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文檔簡介
安培力與洛倫茲力鶻
第1節(jié)磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用力
學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)形成脈絡(luò)
1.知道安培力的方向與電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向
T左手定則)
都垂直,會(huì)用左手定則判斷安培力的方向。(重-(安培力的方向)—|
點(diǎn))~(尸、8、/方向間的關(guān)系]
安,、
培——(安培力的大小卜~(尸=B/Lsin
2.會(huì)推導(dǎo)勻強(qiáng)磁場中安培力的表達(dá)式,會(huì)計(jì)算力]
T磁場特點(diǎn))
勻強(qiáng)磁場中安培力的大小。(重點(diǎn)、難點(diǎn))L[磁電式電流表)——
3.知道磁電式電流表的基本構(gòu)造以及運(yùn)用它測
量電流大小和方向的基本原理。(難點(diǎn))
預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),筠頷器益
基礎(chǔ)梳理
一'安培力的方向
1.安培力:通電導(dǎo)線在磁場中受的力。
2.左手定則:伸開左手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同
一個(gè)平面內(nèi);讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入,并使四指指向電流的方向,這時(shí)拇指所
指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。
3.安培力方向、磁場方向、電流方向的關(guān)系:F±B,FL1,即尸垂直于B
和/所決定的平面。
二、安培力的大小
與/垂直時(shí):F=BIL0
三種情形{8與/平行時(shí):F=0o
與/成0角時(shí):F=BILsin。。
三、磁電式電流表
1.構(gòu)造:最基本的組成部分是磁體和放在磁體兩極之間的線圈。
2.原理
⑴通電線圈在磁場中受安培力發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋彈簧變形,以反抗線圈的轉(zhuǎn)
動(dòng)。
(2)線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大,被測電流就越大,所以根據(jù)線圈偏轉(zhuǎn)角度的大小,
可以判斷通過電流的大??;電流方向改變時(shí),指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變,根據(jù)
指針的偏轉(zhuǎn)方向,可以知道被測電流的方向。
3.特點(diǎn):表盤刻度均勻。
4.優(yōu)、缺點(diǎn)
(1)優(yōu)點(diǎn):靈敏度高,可以測出很弱的電流。
(2)缺點(diǎn):線圈的導(dǎo)線很細(xì),允許通過的電流很弱。
'活羲檢測,
H思維辨析
(1)當(dāng)通電直導(dǎo)線垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向時(shí),安培力的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方
向相同。()
(2)通電導(dǎo)線在磁場中一定會(huì)受安培力的作用。()
(3)兩根通電導(dǎo)線在同一勻強(qiáng)磁場中,若導(dǎo)線長度相同,電流大小相等,則
所受安培力大小相等,方向相同。()
(4)通以10A電流的通電直導(dǎo)線,長為0.1m,處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為01T的勻
強(qiáng)磁場中,所受安培力的大小可能為0.02N。()
(5)磁電式電流表只能測定電流的大小,不能確定被測電流的方向。()
(6)增加線圈匝數(shù)和增加線圈面積都可以提高磁電式電流表的靈敏度。()
提示:⑴x(2)X(3)x(4)V(5)X(6)V
10深度思考
(1)在磁場越強(qiáng)的地方通電導(dǎo)體受到的安培力一定越大嗎?
(2)磁電式電流表表盤的刻度為什么是均勻的?
提示:(1)不一定,通電導(dǎo)體所受安培力的大小與B、I、L及e有關(guān),當(dāng)e
=0。(3〃/)時(shí),無論B多大總有尸=0。
(2)因?yàn)榇烹娛诫娏鞅韮纱艠O間裝有極靴。極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方
向,線圈無論轉(zhuǎn)到什么位置,它的平面都跟磁感線平行,所以表盤的刻度是均勻
的。
探究1安培力的方向
?問題導(dǎo)引
利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
可以在金屬導(dǎo)桿上
自由運(yùn)動(dòng)的細(xì)銅桿曾
金屬導(dǎo)桿
(1)上下交換磁極的位置以改變磁場方向,細(xì)銅桿受力的方向是否改變?
(2)改變細(xì)銅桿中電流的方向,細(xì)銅桿受力的方向是否改變?
⑶仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,說明安培力的方向與磁場方向、電流方向有怎樣的
關(guān)系?
[要點(diǎn)提示](1)細(xì)銅桿受力的方向改變。
(2)細(xì)銅桿受力的方向改變。
(3)安培力的方向與磁場方向、電流方向的關(guān)系滿足左手定則。
【核心深化】
1.安培力的方向既垂直于電流的方向,又垂直于磁場的方向。即安培力的
方向垂直于電流跟磁場決定的平面,所以判斷安培力的方向時(shí),首先確定磁場和
電流所確定的平面,從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上,再根據(jù)左手定則
判斷安培力的具體方向。
2.電流方向和磁場方向之間沒有因果關(guān)系,這兩個(gè)方向的關(guān)系是不確定的。
這兩個(gè)方向共同決定了安培力的方向,所以,已知電流方向和磁場方向時(shí),安培
力的方向是唯一確定的,但已知安培力和磁場方向時(shí),電流方向不確定。
3.與磁場力相比,電場力是縱向力,其方向總是與電場方向平行,而磁場
力是橫向力,其方向總是與磁場方向垂直。
【典題例析】
例1(多選)圖中裝置可演示磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用。電磁鐵上下兩磁極之
間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌,L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬
桿。當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b,導(dǎo)軌兩端e、f,分別接到兩個(gè)不同的直流電源上
時(shí),L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。下列說法正確的是()
A.若。接正極,匕接負(fù)極,e接正極,/接負(fù)極,則L向右滑動(dòng)
B.若a接正極,人接負(fù)極,e接負(fù)極,/接正極,則L向右滑動(dòng)
C.若。接負(fù)極,。接正極,e接正極,/接負(fù)極,則L向左滑動(dòng)
D.若“接負(fù)極,匕接正極,e接負(fù)極,/接正極,則L向左滑動(dòng)
[思路點(diǎn)撥]由右手螺旋定則判斷磁鐵上下兩磁極間的磁場方向,由左手定
則判斷安培力方向。
[解析]若a接正極,匕接負(fù)極,由右手螺旋定則知電磁鐵上下兩磁極間磁
場方向向上,若e接正極,/接負(fù)極,由左手定則知L受到的安培力向左;若e
接負(fù)極,/接正極,L受到的安培力向右,A錯(cuò)誤,B正確;同理,若。接負(fù)極,
/7接正極,磁場方向向下,e接負(fù)極,/接正極,L所受的安培力向左;e接正極,
/接負(fù)極,L所受的安培力向右,C錯(cuò)誤,D正確。
[答案]BD
【針對(duì)訓(xùn)練】
1.在赤道上空,水平放置一根通以由西向東的電流的直導(dǎo)線,則此導(dǎo)線
()
A.受到豎直向上的安培力
B.受到豎直向下的安培力
C.受到由南向北的安培力
D.受到由西向東的安培力
解析:選A。赤道上空她磁場方向水平向北,由左手定則可確定該導(dǎo)線受到
的安培力方向豎直向上。
2.一根容易變形的彈性導(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)磁場時(shí),描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個(gè)圖示正確的是()
A
CD
解析:選D。根據(jù)左手定則可得只有D正確。
探究2安培力的大小
?問題導(dǎo)引
i.如何計(jì)算磁場中彎曲導(dǎo)線所受安培力的大???
2.公式/=〃5sin。在非勻強(qiáng)磁場中是否適用?
[要點(diǎn)提示]1.勻強(qiáng)磁場中彎曲導(dǎo)線的有效長度L,等于連接兩端點(diǎn)直線的長
度。
2.僅適用于很短的通電導(dǎo)線。
【核心深化】
1.對(duì)安培力F=ILBsin0的理解
(1)0是B與/的夾角,當(dāng)8與/垂直,即sin90。=1時(shí),F(xiàn)=1LB.
(2)8對(duì)放入的通電導(dǎo)線來說是外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度,不必考慮導(dǎo)線自身產(chǎn)生
的磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響。
(3)L是有效長度,勻強(qiáng)磁場中彎曲導(dǎo)線的有效長度3等于連接兩端點(diǎn)直線
的長度(如圖);相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端。
2.b=〃8sin8的適用條件:導(dǎo)線所處的磁場應(yīng)為勻強(qiáng)磁場;在非勻強(qiáng)磁場
中,公式僅適用于很短的通電導(dǎo)線。
3.電荷在電場中一定會(huì)受到電場力作用,但是電流在磁場中不一定受安培
力作用,當(dāng)電流方向與磁場方向平行時(shí),電流不受安培力作用。
【典題例析】
例2如圖所示,一段導(dǎo)線必cd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中,
且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直。線段"、兒和cd的長度均為3且Nabc
=Nbcd=135。。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為/,方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段必〃所受
到的磁場的作用力的合力()
A.方向沿紙面向上,大小為(地+1)/8
B.方向沿紙面向上,大小為(也一
C.方向沿紙面向下,大小為(啦+1)〃8
D.方向沿紙面向下,大小為(也一1)〃8
[思路點(diǎn)撥]公式尸=〃3sin。中L是有效長度,勻強(qiáng)磁場中彎曲導(dǎo)線的有效
長度L等于連接兩端點(diǎn)直線的長度,利用左手定則可以確定導(dǎo)線所受合力方向。
[解析]導(dǎo)線段abed的有效長度為線段ad,由幾何知識(shí)知Lad=(巾+1)L,
故線段abed所受的合力大小F=IL,<dB=(巾+1)ILB,導(dǎo)線有效長度的電流方向
為a—d,據(jù)左手定則可以確定導(dǎo)線所受合力方向豎直向上,A正確。
[答案]A
【針對(duì)訓(xùn)練】
3.如圖所示的各圖中,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同,導(dǎo)線兩端點(diǎn)。間的
距離均相等,導(dǎo)線中電流均相等,則各圖中有關(guān)導(dǎo)線外段所受的安培力的大小
的判斷正確的是()
乙
XXXX
XXXX.0..6.
XXXX????
丙丁
A.丁圖最大B.乙圖最大
C.一樣大D.無法判斷
解析:選C。安培力公式尸=8/3.,其中心為垂直于磁場方向的有效長度,
甲、乙、丙、丁四個(gè)圖中導(dǎo)線的有效長度相等,所以所受的安培力大小相等。
4.如圖所示,長為L、質(zhì)量為機(jī)的導(dǎo)體棒用細(xì)線懸掛放入某勻強(qiáng)磁場中,
導(dǎo)體棒與磁場方向垂直,當(dāng)導(dǎo)體棒中通過的電流為/時(shí),細(xì)線上的拉力恰好為0,
問磁感應(yīng)強(qiáng)度8為多大?
//4/〃////////
解析:由細(xì)線拉力恰好為0可知,安培力為尸=mg,又因?yàn)镕=BIL,解得
B=
IL°
答案:管
探究3安培力的應(yīng)用實(shí)例
【典題例析】
例3圖為某科技小組設(shè)計(jì)的一電流表的原理示意圖。質(zhì)量為機(jī)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絕緣彈簧相連,絕緣彈簧勁度系數(shù)
為鼠在矩形區(qū)域帥M內(nèi)有勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,方向垂直于紙面向
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的長度大于
而,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。
(1)當(dāng)電流表示數(shù)為0時(shí),彈簧伸長多少?(重力加速度為g)
(2)若要電流表正常工作,的哪一端應(yīng)與電源正極相接?
(3)若々=2.0N/m,方=0.20m,~bc=0.050m,8=0.20T,此電流表的量
程是多少?(不計(jì)通電時(shí)電流產(chǎn)生的磁場的作用)
(4)若要將量程擴(kuò)大2倍,磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)槎啻螅?/p>
[思路點(diǎn)撥](1)電流表示數(shù)為0時(shí),金屬棒在重力與彈簧彈力作用下處于平衡
狀態(tài),根據(jù)平衡方程可解得彈簧伸長量。
(2)當(dāng)電流表正常工作時(shí),電流表有示數(shù),金屬棒將受到向下的安培力,根
據(jù)左手定則可知MN中電流方向,從而確定MN的哪一端與電源正極相接。
(3)當(dāng)金屬棒處于曲線上時(shí),電流表示數(shù)最大,根據(jù)平衡條件以及彈簧的伸
長量可求得此時(shí)是最大電流。
(4)擴(kuò)大量程后根據(jù)(3)中的平衡方程即可解出正確結(jié)果。
[解析](1)設(shè)彈簧的伸長量為Ax,則有①
由①式得入*=鬻。②
(2)為使電流表正常工作,作用于通有電流的金屬棒MN的安培力必須向下,
因此M端應(yīng)接正極。
(3)設(shè)滿量程時(shí)通過MN的電流為Im,則有
BImab+mg=k(be+△%)③
聯(lián)立①③并代入數(shù)據(jù)得
/m=錯(cuò)誤!=2.5A。④
(4)設(shè)量程擴(kuò)大后,磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)橄?,則有
2B'Imab+mg=k(be+Ax)⑤
由①⑤式得
夕=錯(cuò)誤!
代入數(shù)據(jù)得B'=0.10T。
[答案](1)管(2)M(3)0?2.5A(4)0.10T
【針對(duì)訓(xùn)練】
5.(2020?鎮(zhèn)原縣校級(jí)期末)根據(jù)磁場對(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,下列方案在理論上可行的是()
B
A.減小電流/的值
B.增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值
C.減小磁感應(yīng)強(qiáng)度3的值
D.改變磁感應(yīng)強(qiáng)度8的方向,使之與炮彈前進(jìn)方向平行
解析:選B。要提高電磁炮的發(fā)射速度,需要增加安培力所做的功,在加速
距離不變的情況下,可以考慮增大安培力,根據(jù)安培力公式F=BIL,可以增大
磁感應(yīng)強(qiáng)度8、增大電流/,A、C錯(cuò)誤,B正確;改變磁感應(yīng)強(qiáng)度3的方向,
使之與炮彈前進(jìn)方向平行,安培力減小為0,D錯(cuò)誤。
6.一個(gè)可以用來測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的裝置如圖所示,一截面是長方形的長方
體絕緣容器內(nèi)部高為L,厚為4左右兩管等高處裝有兩根完全相同的開口向上
的管子。、b,上、下兩側(cè)裝有電極q正極)和。(負(fù)極)并經(jīng)開關(guān)s與電源連接,
容器中注滿能導(dǎo)電的液體,液體的密度為p;將容器置于勻強(qiáng)磁場中,磁場方向
垂直紙面向里。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí),豎直管子。、8中的液面高度相同;開關(guān)S閉合
后,。、〃管中液面將出現(xiàn)高度差;若當(dāng)開關(guān)S閉合后,a、8管中液面出現(xiàn)的高
度差為〃,電路中電流表讀數(shù)為/,求磁感應(yīng)強(qiáng)度8的大小。
解析:開關(guān)S閉合后,導(dǎo)電液體中有電流由電極C流到電極。,根據(jù)左手
定則可知導(dǎo)電液體要受到向右的安培力作用,在液體中產(chǎn)生附加壓強(qiáng)〃,這樣
8管中液面將出現(xiàn)高度差。在液體中產(chǎn)生附加壓強(qiáng)p為智=/>g/z,所以磁感應(yīng)強(qiáng)
度8的大小為8=華。
答案:四
n■■隨堂知能演練■■■
i.(安培力)如圖所示,一根長直導(dǎo)線穿過載有恒定電流的金屬環(huán)的中心且垂
直于環(huán)面,導(dǎo)線和金屬環(huán)中的電流如圖所示,那么金屬環(huán)所受安培力()
A.沿圓環(huán)半徑向里等于0
C.沿圓環(huán)半徑向外D.水平向左
解析:選B。據(jù)安培定則可以確定,直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場與金屬環(huán)中電流平行,
故金屬環(huán)不受安培力,B正確。
2.(左手定則)在下圖所示的各圖中,表示磁感應(yīng)強(qiáng)度8、電流/及電流受力
產(chǎn)三者方向關(guān)系正確的是()
X8XX用
XXX
XX
X
ABCD
解析:選A。根據(jù)左手定則可得只有A正確。
3.(安培力的大小)一段通電導(dǎo)線平行于磁場方向放入勻強(qiáng)磁場中,導(dǎo)線上的
電流方向由左向右,如圖所示。在導(dǎo)線以其中心點(diǎn)為軸轉(zhuǎn)動(dòng)90。的過程中,導(dǎo)線
受到的安培力()
---B
A.大小不變,方向不變
B.由0增大到最大,方向不變
C.由最大減小到0,方向不變
D.由0增大到最大,方向時(shí)刻變化
解析:選B。導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)前,電流方向與磁場方向平行,導(dǎo)線不受安培力;當(dāng)
導(dǎo)線轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度后,電流與磁場方向不再平行,導(dǎo)線受到安培力的作用;當(dāng)
導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90。時(shí),電流與磁場方向垂直,此時(shí)導(dǎo)線所受安培力最大。根據(jù)左手定
則判斷知,力的方向始終不變,B正確。
4.(磁電式電流表)磁電式電流表的結(jié)構(gòu)圖如圖甲所示,磁極間的磁場分布
圖如圖乙所示,以下選項(xiàng)正確的是()
①指針穩(wěn)定后,線圈受到螺旋彈簧的力矩與線圈受到的磁力矩方向是相反的
②通電線圈中的電流越大,電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大
③在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi),各處的磁場都是勻強(qiáng)磁場
④在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi),線圈所受磁力矩與電流有關(guān),而與所處位置無關(guān)
A.①②B.③④
C.①②④D.①②③④
解析:選C。當(dāng)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩增大到與安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力
矩平衡時(shí),線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng),即兩力矩大小相等、方向相反,故①正確;磁電式電
流表的極靴與圓柱間的磁場是均勻輻向分布的,不管線圈轉(zhuǎn)到什么角度,它的平
面都跟磁感線平行,均勻輻向分布的磁場特點(diǎn)是大小相等、方向不同,故③錯(cuò)誤,
④正確;電流越大,電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大,故②正確。綜上所述選C。
以練促學(xué)?補(bǔ)短揚(yáng)長?
(建議用時(shí):45分鐘)
【基礎(chǔ)鞏固】
1.關(guān)于通電導(dǎo)線所受安培力廠的方向,磁場B的方向和電流/的方向之間
的關(guān)系,下列說法正確的是()
A.F、B、/三者必須保持相互垂直
B.尸必須垂直于8、I,但8、/可以不相互垂直
C.8必須垂直于F、/,但F、/可以不相互垂直
D./必須垂直于尺B,但F、B可以不相互垂直
解析:選B。安培力廠總是與磁場B方向和電流/方向決定的平面垂直,但
3與/(即導(dǎo)線)可以垂直,也可以不垂直,通電導(dǎo)線受安培力時(shí),力F與安培力
及力E與導(dǎo)線都是垂直的,A、C、D錯(cuò)誤,B正確。
2.如圖所示,A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤,帶有大量均勻分布的負(fù)電荷,在
圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線,電流方向如圖所示。當(dāng)圓盤高速繞中心軸
。。'轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通電直導(dǎo)線所受磁場力的方向是()
A.豎直向上B.豎直向下
C.水平向里D.水平向外
解析:選C。由于帶負(fù)電的圓環(huán)順時(shí)針方向(從上往下看)旋轉(zhuǎn),形成的等效
電流為逆時(shí)針方向,所產(chǎn)生的磁場方向豎直向上。由左手定則可判定通電直導(dǎo)線
所受安培力的方向水平向里。
3.(多選)如圖所示的三維空間內(nèi),勻強(qiáng)磁場方向沿x軸正方向,在xOz平面
內(nèi)有一通電直導(dǎo)線,若它所受的安培力方向沿+y方向,則()
B
A.該通電導(dǎo)線一定不會(huì)沿平行Qx方向放置
B.該通電導(dǎo)線一定平行3方向放置
C.無論通電導(dǎo)線怎樣放置,它總受到+y方向的安培力
D.沿十x方向觀察導(dǎo)線中的電流方向,應(yīng)該為向右方向
解析:選AD。當(dāng)通電導(dǎo)線與勻強(qiáng)磁場平行時(shí),它不受安培力作用,而題意
說導(dǎo)線受到安培力作用,說明導(dǎo)線一定不會(huì)沿平行Ox方向放置,A正確;根據(jù)
左手定則確定的關(guān)系可知:安培力一定垂直于磁場方向和電流方向確定的平面,
但電流方向不一定與磁場方向垂直,B錯(cuò)誤:根據(jù)左手定則判定知:通電導(dǎo)線如
果任意放置在xOz平面內(nèi),它受到的安培力,方向有沿+y方向和一y方向兩種
可能,沿Ox方向觀察,當(dāng)電流向右時(shí),安培力沿+>方向,當(dāng)電流向左時(shí),安
培力沿一y方向,C錯(cuò)誤,D正確。
4.(多選)如圖所示,平行于紙面水平向右的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度81=1T。
位于紙面內(nèi)的細(xì)直導(dǎo)線,長L=1m,通有/=1A的恒定電流。當(dāng)導(dǎo)線與Bi成
60。夾角時(shí),發(fā)現(xiàn)其受到的安培力為0。則該區(qū)域同時(shí)存在的另一勻強(qiáng)磁場的磁
感應(yīng)強(qiáng)度歷大小可能為()
A.|TB.9T
C.|TD.小T
解析:選BD。由于通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力為0,
則可知B\與&的合磁場方向沿著導(dǎo)線,如圖所示。當(dāng)及與導(dǎo)線垂直時(shí)&
最小,&min=Bisin60°=ix^丁=坐To當(dāng)&與導(dǎo)線不垂直且滿足B沿著導(dǎo)
J3
線時(shí),2T,由此知B、D正確。
5.(多選)電流表的靈敏度,是指在通入相同電流的情況下,指針偏轉(zhuǎn)角度
的大小。偏角越大,靈敏度越高。下列方法可提高磁電式電流表靈敏度的是()
A.增強(qiáng)永久磁鐵的磁性
B.增大螺旋彈簧的勁度系數(shù)
C.增大線圈的面積
D.增加線圈的匝數(shù)
解析:選ACDo通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),螺旋彈簧變形,反抗線圈的轉(zhuǎn)
動(dòng)。電流越大,安培力就越大,螺旋彈簧的形變也就越大。要提高電流表的靈敏
度,就要在通入相同的電流時(shí),讓指針的偏轉(zhuǎn)角度增大。所以要減小螺旋彈簧的
勁度系數(shù),或使安培力變大,即增強(qiáng)永久磁鐵的磁性、增大線圈的面積或增加線
圈的匝數(shù),A、C、D正確。
6.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于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,棒中通有電流,方向從
”流向N,此時(shí)懸線上有拉力,為了使拉力等于0,可以()
A.適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B.使磁場反向
C.適當(dāng)增大電流D.使電流反向
解析:選C。首先對(duì)金屬棒MN進(jìn)行受力分析,金屬棒MN受豎直向下的重
力mg,受兩根軟導(dǎo)線的豎直向上的拉力和安培力。平衡時(shí):2F+lLB=ing,重
力加g恒定不變,欲使拉力尸減小到0,應(yīng)增大安培力ILB,所以可增大磁場的
磁感應(yīng)強(qiáng)度B或增大通過金屬棒中的電流I,或二者同時(shí)增大。
7.在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)“、氏c處,各有一條長直導(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()
:C上
b<h''4右
A.與原邊平行,豎直向上
B.與"邊平行,豎直向下
C.與時(shí)邊垂直,指向左邊
D.與必邊垂直,指向右邊
解析:選C。根據(jù)安培定則,。、。在c處產(chǎn)生的磁場分別為垂直于ac連線
斜向下和垂直于加,連線斜向下,并且大小相等,由平行四邊形定則可確定c?處
合磁場方向向下,根據(jù)左手定則,可判定c處直導(dǎo)線所受安培力方向垂直于必
邊,指向左邊,C正確。
8.如圖所示,在勻強(qiáng)磁場中放有下列各種形狀的通電導(dǎo)線,電流強(qiáng)度為/,
磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,求各導(dǎo)線所受到的安培力大小。
XXXXXQXXXXXXX
XXX
X(X0海
bIc
XXXXxx^xX
XXXX
D
解析:本題考查對(duì)安培力計(jì)算公式的正確理解,F(xiàn)=BILsin0=BJL,無為
磁場在垂直于導(dǎo)線電流方向的分量即為有效磁場?;蛘逨=BIL,,其中3為垂
直于磁場方向的有效長度。
A圖中EA=8〃COSa,此時(shí)不能死記公式,而寫成sina。要理解公式本質(zhì)
是有效長度或有效磁場,要正確分解。
B圖中,不論導(dǎo)線怎么放,也會(huì)在紙平面內(nèi),因此3,/,故FB=B/L。
C圖中兩根導(dǎo)線組成的折線加七,整體受力實(shí)質(zhì)上是兩部分直導(dǎo)線分別受力
的矢量和,其有效長度為ac(即從a-c的電流),故Fc=pBIL0
D圖所示的是從。一。的半圓形電流,分析圓弧上對(duì)稱的每一小段電流,受
力抵消合并后,其有效長度為FD=2BIR。
E圖中用導(dǎo)線將出七接通形成閉合線圈,各導(dǎo)線受力的矢量和為0,故合力
為0。所以,閉合的通電線圈受安培力為0,FE=0O
答案:BILcosaBILy/2BIL2BIR0
【能力提升】
9.如圖所示,長為L的導(dǎo)線A3放在相互平行的金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌寬度為d,
通過的電流為/,垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,則所受的磁場
力的大小為()
C.-?^D.Bldsin6
sin0
解析:選C。A3導(dǎo)線的有效長度為當(dāng),由公式F=BIL得F=
sin(7sin(7
10.如圖所示,一個(gè)邊長為L的正方形金屬框豎直放置,各邊電阻相同,金
屬框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8、方向垂直于金屬框平面向里的勻強(qiáng)磁場中。若
A、B兩端與導(dǎo)線相連,由A到8通以如圖所示方向的電流(由A點(diǎn)流入,從B
點(diǎn)流出),流過邊的電流為/,則金屬框受到的安培力大小和方向分別為()
4
A.2BIL豎直向下B.留遼豎直向上
3
C.B1L豎直向上D.嚴(yán)L豎直向下
解析:選B。由題圖可知,電流由A點(diǎn)流入,從B點(diǎn)流出,則有AfB和
A-。-C-8的電流,而A-。一C-B的電流產(chǎn)生的安培力可等效成。。邊受到
的安培力,由于流過AB邊的電流為/,根據(jù)電路并聯(lián)特點(diǎn),流過。C邊的電流
為:/,因此金屬框受到的合安培力為方8比,根據(jù)左手定則,方向豎直向上,B正
確,A、C、D錯(cuò)誤。
11.均勻帶正電的薄圓盤的右側(cè),用絕緣細(xì)線A、8掛一根水平通電導(dǎo)體棒
ab,電流方向由。到A導(dǎo)線平行于圓盤平面?,F(xiàn)圓盤繞過圓心的水平軸沿如圖
所示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(電荷隨著圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng),可視為形成了一圈一圈的環(huán)形電
流),細(xì)線仍然豎直,與圓盤靜止時(shí)相比,下列說法正確的是()
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