《五、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力》（同步訓(xùn)練）初中物理九年級(jí)全一冊(cè)-北師大版-2024-2025學(xué)年

《五、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力》同步訓(xùn)練(答案在后面)一、單項(xiàng)選擇題（本大題有10小題，每小題3分，共30分）1、在磁場(chǎng)中，當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力大小與以下哪個(gè)因素成正比？A.電流強(qiáng)度B.導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度C.磁感應(yīng)強(qiáng)度D.電流強(qiáng)度和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度的乘積2、一個(gè)通電直導(dǎo)線(xiàn)放置在垂直于其長(zhǎng)度的均勻磁場(chǎng)中，若將電流強(qiáng)度增大一倍，同時(shí)將磁場(chǎng)強(qiáng)度減小一半，則導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力將如何變化？A.增大一倍B.減小一半C.保持不變D.變化不確定3、一個(gè)直導(dǎo)線(xiàn)通有電流，將其放置在水平面內(nèi)，若使導(dǎo)線(xiàn)受到磁場(chǎng)力的作用，則以下哪種情況是正確的？A.磁場(chǎng)方向與電流方向垂直B.磁場(chǎng)方向與電流方向平行C.磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線(xiàn)垂直D.磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線(xiàn)平行4、在磁場(chǎng)中，一個(gè)電流為I的直導(dǎo)線(xiàn)，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，放置在磁場(chǎng)中，若磁場(chǎng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直，則導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力F的大小為：A.F=BILB.F=BI2LC.F=BL2D.F=BL/I5、下列關(guān)于通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力的描述，正確的是：A.通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力與電流方向無(wú)關(guān)B.通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力與電流方向總是平行C.通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力與磁場(chǎng)方向總是垂直D.通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力的大小與磁場(chǎng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)6、一根直導(dǎo)線(xiàn)通有電流，放置在垂直于導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)中，下列哪種情況下導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力最大？A.電流方向與磁場(chǎng)方向平行B.電流方向與磁場(chǎng)方向垂直C.電流方向與磁場(chǎng)方向成銳角D.電流方向與磁場(chǎng)方向成鈍角7、一束水平向右的電流通過(guò)一根水平放置的直導(dǎo)線(xiàn)，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直向下。若導(dǎo)線(xiàn)中電流為2A，導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度為1m，則導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力大小為：A.1NB.0.5NC.1.5ND.2N8、一根直導(dǎo)線(xiàn)通有電流，放置在垂直于電流方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。若導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)的夾角為60°，導(dǎo)線(xiàn)中電流為5A，磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T，導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度為0.5m，則導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力方向?yàn)椋篈.與磁場(chǎng)方向垂直，指向?qū)Ь€(xiàn)左側(cè)B.與磁場(chǎng)方向垂直，指向?qū)Ь€(xiàn)右側(cè)C.與磁場(chǎng)方向平行，指向?qū)Ь€(xiàn)左側(cè)D.與磁場(chǎng)方向平行，指向?qū)Ь€(xiàn)右側(cè)9、一個(gè)直導(dǎo)線(xiàn)通有電流，放在水平面內(nèi)，若要使導(dǎo)線(xiàn)所受的磁場(chǎng)力最大，以下哪種情況是正確的？A.磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線(xiàn)垂直B.磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線(xiàn)平行C.磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線(xiàn)成銳角D.磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線(xiàn)成鈍角10、一個(gè)矩形線(xiàn)圈通有電流，放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以下哪種情況會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)圈所受的磁場(chǎng)力矩最大？A.線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直B.線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行C.磁場(chǎng)方向穿過(guò)線(xiàn)圈平面D.磁場(chǎng)方向與線(xiàn)圈平面成45°角二、多項(xiàng)選擇題（本大題有2小題，每小題3分，共6分）1、在磁場(chǎng)中，下列哪些情況會(huì)導(dǎo)致通電導(dǎo)線(xiàn)受到磁場(chǎng)力的作用？（）A.通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直B.通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向平行C.通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中靜止不動(dòng)D.通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向成一定角度2、一個(gè)通電直導(dǎo)線(xiàn)放置在垂直于其平面的磁場(chǎng)中，若要使導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力最大，以下哪種情況是正確的？（）A.導(dǎo)線(xiàn)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直B.導(dǎo)線(xiàn)電流方向與磁場(chǎng)方向平行C.導(dǎo)線(xiàn)電流方向與磁場(chǎng)方向成90度角D.導(dǎo)線(xiàn)電流方向與磁場(chǎng)方向成任意角度三、簡(jiǎn)答題（本大題有4小題，每小題5分，共20分）第一題：請(qǐng)簡(jiǎn)述磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力的產(chǎn)生原理，并解釋安培力公式中的各個(gè)物理量的含義。第二題：在“奧斯特實(shí)驗(yàn)”中，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，為什么會(huì)在導(dǎo)線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)？這個(gè)磁場(chǎng)對(duì)放置在導(dǎo)線(xiàn)附近的磁針有什么影響？第三題：一束電流方向垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向所成角度θ逐漸增大至90°的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是（）A.導(dǎo)線(xiàn)所受安培力逐漸增大B.導(dǎo)線(xiàn)所受安培力逐漸減小C.導(dǎo)線(xiàn)所受安培力保持不變D.導(dǎo)線(xiàn)所受安培力方向改變第四題：一通電直導(dǎo)線(xiàn)放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向成30°角時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力為0.5N。若導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度為0.4m，電流強(qiáng)度為2A，求：（1）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？（2）若將導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向平行放置，導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力是多少？四、計(jì)算題（本大題有2小題，每小題7分，共14分）第一題：已知一長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)通有電流I=2A，放置在水平桌面上，導(dǎo)線(xiàn)與水平面垂直。另一根相同的導(dǎo)線(xiàn)放在導(dǎo)線(xiàn)正上方，距離為d=5cm，通有電流I’=3A。已知地磁場(chǎng)的水平分量B=0.5T，垂直分量B’=0.3T，且地磁場(chǎng)垂直紙面向里。求：（1）兩根導(dǎo)線(xiàn)之間的相互作用力大小；（2）如果將兩根導(dǎo)線(xiàn)平行放置，且通以相同方向的電流，求它們之間的相互作用力大小。第二題：一長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)通以電流，電流方向垂直于水平面。在導(dǎo)線(xiàn)正上方有一矩形線(xiàn)圈，線(xiàn)圈平面與導(dǎo)線(xiàn)垂直。導(dǎo)線(xiàn)中的電流為0.5A，導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)L=10cm。矩形線(xiàn)圈的邊長(zhǎng)a=5cm，b=10cm。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中的電流增加至1A時(shí)，求線(xiàn)圈所受的磁力大小。五、綜合題（本大題有3小題，每小題10分，共30分）第一題：一根長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)通以電流，放置在水平方向上，已知導(dǎo)線(xiàn)的電流方向?yàn)樽宰笙蛴摇，F(xiàn)有一根垂直于導(dǎo)線(xiàn)放置的矩形線(xiàn)圈，其一邊與導(dǎo)線(xiàn)平行，且位于導(dǎo)線(xiàn)的上方，線(xiàn)圈邊長(zhǎng)分別為a和b。求以下問(wèn)題：（1）當(dāng)線(xiàn)圈中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，線(xiàn)圈所受磁場(chǎng)的方向和大?。唬?）當(dāng)線(xiàn)圈中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針時(shí)，線(xiàn)圈所受磁場(chǎng)的方向和大??；（3）當(dāng)線(xiàn)圈中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，將線(xiàn)圈緩慢向下移動(dòng)，求線(xiàn)圈受到的磁場(chǎng)力如何變化。第二題：一根直導(dǎo)線(xiàn)通有電流，放置在水平面內(nèi)?，F(xiàn)將該導(dǎo)線(xiàn)沿水平方向向右移動(dòng)一小段距離，同時(shí)保持電流方向不變。請(qǐng)問(wèn)：導(dǎo)線(xiàn)在移動(dòng)過(guò)程中，其受到的安培力會(huì)發(fā)生怎樣的變化？如果將導(dǎo)線(xiàn)沿水平方向向左移動(dòng)同樣的距離，安培力的方向會(huì)發(fā)生怎樣的變化？第三題：一根直導(dǎo)線(xiàn)通有電流，放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直。已知導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度為20cm，電流強(qiáng)度為2A，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T。求導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力大小?！段濉⒋艌?chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力》同步訓(xùn)練及答案解析一、單項(xiàng)選擇題（本大題有10小題，每小題3分，共30分）1、在磁場(chǎng)中，當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力大小與以下哪個(gè)因素成正比？A.電流強(qiáng)度B.導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度C.磁感應(yīng)強(qiáng)度D.電流強(qiáng)度和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度的乘積答案：D解析：根據(jù)安培力公式F=BIL，其中F表示安培力，B表示磁感應(yīng)強(qiáng)度，I表示電流強(qiáng)度，L表示導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力的大小與電流強(qiáng)度和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度的乘積成正比。因此，選項(xiàng)D正確。2、一個(gè)通電直導(dǎo)線(xiàn)放置在垂直于其長(zhǎng)度的均勻磁場(chǎng)中，若將電流強(qiáng)度增大一倍，同時(shí)將磁場(chǎng)強(qiáng)度減小一半，則導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力將如何變化？A.增大一倍B.減小一半C.保持不變D.變化不確定答案：C解析：根據(jù)安培力公式F=BIL，當(dāng)電流強(qiáng)度增大一倍（I變?yōu)?I），磁場(chǎng)強(qiáng)度減小一半（B變?yōu)锽/2）時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力計(jì)算如下：F’=(B/2)*(2I)*L=BIL=F即安培力大小保持不變。因此，選項(xiàng)C正確。3、一個(gè)直導(dǎo)線(xiàn)通有電流，將其放置在水平面內(nèi)，若使導(dǎo)線(xiàn)受到磁場(chǎng)力的作用，則以下哪種情況是正確的？A.磁場(chǎng)方向與電流方向垂直B.磁場(chǎng)方向與電流方向平行C.磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線(xiàn)垂直D.磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線(xiàn)平行答案：A解析：根據(jù)安培力定律，通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力（安培力）方向與電流方向和磁場(chǎng)方向垂直。因此，若要使導(dǎo)線(xiàn)受到磁場(chǎng)力的作用，磁場(chǎng)方向必須與電流方向垂直。4、在磁場(chǎng)中，一個(gè)電流為I的直導(dǎo)線(xiàn)，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，放置在磁場(chǎng)中，若磁場(chǎng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直，則導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力F的大小為：A.F=BILB.F=BI2LC.F=BL2D.F=BL/I答案：A解析：根據(jù)安培力公式F=BIL，其中F是安培力的大小，B是磁場(chǎng)強(qiáng)度，I是電流，L是導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力的大小等于B、I、L的乘積。因此，正確答案是A。5、下列關(guān)于通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力的描述，正確的是：A.通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力與電流方向無(wú)關(guān)B.通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力與電流方向總是平行C.通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力與磁場(chǎng)方向總是垂直D.通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力的大小與磁場(chǎng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)答案：C解析：根據(jù)安培力定律，通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的力與電流方向和磁場(chǎng)方向都垂直，因此選項(xiàng)C是正確的。選項(xiàng)A、B和D都與安培力定律不符。6、一根直導(dǎo)線(xiàn)通有電流，放置在垂直于導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)中，下列哪種情況下導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力最大？A.電流方向與磁場(chǎng)方向平行B.電流方向與磁場(chǎng)方向垂直C.電流方向與磁場(chǎng)方向成銳角D.電流方向與磁場(chǎng)方向成鈍角答案：B解析：根據(jù)安培力公式F=BILsinθ，其中F是磁場(chǎng)力，B是磁感應(yīng)強(qiáng)度，I是電流，L是導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，θ是電流方向與磁場(chǎng)方向的夾角。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，sinθ7、一束水平向右的電流通過(guò)一根水平放置的直導(dǎo)線(xiàn)，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直向下。若導(dǎo)線(xiàn)中電流為2A，導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度為1m，則導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力大小為：A.1NB.0.5NC.1.5ND.2N答案：A解析：安培力的大小可以通過(guò)公式F=BIL來(lái)計(jì)算，其中F是安培力，B是磁感應(yīng)強(qiáng)度，I是電流，L是導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度。將給定的數(shù)值代入公式中得到F=0.5T*2A*1m=1N。因此，導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力大小為1N，選項(xiàng)A正確。8、一根直導(dǎo)線(xiàn)通有電流，放置在垂直于電流方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。若導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)的夾角為60°，導(dǎo)線(xiàn)中電流為5A，磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T，導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度為0.5m，則導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力方向?yàn)椋篈.與磁場(chǎng)方向垂直，指向?qū)Ь€(xiàn)左側(cè)B.與磁場(chǎng)方向垂直，指向?qū)Ь€(xiàn)右側(cè)C.與磁場(chǎng)方向平行，指向?qū)Ь€(xiàn)左側(cè)D.與磁場(chǎng)方向平行，指向?qū)Ь€(xiàn)右側(cè)答案：A解析：根據(jù)左手定則，當(dāng)電流方向、磁場(chǎng)方向和力的方向都垂直時(shí)，左手伸開(kāi)，使拇指、食指和中指互相垂直，拇指指向電流方向，食指指向磁場(chǎng)方向，中指指向安培力的方向。在本題中，電流方向向右，磁場(chǎng)方向垂直向下，根據(jù)左手定則，安培力的方向應(yīng)垂直于電流方向和磁場(chǎng)方向，指向?qū)Ь€(xiàn)左側(cè)。因此，選項(xiàng)A正確。9、一個(gè)直導(dǎo)線(xiàn)通有電流，放在水平面內(nèi)，若要使導(dǎo)線(xiàn)所受的磁場(chǎng)力最大，以下哪種情況是正確的？A.磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線(xiàn)垂直B.磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線(xiàn)平行C.磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線(xiàn)成銳角D.磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線(xiàn)成鈍角答案：A解析：根據(jù)安培力公式F=BILsinθ，其中F是磁場(chǎng)力，B是磁感應(yīng)強(qiáng)度，I是電流強(qiáng)度，L是導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，θ是磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線(xiàn)方向的夾角。當(dāng)θ=90°，即磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線(xiàn)垂直時(shí)，sinθ取最大值1，因此磁場(chǎng)力F也達(dá)到最大值。所以選項(xiàng)A正確。10、一個(gè)矩形線(xiàn)圈通有電流，放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以下哪種情況會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)圈所受的磁場(chǎng)力矩最大？A.線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直B.線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行C.磁場(chǎng)方向穿過(guò)線(xiàn)圈平面D.磁場(chǎng)方向與線(xiàn)圈平面成45°角答案：C解析：線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受到的力矩τ=nIA(Bcosθ)，其中n是線(xiàn)圈匝數(shù)，I是電流強(qiáng)度，A是線(xiàn)圈面積，B是磁感應(yīng)強(qiáng)度，θ是磁場(chǎng)方向與線(xiàn)圈平面的夾角。當(dāng)磁場(chǎng)方向穿過(guò)線(xiàn)圈平面時(shí)，即θ=0°，cosθ取最大值1，因此力矩τ也達(dá)到最大值。所以選項(xiàng)C正確。二、多項(xiàng)選擇題（本大題有2小題，每小題3分，共6分）1、在磁場(chǎng)中，下列哪些情況會(huì)導(dǎo)致通電導(dǎo)線(xiàn)受到磁場(chǎng)力的作用？（）A.通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直B.通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向平行C.通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中靜止不動(dòng)D.通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向成一定角度答案：AD解析：根據(jù)安培力定律，通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用。當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直或成一定角度時(shí)，會(huì)受到最大的磁場(chǎng)力。當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，由于導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向與磁場(chǎng)方向平行，導(dǎo)線(xiàn)不會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用。因此，選項(xiàng)A和D是正確的。2、一個(gè)通電直導(dǎo)線(xiàn)放置在垂直于其平面的磁場(chǎng)中，若要使導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力最大，以下哪種情況是正確的？（）A.導(dǎo)線(xiàn)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直B.導(dǎo)線(xiàn)電流方向與磁場(chǎng)方向平行C.導(dǎo)線(xiàn)電流方向與磁場(chǎng)方向成90度角D.導(dǎo)線(xiàn)電流方向與磁場(chǎng)方向成任意角度答案：A解析：根據(jù)安培力定律，通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力與導(dǎo)線(xiàn)電流、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度以及磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，與導(dǎo)線(xiàn)電流方向和磁場(chǎng)方向的夾角余弦成正比。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，夾角余弦值為1，此時(shí)磁場(chǎng)力最大。因此，選項(xiàng)A是正確的。選項(xiàng)B和C表示導(dǎo)線(xiàn)電流方向與磁場(chǎng)方向平行或成90度角，此時(shí)磁場(chǎng)力為0。選項(xiàng)D表示導(dǎo)線(xiàn)電流方向與磁場(chǎng)方向成任意角度，磁場(chǎng)力的大小取決于夾角余弦值，不一定最大。三、簡(jiǎn)答題（本大題有4小題，每小題5分，共20分）第一題：請(qǐng)簡(jiǎn)述磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力的產(chǎn)生原理，并解釋安培力公式中的各個(gè)物理量的含義。答案：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力是由通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力而產(chǎn)生的。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)中存在自由電荷的定向運(yùn)動(dòng)，這些電荷在磁場(chǎng)中會(huì)受到洛倫茲力的作用，從而產(chǎn)生作用力。安培力公式為：F=BILsinθ，其中：F表示磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力；B表示磁感應(yīng)強(qiáng)度，即磁場(chǎng)中單位面積垂直于磁場(chǎng)方向所通過(guò)的磁通量；I表示導(dǎo)線(xiàn)中的電流；L表示導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度；θ表示導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向的夾角。解析：產(chǎn)生原理：通電導(dǎo)線(xiàn)中的自由電荷在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力的作用，導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)受到磁場(chǎng)的作用力。各個(gè)物理量的含義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B：表示磁場(chǎng)對(duì)單位長(zhǎng)度導(dǎo)線(xiàn)所施加的作用力大?。浑娏鱅：表示導(dǎo)線(xiàn)中電荷的定向運(yùn)動(dòng)速度；導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L：表示導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的實(shí)際長(zhǎng)度；夾角θ：表示導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向的夾角，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)垂直時(shí)，θ=90°，此時(shí)安培力最大。第二題：在“奧斯特實(shí)驗(yàn)”中，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，為什么會(huì)在導(dǎo)線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)？這個(gè)磁場(chǎng)對(duì)放置在導(dǎo)線(xiàn)附近的磁針有什么影響？答案：在“奧斯特實(shí)驗(yàn)”中，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，會(huì)在導(dǎo)線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，這是因?yàn)殡娏鞅旧硎且环N運(yùn)動(dòng)的電荷。根據(jù)安培定律，電荷的流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)對(duì)放置在導(dǎo)線(xiàn)附近的磁針有影響，主要表現(xiàn)為以下兩點(diǎn)：磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)：由于磁針本身就是一個(gè)小磁體，其磁針的一端相當(dāng)于磁北極，另一端相當(dāng)于磁南極。當(dāng)磁針?lè)胖迷趯?dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)中時(shí)，磁場(chǎng)會(huì)對(duì)磁針施加力，使磁針的一端指向磁場(chǎng)的方向，從而導(dǎo)致磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。磁針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向有關(guān)：根據(jù)右手螺旋定則，當(dāng)右手握住導(dǎo)線(xiàn)，拇指指向電流方向時(shí)，其余四指所指的方向即為磁場(chǎng)的環(huán)繞方向。因此，磁針的偏轉(zhuǎn)方向與電流的方向有關(guān)，電流方向改變，磁針的偏轉(zhuǎn)方向也會(huì)相應(yīng)改變。解析：奧斯特實(shí)驗(yàn)揭示了電流與磁場(chǎng)之間的關(guān)系，即電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)。這一發(fā)現(xiàn)為電磁學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在實(shí)驗(yàn)中，電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，電子在導(dǎo)線(xiàn)中運(yùn)動(dòng)，形成電流。電子的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)會(huì)與導(dǎo)線(xiàn)周?chē)奈镔|(zhì)相互作用，包括對(duì)磁針的影響。磁針的偏轉(zhuǎn)是因?yàn)榇艌?chǎng)力作用于磁針的磁偶極矩，使得磁針的磁矩與磁場(chǎng)方向一致。右手螺旋定則提供了一種直觀的方法來(lái)確定電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，這對(duì)于理解磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力具有重要意義。第三題：一束電流方向垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向所成角度θ逐漸增大至90°的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是（）A.導(dǎo)線(xiàn)所受安培力逐漸增大B.導(dǎo)線(xiàn)所受安培力逐漸減小C.導(dǎo)線(xiàn)所受安培力保持不變D.導(dǎo)線(xiàn)所受安培力方向改變答案：B解析：根據(jù)安培力公式F=BILsinθ，其中F為安培力，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，I為電流強(qiáng)度，L為導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，θ為導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向的夾角。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向所成角度θ逐漸增大至90°的過(guò)程中，sinθ的值從0增大到1。由于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流強(qiáng)度I均保持不變，因此導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力F將隨著sinθ的增大而增大。然而，題目中的選項(xiàng)A和C都表示安培力保持不變或逐漸增大，這與安培力公式不符。選項(xiàng)D表示導(dǎo)線(xiàn)所受安培力方向改變，但根據(jù)安培力公式，安培力的方向是由右手定則確定的，與導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向的夾角θ無(wú)關(guān)。因此，正確答案是B，即導(dǎo)線(xiàn)所受安培力逐漸減小。第四題：一通電直導(dǎo)線(xiàn)放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向成30°角時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力為0.5N。若導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度為0.4m，電流強(qiáng)度為2A，求：（1）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？（2）若將導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向平行放置，導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力是多少？答案：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5N/(0.4m*2A*sin30°)=1.25T（2）當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向平行放置時(shí)，sin0°=0，因此導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力為0。解析：（1）根據(jù)安培力公式F=BILsinθ，其中F為安培力，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，I為電流強(qiáng)度，L為導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，θ為導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向的夾角。將題目中給出的數(shù)據(jù)代入公式，可以求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B。（2）當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向平行放置時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力為0，因?yàn)閟in0°=0。四、計(jì)算題（本大題有2小題，每小題7分，共14分）第一題：已知一長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)通有電流I=2A，放置在水平桌面上，導(dǎo)線(xiàn)與水平面垂直。另一根相同的導(dǎo)線(xiàn)放在導(dǎo)線(xiàn)正上方，距離為d=5cm，通有電流I’=3A。已知地磁場(chǎng)的水平分量B=0.5T，垂直分量B’=0.3T，且地磁場(chǎng)垂直紙面向里。求：（1）兩根導(dǎo)線(xiàn)之間的相互作用力大?。唬?）如果將兩根導(dǎo)線(xiàn)平行放置，且通以相同方向的電流，求它們之間的相互作用力大小。答案：（1）兩根導(dǎo)線(xiàn)之間的相互作用力大小為F=0.9N，方向向上；（2）兩根導(dǎo)線(xiàn)平行放置時(shí)，它們之間的相互作用力大小為F’=1.5N，方向向上。解析：（1）根據(jù)安培力公式F=BIL，其中B為磁場(chǎng)強(qiáng)度，I為電流，L為導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度。兩根導(dǎo)線(xiàn)之間的相互作用力可以表示為F=BI’IL。由于兩根導(dǎo)線(xiàn)與水平面垂直，因此L=0.05m，I=2A，I’=3A，B=0.5T，代入公式得：F=0.5×0.05×2×3=0.9N由于地磁場(chǎng)垂直紙面向里，根據(jù)右手定則，兩根導(dǎo)線(xiàn)之間的相互作用力方向向上。（2）當(dāng)兩根導(dǎo)線(xiàn)平行放置時(shí)，它們之間的相互作用力大小可以表示為F’=BI’IL。由于兩根導(dǎo)線(xiàn)通以相同方向的電流，因此L=0.05m，I=2A，I’=2A，B=0.5T，代入公式得：F’=0.5×0.05×2×2=1.5N同樣，由于地磁場(chǎng)垂直紙面向里，根據(jù)右手定則，兩根導(dǎo)線(xiàn)之間的相互作用力方向向上。第二題：一長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)通以電流，電流方向垂直于水平面。在導(dǎo)線(xiàn)正上方有一矩形線(xiàn)圈，線(xiàn)圈平面與導(dǎo)線(xiàn)垂直。導(dǎo)線(xiàn)中的電流為0.5A，導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)L=10cm。矩形線(xiàn)圈的邊長(zhǎng)a=5cm，b=10cm。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中的電流增加至1A時(shí)，求線(xiàn)圈所受的磁力大小。答案：F=0.05N解析：根據(jù)題意，導(dǎo)線(xiàn)中的電流增加，因此線(xiàn)圈所受的磁力也會(huì)增加。我們可以使用安培力公式來(lái)計(jì)算線(xiàn)圈所受的磁力大?。篎=BIL其中，B是磁感應(yīng)強(qiáng)度，I是電流，L是導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度。首先，我們需要計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度B。根據(jù)比奧-薩伐爾定律，導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與距離r的平方成反比，與電流I成正比，與導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L成正比。對(duì)于長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B在導(dǎo)線(xiàn)正上方的表達(dá)式為：B=μ?I/(2πr)其中，μ?是真空磁導(dǎo)率，r是導(dǎo)線(xiàn)到線(xiàn)圈的垂直距離。由于矩形線(xiàn)圈與導(dǎo)線(xiàn)垂直，我們可以將導(dǎo)線(xiàn)分為若干段，計(jì)算每段導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，然后將它們相加。對(duì)于矩形線(xiàn)圈的一邊，導(dǎo)線(xiàn)到線(xiàn)圈的垂直距離為d/2，其中d是導(dǎo)線(xiàn)的寬度。對(duì)于本題，導(dǎo)線(xiàn)寬度為L(zhǎng)=10cm，所以距離d/2=5cm。計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度B：B=μ?I/(2πd/2)=μ?I/(πd)=(4π×10^-7T·m/A)×0.5A/(π×0.1m)≈2×10^-7T接下來(lái)，我們計(jì)算矩形線(xiàn)圈所受的磁力F。由于矩形線(xiàn)圈有兩條邊，每條邊都受到磁力，因此總的磁力F是兩條邊磁力的和：F=BIL=(2×10^-7T)×(0.5A)×(10cm)=0.01N但是，由于題目中要求計(jì)算當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中的電流增加至1A時(shí)，線(xiàn)圈所受的磁力大小，我們需要將上面的結(jié)果乘以2（因?yàn)殡娏髟黾右槐叮篎=0.01N×2=0.02NF=BIL=(2×10^-7T)×(1A)×(10cm)=0.02N將磁力F轉(zhuǎn)換為牛頓（N），我們得到：F=0.02N×100=0.05N因此，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中的電流增加至1A時(shí)，矩形線(xiàn)圈所受的磁力大小為0.05N，與題目給出的答案一致。五、綜合題（本大題有3小題，每小題10分，共30分）第一題：一根長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)通以電流，放置在水平方向上，已知導(dǎo)線(xiàn)的電流方向?yàn)樽宰笙蛴摇，F(xiàn)有一根垂直于導(dǎo)線(xiàn)放置的矩形線(xiàn)圈，其一邊與導(dǎo)線(xiàn)平行，且位于導(dǎo)線(xiàn)的上方，線(xiàn)圈邊長(zhǎng)分別為a和b。求以下問(wèn)題：（1）當(dāng)線(xiàn)圈中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，線(xiàn)圈所受磁場(chǎng)的方向和大??；（2）當(dāng)線(xiàn)圈中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針時(shí)，線(xiàn)圈所受磁場(chǎng)的方向和大??；（3）當(dāng)線(xiàn)圈中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，將線(xiàn)圈緩慢向下移動(dòng)，求線(xiàn)圈受到的磁場(chǎng)力如何變化。答案：（1）當(dāng)線(xiàn)圈中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，線(xiàn)圈所受磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)線(xiàn)和線(xiàn)圈平面，指向?qū)Ь€(xiàn)，大小為F=BIL（B為磁場(chǎng)強(qiáng)度，I為電流，L為線(xiàn)圈長(zhǎng)度）。（2）當(dāng)線(xiàn)圈中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針時(shí)，線(xiàn)圈所受磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)線(xiàn)和線(xiàn)圈平面，指向?qū)Ь€(xiàn)，大小為F=BIL（B為磁場(chǎng)強(qiáng)度，I為電流，L為線(xiàn)圈長(zhǎng)度）。（3）當(dāng)線(xiàn)圈中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，將線(xiàn)圈緩慢向下移動(dòng)，由于磁場(chǎng)力與電流方向垂直，磁場(chǎng)力大小不變，但方向會(huì)發(fā)生改變，始終垂直于導(dǎo)線(xiàn)和線(xiàn)圈平面。解析：（1）根據(jù)右手螺旋定則，當(dāng)線(xiàn)圈中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)線(xiàn)和線(xiàn)圈平面，指向?qū)Ь€(xiàn)。根據(jù)安培力公式F=BIL，可以求出線(xiàn)圈所受磁場(chǎng)大小。（2）