（11）安培力 —江苏省2020高考物理考前冲A攻略复习讲义

1、江苏高考物理考前冲A攻略（11）安培力【考情播报】考纲要求命题预测1.通电直导线和通电线圈周围的磁场。2.安培力公式、安培定则及磁感应强度的叠加。3.通电直导线或线框在磁场中的平衡和运动。应试技巧1.安培定则右手螺旋定则的应用及磁感应强度的叠加：直线电流的磁场方向由安培定则(右手螺旋定则)确定，直线电流的磁场强弱与电流I的大小和位置有关。此类题目中，磁感应强度的大小和方向往往具有“对称性”，一般结合电路结构特点，分析电流的大小，利用矢量合成原理分析合磁感应强度的大小和方向，解题关键常是 “对称性”的运用。2.磁感应强度B与电场强度E的比较：磁感应强度B电场强度E意义描述磁场的强弱和方向描述电场

2、的强弱和方向定义式B=(通电导线与磁场垂直)E=大小由磁场本身决定与检验电流无关由电场本身决定与检验电荷无关方向沿磁感线的切线方向小磁针在磁场中静止时N极所指的方向沿电场线的切线方向正电荷在电场中的受力方向3.磁场中的通电导体类问题的解题步骤：(1)选定研究对象进行受力分析，受力分析时要比纯力学问题多考虑安培力；(2)作受力分析图，标出辅助方向(如磁场的方向、通电直导线的方向等)，有助于分析安培力的方向，由于安培力F、电流I和磁感应强度B的方向两两垂直，涉及到三维空间，所以在受力分析时要善于用平面图表示出三维的空间关系，如用侧视图、剖面图或俯视图等；(3)列平衡方程或根据牛顿第二定律列式求解；

3、(4)注意分析是否有与磁场方向平行的分速度，平行磁场方向的分运动一般即为最终运动状态。4.安培力做功的特点和实质：(1)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径无关。(2)安培力做功可起到能量转化的作用。a.安培力做正功：将电能转化为通电导线的动能或其他形式的能；b.安培力做负功：将其他形式的能转化为电能后储存起来或转化为其他形式的能。 【真题回顾】1中国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料，下列说法不正确的是A地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B地球内部也存在

4、磁场，地磁南极在地理北极附近C地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用【答案】C【考点】本题考查地磁场【解析】根据题意可知，地理南、北极与地磁场存在一个夹角，为磁偏角，故两者不重合，A正确；地磁南极在地理的北极附近，地磁北极在地理的南极附近，B正确；由于地磁场的磁场方向沿磁感线切线的方向，故只有赤道处地磁场的磁场方向才与地面平行，C错误；在赤道处，磁场方向水平，而射线是带电的粒子，运动方向垂直磁场方向，根据左手定则可得射向赤道的粒子受到洛伦兹力的作用，D正确。【点拨】地球本身是一个巨大的磁体。地球周围的磁场叫做地磁场。地磁北极在地理南极附近，地

5、磁南极在地理北极附近，所以地磁场的方向是从地磁北极到地磁南极。2如图(a)所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。俯视图(b)表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示。在图(b)中A当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外【答案】BC【考点】本题考查安培力。【解析】将环形导线分割成无限个小段，每一小段看成直导线，则根据左手定则，当电

6、流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，故选项A错误，选项B正确；当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，故选项C正确，选项D错误。【点拨】解决本题的关键掌握安培力方向的判定，明确安培力产生的条件，熟练应用左手定则判断安培力的方向。【预测训练】1如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒。当导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可加平行纸面的匀强磁场中，下列有关磁场的描述中正确的是A若磁场方向竖直向下，则B=mgtanILB若磁场方向平行斜面向上，则B=mgsinILC若磁场方向垂直斜面向上，则B=mgsinIL

7、D若磁场方向垂直斜面向下，则B=mgcosIL【答案】C【考点】安培定则，共点力平衡【解析】A、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向下，则水平向左的安培力、支持力与重力，不能处于平衡状态，故A错误。B、若磁场方向平行斜面向上，安培力的方向垂直于斜面向下，此时导线不可能平衡，故B错误。CD、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向上，则沿斜面向上的安培力、支持力与重力，处于平衡状态，则大小B=mgsinIL，故C正确，D错误。故选C。2如图所示，一根质量为m的金属棒AC用软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，通入AC方向的电流时，悬线张力不为零，欲使悬线张力为零，可以采用的办法是A不改变电流

8、和磁场方向，适当增大电流B只改变电流方向，并适当改变电流大小C不改变磁场和电流方向，适当改变磁感应强度大小D同时改变磁场方向和电流方向，并适当改变磁感应强度大小【答案】ACD【考点】左手定则、共点力平衡【解析】通入AC方向的电流时安培力方向向上；不改变电流和磁场方向，适当增大电流，可增大安培力，能使悬线张力为零，故A正确；只改变电流方向，金属棒所受安培力方向向下，悬线张力一定不为零，故B错误；不改变磁场和电流方向，金属棒所受的安培力方向仍向上，适当增大磁感强度，安培力增大，能使悬线张力可为零，所以C正确；同时改变磁场方向和电流方向，安培力的方向仍为上，并适当增大磁感应强度大小，可使悬线张力减为

9、零，故D正确；故选ACD。3如图所示，在水平绝缘杆上用两条等长的平行绝缘丝线悬挂一质量为m的通电导体棒。将导体棒放置在蹄形磁铁的磁场中，由于安培力的作用，当两条丝线与竖直方向均成30°角时，导体棒处于平衡状态，若重力加速度为g。则关于导体棒在平衡状态时的说法正确的是A导线所在处的磁感应强度处处相等B导体棒受到的安培力大小一定是12mgC每条丝线对导体棒的拉力大小一定是33mgD导体棒受到的安培力与拉力的合力大小一定是mg【答案】D【考点】安培力、左手定则、共点力平衡条件【解析】A、U形磁铁靠近两极处的两个磁极之间才近似可以看作匀强磁场，其余部分不是匀强磁场，所以可知导线所在处的磁感应

10、强度不会处处相等，故A错误；B、以导体棒为研究对象进行受力分析，结合两条丝线与竖直方向均成30°角，当安培力的方向与细线垂直时，安培力最小，根据几何关系可得最小的安培力Fmgsin30°12mg，所以导体棒受到的安培力大小不一定是0.5mg，故B错误；C、安培力等于0.5mg时，两根丝线的拉力的和等于32mg，每条丝线对导体棒的拉力大小都是34mg，故C错误；D、导体棒受到重力、安培力与拉力，由共点力平衡的特点可知，导体棒受到的安培力与拉力的合力大小一定与重力大小相等，方向相反，是mg，故D正确。4如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面

11、夹角=37º，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=1 T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 的直流电源。现把一个质量m=0.04 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 ，金属导轨的其他电阻不计，g取10 m/s2。已知sin 37º=0.60，cos 37º=0.80）试求：（1）通过导体棒的电流大小；（2）导体棒受到的安培力大小和方向；（3）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。【答案】（1）1.5 A （2）0.

12、6 N，沿斜面向上 （3）f=0.36 N，方向沿斜面向下【考点】安培力、共点力平衡条件的应用【解析】（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：I=ER+r=4.52.5+0.5A=1.5A（2）导体棒受到的安培力：F安=BIL=0.6 N根据左手定则可知，安培力的方向平行斜面向上（3）导体棒所受重力沿斜面向下的分力：F1=mgsin37°=0.24 N由于F1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f根据共点力平衡条件：mgsin37°+f=F安解得：f=0.36 N【每日一题】【计算题训练】如图所示，相距L的两平行金属导轨位于同一水平面上，左端与一阻值为R的定值电阻相连，一质量为m、阻值为r的导体棒放在导轨上，整个装置置于磁感应强度大小为B0、方向竖直向下的匀强磁场中。导体棒在水平外力作用下以速度v沿导轨水平向右匀速滑动。滑动过程中棒始终保持与导轨垂直并接触良好。导轨的电阻忽略不计，棒与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度为g。