2026届高考物理冲刺复习+磁场对通电导线的作用力

2026届高考物理冲刺复习磁场对通电导线的作用力强基础•固本增分安培力1.安培力的大小(1)磁场和电流垂直时:F=

。

(2)磁场和电流平行时:F=0。2.安培力的方向

垂直于电流与磁场方向决定的平面左手定则判断:(1)伸出左手,让拇指与其余四指

,并且都在同一个平面内;(2)让磁感线从掌心进入,并使四指指向

的方向;(3)

所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

BIL垂直电流拇指×√提示

安培在电磁学领域的贡献是多方面的,而且是奠基性的,因为牛顿被称为“经典力学的奠基人”,故麦克斯韦把安培称为“电学中的牛顿”,这一说法便传承下来。研考点•精准突破一、安培力的计算1.安培力公式F=BIlsinθ(其中θ为B与I之间的夹角),应用时要注意:(1)B与I垂直时,F=BIl。(2)B与I平行时,F=0。(3)l是有效长度。弯曲导线的有效长度l,等于连接两端点线段的长度(如图所示);相应的电流沿直线由始端流向末端。2.方向:根据左手定则判断。

二、安培力作用下导体运动的判断1.判定导体运动情况的基本思路判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势,首先必须弄清楚导体所在位置的磁感线分布情况,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。2.安培力下导体运动情况判断的常用方法

三、安培力作用下的平衡问题求解安培力作用下通电导体的平衡问题,关键是将三维图转化为二维平面图,即通过画俯视图、剖面图、侧视图等,将立体图转换为平面受力图。四、安培力作用下的力电综合问题安培力和重力、弹力、摩擦力一样,会使通电导体在磁场中处于平衡、转动、加速状态,有时也会涉及做功问题。解答时一般要用到牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律等。考向一

安培力的计算典题4

已知在电流为I的长直导线产生的磁场中,距导线r处的磁感应强度大小为,其中k为常量。现有四根平行固定的通电长直导线,其横截面恰好在一个边长为L的正方形的四个顶点上,电流方向如图所示。其中a、c导线中的电流大小为I1,b、d导线中的电流大小为I2,此时b导线所受的安培力恰好为零。现撤去b导线,在O处固定一长度为L、电流为I0的通电导体棒e,电流方向垂直纸面向外,下列说法正确的是(

)A.b导线撤去前,电流的大小关系为I1=2I2B.b导线撤去前,a导线所受的安培力也为零C.b导线撤去后,导体棒e所受安培力方向沿y轴正方向D.b导线撤去后,导体棒e所受安培力大小为

kI0I2D考向二

安培力作用下导体运动的判断典题5(★一题多解)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(

)A.不动

B.顺时针转动C.逆时针转动

D.在纸面内平动B解析

方法一(电流元法):把线圈L1沿水平转动轴分成上、下两部分,每一部分又可以看成无数段直线电流元,电流元处在L2产生的磁场中,根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上,由左手定则可知,上半部分电流元所受安培力方向均指向纸外,下半部分电流元所受安培力方向均指向纸内,因此从左向右看线圈L1将顺时针转动。方法二(等效法):把线圈L1等效为小磁针,该小磁针刚好处于环形电流I2的中心,小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向,由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上,而L1等效成小磁针后,转动前,N极指向纸内,因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上,所以从左向右看,线圈L1将顺时针转动。方法三(结论法):环形电流I1、I2不平行,则一定有相对转动,直到两环形电流同向平行为止。据此可得,从左向右看,线圈L1将顺时针转动。典题6(多选)如图所示,台秤上放一上表面光滑的平板,其左边固定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁体连接起来,此时台秤读数为F1。在条形磁体上方中心偏左位置固定一通电导线,电流方向垂直纸面向里,当通上电流后,台秤读数为F2,则下列说法正确的是(

)A.弹簧长度将变长

B.弹簧长度将变短C.F1>F2

D.F1<F2BC解析

选通电导线为研究对象,根据左手定则判断可知,通电导线所受安培力方向为斜向右下方,根据牛顿第三定律分析可知,条形磁体受到的安培力方向斜向左上方,则条形磁体将向左运动,弹簧被压缩,所以长度将变短,故A错误,B正确;由于条形磁体受到的安培力方向斜向左上方,对台秤的压力减小,则F1>F2,故C正确,D错误。考向三

安培力作用下的平衡问题典题7

如图甲所示,直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO'上,其所在区域存在方向垂直指向OO'的磁场,与OO'距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化,其截面图如图乙所示。导线通以电流I,静止后,悬线偏离竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是(

)A.当导线静止在图甲右侧位置时,导线中电流方向由N指向MB.电流I增大,静止后,导线对悬线的拉力不变C.tanθ与电流I成正比D.sinθ与电流I成正比D解析

当导线静止在题图甲右侧位置时,对直导线MN进行受力分析,如图所示,由左手定则知,导线中电流方向由M指向N,故A错误;由于与OO'距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化,因此F安=Gsin

θ,FT=Gcos

θ,F安=BIl,可得sin

θ与I成正比,当I增大时,θ增大,cos

θ减小,静止后,导线对悬线的拉力FT减小,故B、C错误,D正确。考向四

安培力作用下的力电综合问题典题8

如图所示,两个半径均为R的光滑圆轨道a、b并排固定在竖直平面内,在轨道最低点放置一根质量为m的铜棒,铜棒长为L,所在空间有平行于圆轨道平面水平向右的匀强磁场,给铜棒通以从C到D的恒定电流I的同时给A.铜棒获得初速度时对每条轨道的压力大小为mgB.铜棒获得初速度时对每条轨道的压力大小为0C.从轨道最低点到最高点的过程中,铜棒机械能增加了2mgRD.从轨道最低点到最高点的过程中,铜棒所受合力做功为0B解析

根据左手定则可知,铜棒将始终受到竖直向上的安培力,其大小为F安=BIL=2mg,在铜棒获得初速度时,根据牛顿第二定律有2FN+F安-mg=解得FN=0,A错误,B正确;从轨道最低点到最高点的过程中,铜棒机械能增加量为ΔE=F安·2R=4mgR,C错误;从轨道最低点到最高点的过程中,铜棒所受合力做功为W