高考物理 安培力作用下物体的运动、平衡问题复习练习（含解析）.doc

安培力作用下物体的运动、平衡问题高考频度：难易程度：如图所示，一水平导轨处于与水平方向成45角斜向左上方的匀强磁场中，一根通有恒定电流的金属棒，由于受到安培力作用而在粗糙的导轨上向右做匀速运动。现将磁场方向沿顺时针缓慢转动至竖直向上，在此过程中，金属棒始终保持匀速运动，已知棒与导轨间动摩擦因数1，则磁感应强度b的大小变化情况是a不变 b一直减小c一直增大 d先变小后变大【参考答案】d【试题解析】分析金属棒的受力如图所示。由平衡条件有bilsin =ff，ff=fn=(mg+bilcos )，可解得b=，其中=arctan ，因为从45变化到90。所以当+=90时，b最小，此过程中b应先减小后增大，d正确。【知识补给】准确理解安培力（1）安培力f=bilsin ，其大小取决于磁感应强度、电流强度、导体长度及磁场方向与直导体之间的夹角，此公式一般只适用于匀强磁场。（2）安培力的方向用左手定则判定。通电导线在磁场中的运动状态的判定方法要判定通电导线在安培力作用下的运动状态，首先必须清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后才能结合左手定则判定导线的受力情况，进而确定导线的运动方向。电流元法把整段弯曲的导线分为多段直线电流元，先用左手定则判定每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线的运动方向特殊位置法转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向 等效法环形电流等效成小磁针，通电螺线管可等效为条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立结论法两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反相电流互相排斥；两部平行的直线电流互相作用时，有转到平行电流方向的趋势对于放在匀强磁场中的通电线圈，下列说法中正确的是a线圈平面平行于磁感线时，所受合力为零，合力矩最大b线圈平面平行于磁感线时，所受合力最大，合力矩为零c线圈平面垂直磁感线时，所受合力为零，合力矩为零d线圈平面垂直磁感线时，所受合力为零，合力矩最大如图所示，一金属直杆mn两端接有导线，悬挂于线圈上方，mn与线圈轴线均处于竖直平面内，为使mn垂直纸面向外运动，可以a将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极b将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极c将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极d将b、c端接在电源正极，a、d端接在电源负极如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，a为水平放置的直导线的截面。导线中无电流时磁铁对斜面的压力为fn1；当导线中有电流通过时，磁铁对斜面的压力为fn2，此时弹簧的伸长量减小了，则afn1fn2，a中电流方向向内dfn1fn2，a中电流方向向外两条通电的直导线互相垂直，如图所示，但两导线相隔一小段距离，其中导线ab是固定的，另一条导线cd能自由转动.它们通以图示方向的直流电时，cd导线将a逆时针方向转动，同时靠近导线abb顺时针方向转动，同时靠近导线abc逆时针方向转动，同时离开导线abd顺时针方向转动，同时离开导线ab把长l=0.15 m的导体棒置于磁感应强度b=1.010-2 t的匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示。若导体棒中的电流i=2.0 a，方向向左，则导体棒受到的安培力大小f=_n，安培力的方向为竖直向_。（选填“上”或“下”）【参考答案】ac 根据（表示通电导线与磁场的方向的夹角）可得当通电导线平行于磁场放在磁场中时即，磁场对通电导线没有力的作用，当通电导线垂直磁场方向放置于磁场中时即，磁场对通电导线的作用力最大，所以ac正确。d 如图所示，画出磁铁在导线a处的一条磁感线，若导线a中通有向外的电流，由左手定则判断出导线所受安培力f方向向下，由牛顿第三定律知磁铁所受反作用力f向上，磁铁对斜面的压力fn减小，fn2fn1；同时由于f有沿斜面向上的分力，使得弹簧弹力减小，可知弹簧的伸长量减小，假设正确，故选d。a 由安培定则可知直线电流产生的磁场是以直线电流为圆心的同心圆，ab中电流所产生的磁场在cd导线所在平面内的磁感线如图甲所示（俯视图）。在图示的m、n两点的磁感应强度对导线cd中的电流的力的作用如图乙所示，由左手定则可知，cd通电导线在m点受到的磁场力垂直于纸面向里，在n点受到磁场力垂直于纸面向外。由于磁场的对称性，m、n两点的磁场力大小相等、方向相反，使得cd通电导线在图甲上做逆时针旋转，即cd电流将会转到与ab同向的位置。在图乙中，c