安培力 磁感应强度 - 河北教师教育网

1、 安培力 磁感应强度例1判定通电直导线旁的通电线框的运动 在图4中，通电直导线附近有一个小的通电闭合矩形线圈abcd，直导线AB和线 框在同一平面内放置，且线框的边abAB。将直导线固定，小线框可以自由 移动。若电流I2沿顺时针方向，小线框由静止开始，则小线框的运动情况是： （ ） A在纸面上向右运动 B在纸面上保持静止不动 C在纸面上向通电直导线靠拢 D发生转动，同时向远离直导线方向运动 本题需要先分析通电直导线周围的磁场的分布，然后再分析线框各边的受力情况，最后根据线框所受合力，依据力和运动的关系判定出线框的运动 情况，这是分析本题的基本思路。 通电直导线AB的右侧，有垂直纸面指向纸内的非

2、匀强磁场，靠近直导线处 磁场较强，远离直导线处的磁场较弱，如图5所示。 分析通电线框各边在磁场中受磁场力时，要先分析主受力边ab，因为它所在处的磁场较强。根据左手 定则知ab边所受磁场力（安培力）的方向沿纸面向左，设大小为F1 . 与ab边平行的cd边所受磁场力的 方向沿纸面向右，设大小为F2 . ad 边所受磁场力F的方向沿纸面向上，bc边所受磁场力F”的方向沿纸面向下。由于ad边与bc边所在处磁感强度分布的对称性，知ad边及bc边所受磁场力大小相等。由 时针慢慢移动 时间悄悄溜走于F1F2，所以小线框所受的合力向左，小线框将向左运动。小线框受力情况如图 6所示。参考答案选项C正确 本题为定

3、性分析题目，要求了解通电直导线周围的磁场分布，能够形成磁 场分布的空间图景。如果误认为周围的磁场为匀强磁场，就会造成认为小线框所受合力为0的错误， 从而误选选项B。 由于安培定则运用的错误，误认为磁场方向在直导线右侧为垂直纸面向外，从而造成认为小线框向右 运动的判断。虽然小线框周围的磁场分布判断正确，但伸出了右手判定力的方向，或虽伸出了左手， 但记错了四指和拇指的物理意义，也会早造成认为小线框向右运动的判断，从而误选选项A。本题选项中只有选项为小线框发生转动，物以稀为贵，采用猜想的办法很容易误选选项D，从而造成 错误。 只有采用前述的正确思路，建立起正确的图景和正确的分析，才能正确地选出选项C

4、。例2通电直导线所受安培力的计算。 匀强磁场中，一根长5cm的直导线和磁场方向垂直，导线中通以1A电流时，导线受到的安培力为0.1N. 若导线长度增加10cm，电流减小为0.5A，导线仍与磁场方向垂直放置，求此时导线所受到的安培力的 大小。 本题可以用公式F安=BIL计算安培力。根据L1、I1和F1，可以计算出磁感应强度B，再根据B、L2、I2， 可以计算出所求的安培力F2.本题也可以利用比例进行求解。参考答案 解法1：分步计算法。 当通电直导线垂直匀强磁场方向放置时，所受安培力的大小F安=BIL. 原导线所受安培力的大小F1=BI1L1，即0.1=B10.05,可见磁感应强度 改变后的导线长

5、 L2=L1+L=0.05+0.1=0.15m，则所受安培力 F2=BI2L2=20.50.15N=0.15N 解法2：用比例求解。 当通电直导线垂直匀强磁场方向放置时，所受安培力的大小F安=BIL. 原导线所受安培力的大小为 F1=BI1L1 变后导线所受安培力的大小 F2 = B I2 L2 说明 本题为应用F安=BIL进行定量计算的题。 解法1步步递进，易于思考，但要计算B值，拉长了做题的时间。 解法2运用了数学知识，采用比例加以处理，提高了解题效率，但有跳过求B的过程，出现了思维的 跳跃。 处理中，本题容易出现将“导线长度增加10cm”误认为导线最终长度为10cm，即将“增加了”误认

6、为“增加到”，从而得到F2=0.1N的错误结果。可见认真审题，在关键词语中多加思考，是解题中万 万不可忽视的步骤。 第二阶梯例1安培力方向的判定 如图7所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直。现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是：（ ） A、磁铁对桌面的压力减小 B、磁铁对桌面的压力增大 C、磁铁对桌面的压力不变 D、无法说明对桌面的压力的变化情况分析和探索 依据条形磁铁周围空间磁感线的分布图景，知道通电直导线所在处有水平向左的磁场，根据左手定则 知导线所受安培力方向向下。 根据物体间力的相互性，知条形磁铁通过磁场对直导线施力，因此直导

7、线也通过磁场对条形磁铁施力。这两个力方向相反，从而减小对桌面的压力。可见选项A正确。 若认为直导线通电后产生了磁场，不加分析地从磁场具有能量，误将能量当作力，从而会错选选项B。 若从同性磁极相排斥，异性磁极相吸引出发，由于通电直导线周围的磁场无法找出磁北极N及磁南极S， 从而错选选项C或D。参考答案 选项A正确。说明 本题要求对条形磁铁周围空间的磁感线分布有完整的空间几何图景，从而知道直导线处的磁场方向为水平方向。本题要求熟知左手定则，以及物体间力的相互性。 处理时，要注意不要停留在初中所知的“同性磁极相排斥，异性磁极相吸引”的层次上（例如通电直导线周围的磁场就无法说出磁极），而应运用高中所学

8、知识加以处理。例2通电直导线的平衡比较。 如图8所示，长为L的水平通电直导线ab放在倾角为的光滑导轨上，并处 于磁感应强度为B的匀强磁场中。若磁场方向竖直向上，则电流为I1时直导 线静止于导轨上。若磁场方向垂直两导轨所在平面向上，调节可变电阻使电路电流为I2时直导线静止于导轨上。求电流之比I1:I2 .分析和探索 为了正确地表示出直导线的受力情况，常取侧视图，如右视图。当电流为I1时直导线ab的受力情况如 图9。 根据平衡条件知沿斜面向上有Gsin=F1Cos, 式中F1=BI1L，且为F1水平方向。 当电流为I2时直导线ab的受力情况如图10。 根据平衡条件知沿斜面向上有Gsin=F2, 式

9、中F2=BI2L。联立以上各式，可解之。参考答案 当导线中电流为I1时，其受力图如图3所示。 根据平衡条件，知沿斜面向上有 mgsin= BI1L Cos 当导线中电流为I2时，其受力图如图4所示。 根据平衡条件，知沿斜面向上有 mgSin= BI2L 比较与式，有 BI1L Cos= BI2L，可见 I1 : I2 = 1 : Cos说明 当磁场方向改变时，引起直导线所受安培力方向也随之变化。这时必须比 较两次导线的受力情况，根据平衡条件列式求解。如果不画出受力图，很 难将两次受力情况加以对比，可见将物理情境用简图加以形象展示是十分必要的。 本题容易发生主观臆断的错误：认为改变磁场方向，仅改

10、变了安培力方向，不能改变安培力大小， 所以得出I1 : I2 = 1 : 1的错误结果。三、检测题 A组1如图1所示，金属棒ab用软导线悬挂在磁感应强度为B、方向水平的匀强磁场中。当ab中通以由a到b的 恒定电流时，悬线的张力不为零。要使悬线的张力为零，下面可行的办法是：（ ） A、磁场方向和电流方向都不变，适当增大电流强度 B、将磁场方向反向，电流的大小和方向都保持不变 C、磁场方向保持不变，改变电流方向并适当增大电流强度 D、磁场方向和电流方向都反向，适当增大电流强度2关于磁感应强度B、电流强度I、导线长度L 和电流所受的安培力F的关系，其下列说法中正确的是： （ ） A通电直导线在B=0

11、处所受安培力F一定等于零 B通电直导线在磁场中某处所受安培力F为零，则该处的磁感应强度B一定为零 C在磁场中某处B=1T，一根L=1m、I=1A的通电直导线，在该处所受安培一定等于1N D.将L=1m、I=1A的通电直导线放在磁场中某处，若所受安培力F=1N，则该处的磁感应强度B一定 等于1T3在图2中，通电直导线附近有一个小的通电闭合线框abcd, 直导线与小线框在同一平面内放置,且边bAB。将直导线固定，小线框可以自由移动。若电流I2沿顺时针方向，小线框由静止开始，则小线框的运动情况是 ： （ ） A在纸面上向右运动 B在纸面上向通电直导线靠拢 C在纸面上保持静止不动 D. 发生ab边向纸

12、外、cd边向纸里的转动4在赤道上空，沿东西方向水平放置一根直导线，通以由西向东的电流，则此导线所受的地磁场的作用 力的方向是_。5长为20cm的直导线，通有0.5A的恒定电流，处在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中且与磁场方向垂直，求该导线所受安培力的大小。6在图3中，PQ、MN为光滑的金属导轨，竖直放置，间距为L. 金属棒ab的质量为m，电阻为R，水平放置并与金属导轨保持良好的接触。导轨上端P、M间接有电动势为、内电阻为r的电源，导轨电阻不计。在导轨所在空间加有垂直于导轨平面的匀强磁场。为使金属棒ab保持静止不动，求所加磁场的磁感应强度。1如图19所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的右上方固

13、定一根直导线，导线中通以垂直纸面向外的电流，则下列说法中正确的是： （ ）A、磁铁对桌面的压力减小B、磁铁对桌面的压力增大C、桌面对磁铁有水平向右的摩擦力 D、桌面对磁铁有水平向左的摩擦力2如图20所示，将长为L,所通电流为I 的直导线先后放在磁感应强度为B匀强磁场中不同位置，位置1时导线与磁场方向垂直，位置2时导线与位置1时导线间夹角为，位置3时导线与磁场方向夹角为 ，则三个位置时导线所受安培力大小之比F1:F2:F3=_3一根金属棒ab，质量为m，两端用两根长各为L轻细柔软但不可伸长的绝缘线悬挂在竖直向上的匀强磁场中，点o、o连线沿水平方向。当棒ab通以自a向b的电流I ，且棒达到静止时，

14、悬线跟竖直方向的夹角为，如图21所示。求：匀强磁场磁感应强度大小。每根悬线中的张力。 4导线ab紧贴在放置的两根平行导轨M、N上，两导轨间距d=0.10m，导线ab与导轨间动摩擦因数= 0.49，水平放置，如图22所示。磁感应强度B=0.8T的匀强磁场竖直向上。如果导线ab的质量 m=0.01kg，求在ab上至少要通怎样的电流，才能使其静止不动？5如图23所示，一细导体杆弯成四个拐角均为直角的平面折线，其ab、cd段长度为L1,bc段长度为L2，弯 杆位于竖直平面内。oa、do段由轴承支撑沿水平放置，整个弯杆置于匀强磁场中，磁感应强度为B， 今在导体杆中沿abcd通以大小为I的电流，此时导体杆受到的安培力对oo轴的力矩大小等于 _.6如图24所示，两条光滑的平行金属轨道与水平方向成角，两轨道间距离为L，两轨道间接有电源，电 源的电动势为，内电阻为r，可变电阻的阻值为R，。现有质量为m的金属杆ab，垂直放在轨道上。整 个装置处在匀强磁场中，磁场方向竖直向上，轨道与金属杆的电阻不计。为使金属杆ab在轨道上保持 静止，求匀强磁场的磁感应强度大小。7如图25所示，在磁感应强度B=1.0T、方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成=37角的导电滑轨，滑轨上放一个可以自由移动的金属杆ab，已知接在滑轨中的电源的电动势为=12v，内阻不计。ab杆长L=0.5m，质量m=0.2kg，杆与平行滑