PA.沿紙面向上運(yùn)動(dòng)B.沿紙面向下運(yùn)動(dòng)C.上半部垂直紙面向外,

下半部垂直紙面向里轉(zhuǎn)動(dòng)D.上半部垂直紙面向里,

下半部垂直紙面向外轉(zhuǎn)動(dòng)I2NB如圖所示，一根有質(zhì)量的金屬棒MN，兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸于a、b兩點(diǎn)，棒的中部處于方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通有電流，方向從M流向N，些時(shí)懸線上有拉力，為了使拉力等于零，可以()A.適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B.使磁場(chǎng)反向C.適當(dāng)增大電流D.使電流反向MNabC如圖所示，在傾角為θ的光滑斜面上，垂直紙面水平放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的通電直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向里，欲使導(dǎo)線靜止在斜面上，外加磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向可以是()A.B=mgsinθ/IL，方向垂直斜面向下B.B=mgtan/IL，方向豎直向下C.B=mg/IL，方向水平向左D.B=mg