備考2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第十一章磁場(chǎng)第1講磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用考點(diǎn)2安培力的分析與計(jì)算

考點(diǎn)2安培力的分析與計(jì)算1.安培力的大小F＝[19]BIlsinθ（其中θ為B與I之間的夾角）（1）磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)：F＝[20]BIl；（2）磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：F＝[21]0.2.安培力的方向（左手定則推斷）（1）如圖，伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指[22]垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；（2）讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向[23]電流的方向；（3）這時(shí)[24]拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向.利用如圖所示裝置探究勻強(qiáng)磁場(chǎng)中影響通電導(dǎo)線受力的因素，導(dǎo)線垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向放置.先保持導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度L不變，變更電流I的大小，然后保持電流I不變，變更導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度L，得到導(dǎo)線受到的力F分別與I和L的關(guān)系圖像，則正確的是（B）研透高考明確方向命題點(diǎn)1安培力的方向3.[2024廣東]截面為正方形的絕緣彈性長(zhǎng)管中心有一固定長(zhǎng)直導(dǎo)線，長(zhǎng)管外表面固定著對(duì)稱分布的四根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線.若中心直導(dǎo)線通入電流I1，四根平行直導(dǎo)線均通入電流I2，I1?I2，電流方向如圖所示.下列截面圖中可能正確表示通電后長(zhǎng)管發(fā)生形變的是（C） ABCD解析由于I1?I2，故長(zhǎng)管外面的四根通電平行直導(dǎo)線間的安培力可忽視，只考慮長(zhǎng)管中心通入電流I1的直導(dǎo)線對(duì)長(zhǎng)管外四根平行直導(dǎo)線的安培力作用，中心直導(dǎo)線四周產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻沫h(huán)形磁場(chǎng)，依據(jù)左手定則可知，通電后左、右兩根平行直導(dǎo)線靠近中心直導(dǎo)線，上、下兩根平行直導(dǎo)線遠(yuǎn)離中心直導(dǎo)線，C正確.4.[2024湖北荊州模擬]鐵環(huán)上繞有帶絕緣皮的通電導(dǎo)線，電流方向如圖所示，若在鐵環(huán)中心O點(diǎn)處放置垂直紙面的電流元，電流方向向外，則電流元受到的安培力方向?yàn)椋˙）A.① B.② C.③ D.④解析依據(jù)右手螺旋定則可知，鐵環(huán)上方是N極，鐵環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)方向由上到下，再依據(jù)左手定則可知，電流元受到的安培力方向?yàn)樗较蛴遥蔅正確，ACD錯(cuò)誤.命題點(diǎn)2安培力的大小5.[2024江蘇]如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.L形導(dǎo)線通以恒定電流I，放置在磁場(chǎng)中.已知ab邊長(zhǎng)為2l，與磁場(chǎng)方向垂直，bc邊長(zhǎng)為l，與磁場(chǎng)方向平行.該導(dǎo)線受到的安培力為（C）A.0 B.Bil C.2Bil D.5BIl解析→F安＝BI·2l＝2BIl，C對(duì)，ABD錯(cuò)6.長(zhǎng)度為L(zhǎng)、通有電流為I的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流方向與磁場(chǎng)方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，對(duì)于下列各圖中，導(dǎo)線所受安培力的大小計(jì)算正確的是（A）A.F＝BILcosθB.F＝BILcosθC.F＝BILsinθD.F＝BILsinθ方法點(diǎn)撥1.安培力的方向：安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B與I確定的平面.2.公式F＝BIl的應(yīng)用條件：l與B垂直.公式中l(wèi)指有效長(zhǎng)度.彎曲通電導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度l等于連接導(dǎo)線兩端點(diǎn)的直線的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿兩端點(diǎn)連線由始端流向末端，如圖所示.命題點(diǎn)3安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)狀況的推斷7.[電流元法與結(jié)論法/2024江蘇]如圖所示，兩根固定的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線a、b相互垂直，a平行于紙面，電流方向向右，b垂直于紙面，電流方向向里，則導(dǎo)線a所受安培力方向（C）A.平行于紙面對(duì)上B.平行于紙面對(duì)下C.左半部分垂直紙面對(duì)外，右半部分垂直紙面對(duì)里D.左半部分垂直紙面對(duì)里，右半部分垂直紙面對(duì)外解析解法1：電流元法如圖，依據(jù)安培定則，可推斷出導(dǎo)線a左半部分的空間磁場(chǎng)方向斜向右上方，右半部分的空間磁場(chǎng)方向斜向右下方，依據(jù)左手定則可推斷出導(dǎo)線a左半部分受到的安培力方向垂直紙面對(duì)外，右半部分受到的安培力方向垂直紙面對(duì)里，故選C.解法2：結(jié)論法互成角度的通電導(dǎo)線有旋轉(zhuǎn)到電流方向一樣的趨勢(shì).若a不固定，則a的右半部分會(huì)垂直紙面對(duì)里旋轉(zhuǎn)，左半部分會(huì)垂直紙面對(duì)外旋轉(zhuǎn)，只有這樣旋轉(zhuǎn)后兩導(dǎo)線電流方向才會(huì)一樣，所以C對(duì).8.[等效法]如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)電線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極旁邊，磁鐵的軸線穿過(guò)線圈的圓心，且垂直于線圈平面，當(dāng)線圈中通入如圖方向的電流后，線圈的運(yùn)動(dòng)狀況是（A）A.線圈向左運(yùn)動(dòng)B.線圈向右運(yùn)動(dòng)C.從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D.從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)解析解法1：等效法把環(huán)形電流等效為一個(gè)小磁針，如圖所示，磁鐵和線圈相互吸引變成磁體間的相互作用.故A正確.解法2：電流元法把圓環(huán)形線圈分成許多小段，每一小段可以看作直線電流，取上、下對(duì)稱兩個(gè)小段分析，其截面圖和受安培力的方向如圖所示，依據(jù)對(duì)稱性可知，安培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動(dòng).故A正確.9.[轉(zhuǎn)換探討對(duì)象法]水平桌面上一條形磁體的上方，有一根通電直導(dǎo)線由S極的上端平行于桌面緩慢移到N極上端的過(guò)程中，磁體始終保持靜止，導(dǎo)線始終保持與磁體垂直，電流方向如圖所示.在這個(gè)過(guò)程中，關(guān)于磁體受到的摩擦力和桌面對(duì)磁體的彈力，說(shuō)法正確的是（C）A.摩擦力始終為零，彈力大于磁體重力B.摩擦力始終不為零，彈力大于磁體重力C.摩擦力方向由向左變?yōu)橄蛴?，彈力大于磁體重力D.摩擦力方向由向右變?yōu)橄蜃?，彈力小于磁體重力解析如圖所示，當(dāng)導(dǎo)線在S極上方時(shí)，導(dǎo)線所受安培力方向斜向左上方，由牛頓第三定律可知，磁體受到的反作用力斜向右下方，磁體有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，則磁體受到的摩擦力水平向左；磁體對(duì)桌面的壓力大于磁體的重力，因此桌面對(duì)磁體的彈力大于磁體重力；如圖所示，當(dāng)導(dǎo)線在N極上方時(shí)，導(dǎo)線所受安培力方向斜向右上方，由牛頓第三定律可知，磁體受到的反作用力斜向左下方，磁體有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，則磁體受到的摩擦力水平向右；磁體對(duì)桌面的壓力大于磁體的重力，因此桌面對(duì)磁體的彈力大于磁體重力；由以上分析可知，磁體受到的摩擦力先向左后向右，桌面對(duì)磁體的彈力始終大于磁體的重力，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確.方法點(diǎn)撥安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)狀況的判定方法電流元法分割為電流元安培力方向整段導(dǎo)體所受合力方向運(yùn)動(dòng)方向特別位置法特別位置安培力方向