磁场-电流的磁效应及安培力的判断拔高讲解练习

1、电流的磁效应、安培力的判断拔高讲解练学生姓名：年级：老师：上课日期：时间：课次：一、磁场的理解及安培定则磁场基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用.方向：小磁针的N极所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时N极的指向.磁感应强度 F 一，、，、定义式：B=(通电导线垂直于磁场).方向：小磁针静止时N极的指向.磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定，是用比值法定义的.磁感线引入：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致.特点：磁感线的特点与电场线的特点类似，主要区别在于磁感线是闭合的曲线.条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示).电流的磁场

2、直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相似，管 内为匀强磁场且磁场最强， 管外为非匀强磁场环形电流的两侧是N 极和S极，且离圆环中 心越远，磁场越弱安培定则 nWsJ立体图横截面图从上往下看从i住右看XX横截面图从上往下看从i住右看XX磁场的叠加磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解.磁场的矢量性及合成根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向.磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向.磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在

3、该点磁感应强度的矢量和.【思维深化】请判断下列说法是否正确.（1）奥斯特发现了电流可以产生磁场.（”）（2）磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的情况无关.（”）（3）磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致.（X）（4）磁感线是真实存在的.（X）（5）在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强.（”）（6）将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零.（X） :对磁场的理解（多选）指南针是我国古代四大发明之一.关于指南针，下列说法正确的是（）指南针可以仅具有一个磁极指南针能够指向南北，说明地球具有磁场指南针的指向会受到附近铁块的干扰在指针正上

4、方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转 电场强度和磁感应强度的对比（多选）下列说法中正确的是（）电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比 值表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流 乘积的比值:安培定则的应用如图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺戊己戊己磁场的叠加三根平行的长直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，三导线中电流方向相同，

5、A、强度大小为B和方向为(A.方向沿OA方向B.大小为B，大小为2、J2B，方向竖直向下C.大小为2B，方向沿OB方向D.大小为2方向相同，A、强度大小为B和方向为(A.方向沿OA方向B.大小为B，大小为2、J2B，方向竖直向下C.大小为2B，方向沿OB方向D.大小为2B，方向沿OA方向二、导体运动趋势的判断方法安培力的方向左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内.让磁感线从掌心 进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相吸引，异向电流互相排斥.注意问题：磁感线方向不一定垂直于

6、电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直，即大 拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面.2 .安培力的大小 当磁感应强度B的方向与导线方向成。角时，F=ILBsin Q，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是 两种特殊情况:当磁场与电流垂直时，安培力最大，Fma=ILB.当磁场与电流平行时，安培力等于零.3 .判定步骤 首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导 体的运动方向或运动趋势的方向.【思维深化】如图所示，长方形线框abcd通有电流I，放在直线电流I附近，线框四个边受到安培力的作用吗？合d Ca b2.力方向如何?d C

7、a b2.对安培力的理解关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D.将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半D.如果直导)3.电流元和特殊位置法一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示， 线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab如果直导) TOC o 1-5 h z 从上向下看顺时针转动并靠近螺线

8、管.-L土 从上向下看顺时针转动并远离螺线管| 从上向下看逆时针转动并远离螺线管!.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管导体转动的判断一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示.当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1 /将()一不动B.顺时针转动 逆时针转动D.在纸面内平动:转换研究对象法判断如图所示，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fni；当导线中有垂直纸面向外的电流时， 磁铁对斜面的压力为fn2，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中

9、正确的是() TOC o 1-5 h z Fnifn2，弹簧的伸长量增大尸。FniFn2，弹簧的伸长量减小三、安培力作用下导体的平衡与加速安培力的大小安培力常用公式f=bil，要求两两垂直，应用时要满足：B与I垂直；L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度.如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度(如图所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端.因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合 线圈通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零.X X X X X 乂 X X 平衡和加速问题的分析思路门x氏x x IX (k x I x + x选定研究对象； x。* A X变三维为二维，如侧

10、视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意卜、安B. F I； 安列平衡方程或牛顿第二定律的方程式进行求解.安培力作用下导体的分析技巧安培力作用下导体的平衡问题与力学中的平衡问题分析方法相同，只不过多了安培力，解题的关键是 画出受力分析示意图.安培力作用下导体的加速问题与动力学问题分析方法相同，关键是做好受力分析，然后根据牛顿第二 定律求出加速度.【思维深化】1.安培力做功有何特点？其实质是什么？答案（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）安培力做功的实质是能量转化.安培力做正功：将电源的能量传递给通电导线后转化为导线的动能或转化为其他形式的

11、能.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.通电导体棒在安培力作用下的加速运动如图所示，两平行导轨ab、cd竖直放置在匀强磁场中，匀强 磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触.现在金属棒PQ中 通以变化的电流I，同时释放金属棒PQ使其运动.已知电流I随时间t变化的关系式为I=kt（k为常数， k0），金属棒与导轨间的动摩擦因数一定.以竖直向下为正方向，则下面关于棒的速也、加速度a随时 间t变化的关系图象中，可能正确的有（）通电线圈在安培力作用下的平衡如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度.下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边

12、长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方.线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态.若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（）MD处于平衡状态.若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（）MD导体棒在安培力作用下的平衡如图，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在 匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘.金 属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 Q.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为 0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm，重力加速度大

13、小取10 m/s2判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量.XXBXXIsX1XXX x【能力提升】1.为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的.在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心, 半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是（） 直导线中的电流方向垂直纸面向外b点的磁感应强度为,./2 T，方向斜向右上方，与B的夹角为45 c点的实际磁感应强

14、度也为零d点的实际磁感应强度跟b点的相同（多选）如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起 来，此时台秤读数为七，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以如图所示的电流后，台秤读数为七，则以下说法正确的是（）弹簧长度将变长B .弹簧长度将变短F1F2D. F1Bba、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBb同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上， 导线中通有大小相同的电流，方向如图所示.一带正电的粒子从正方形中心0点沿垂

15、直于 纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是（）向上 B.向下 C.向左 D.向右如图所示，固定不动的绝缘直导线mn和可以自由移动的矩形线框abcd位于同一平面 内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近.当导线mn中通以方向向上的电流，线框中通以 顺时针方向的电流时，线框的运动情况是（）C.以mn为轴转动D.静止不动9.质量为m、长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，整个装置处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60角，其截面图如图所示.则下列关于导体棒中的电流分析正确的是（） 导体棒中电流垂直纸面向外，大小为伊A.

16、B.导体棒中电流垂直纸面向外，大小为滞C.C.以mn为轴转动D.静止不动9.质量为m、长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，整个装置处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60角，其截面图如图所示.则下列关于导体棒中的电流分析正确的是（） 导体棒中电流垂直纸面向外，大小为伊A.B.导体棒中电流垂直纸面向外，大小为滞C.导体棒中电流垂直纸面向里，大小骨D.导体棒中电流垂直纸面向里，大小淄（多选）图中装置可演示磁场对通电导线的作用.电磁铁上、下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆.当电

17、磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两 个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动.下列说法正确的是（）广一十4 若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动xEEB1若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动/ 左/ 若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动L一牝二一若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动（多选）如图所示，在倾角为a的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，当通 以图示方向电流I时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感 应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向

18、左的过程中，下列说法中正确的是（）此过程中磁感应强度B逐渐增大此过程中磁感应强度B先减小后增大此过程中磁感应强度B的最小值为呢骂_L Ld.此过程中磁感应强度b的最大值为mgtan _L L（多选）如图所示，一个半径为R的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交，环上各点的磁感应 强度B大小相等，方向均与环面轴线方向就角（环面轴线为竖直方向）.若导电圆环上通有如图所示的恒 定电流I,则下列说法正确的是（） 导电圆环有收缩的趋势、jVLf / 导电圆环所受安培力方向竖直向上L二. 导电圆环所受安培力的大小为2BIR卜导电圆环所受安培力的大小为2n BIRsin 6如图所示，无限长导线均通以恒定电

19、流I.直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点O为圆 心的相同半径的一段圆弧，已知直线部分在原点O处不形成磁场，则下列选项中O处磁感应强度和图中O 处磁感应强度相同的是（）如图所示，一条形磁铁静止在固定斜面上，上端为N极，下端为S极，其一条磁感线如图所示，垂直 于纸面方向有两根完全相同的固定导线，它们与磁铁两端的连线都与斜面垂直且长度相等（如图中虚线所 示）.开始两根导线未通电流，斜面对磁铁的弹力、摩擦力的大小分别为Fn、Ff，后来两根导线通图示方向 大小相同的电流后，磁铁仍然静止，则与未通电时相比（）A. Fn、Ff均变大B. Fn不变，Ff变小矿C. Fn变大，Ff不变D. Fn变小，Ff不变渗/（多选）光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半 径为L=20 cm的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m=60g、电阻R=1 Q、长为L的导体棒ab，用长也 为L的绝缘细线悬挂，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B=0.5 T，当闭合开关S 后，导体