2022年通电导线在磁场中受到的力分类知识点习题 .pdf

1 磁场对通电导线的作用知识点一、安培力1、磁场对电流的作用力叫做安培力。1大小计算：当LB时， F= 。当 LB时， F= 。此时安培力最大L是有效长度：弯曲导线的有效长度等于两端点所连直线的长度；相应的电流方向，沿L 由始端流向未端因为任意形状的闭合线圈，其有效长度L0，所以通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和一定为零公式的适用条件：一般只适用于匀强磁场假设B不是匀强磁场，则L应足够短以至可将L所在处的磁场视为匀强磁场2安培力的方向: 方向判定：左手定则。安培力的方向一定垂直于B和 I ，即总是垂直于B、I 所决定的平面。注意：B和 I 间可以有任意夹角知识点二右手螺旋定则安培定则与左手定则的区别右手螺旋定则安培定则左手定则作用判断电流的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向内容具 体情况直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中原因大拇指指向电流的方向四根手指弯曲方向指向电流的环绕方向磁感线穿过手掌心四指指向电流方向结果四根手指弯曲方向表示磁感线的方向大拇指指向轴线上的磁感线方向大拇指指向电流受到的磁场力的方向考点一安培力大小和方向基础考察1关于通电导线所受安培力F 的方向，磁场B的方向和电流I 的方向之间的关系，以下说法正确的选项是( ) AF、B、I 三者必须保持相互垂直BF 必须垂直B、 I ，但 B、I 可以不相互垂直CB必须垂直F、I ，但 F、I 可以不相互垂直 D I 必须垂直F、B，但 F、B可以不相互垂直2通电矩形线框abcd 与长直通电导线MN在同一平面内，如下图，ab 边与 MN平行关于MN的磁场对线框的作用力，以下说法正确的选项是( ) A线框有两条边所受的安培力方向相同 B线框有两条边所受的安培力大小相等C线框所受的安培力的合力方向向左 D线框所受的安培力的合力方向向右3在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则此导线A受到竖直向上的安培力 B受到竖直向下的安培力C受到由南向北的安培力 D 受到由西向东的安培力4. 关于通电导线在磁场中所受的安培力，以下说法正确的选项是 ( ) A.安培力的方向就是该处的磁场方向B.安培力的方向一定垂直于磁感线和通电导线所在的平面C.假设通电导线所受的安培力为零.则该处的磁感应强度为零D.对给定的通电导线在磁场中某处各种取向中，以导线垂直于磁场时所受的安培力最大5. 一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如下图导线上电流由左向右流过当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90的过程中，导线所受的安培力A大小不变，方向也不变 B大小由零渐增大，方向随时改变C大小由零渐增大，方向不变 D大小由最大渐减小到零，方向不变6在匀强磁场中，有一段5 的导线和磁场垂直，当导线通过的电流是1A 时，受磁场的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页2 作用力是0.1N，那么磁感应强度B= T；现将导线长度增大为原来的3 倍，通过电流减小为原来的一半，那么磁感应强度B= T，导线受到的安培力F= N。考点二有效长度的考察1. 如以下图所示，在匀强磁场中放有以下各种形状的通电导线，电流强度为I ，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力FA_ FB_ FC_ FD_ FE_ 2. 如下图，长为L 的导线 AB放在相互平行的金属导轨上，导轨宽度为d，通过的电流为I ，垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为B，则 AB所受的磁场力的大小为ABIL B BIdcos C BId/sin D BIdsin 3. 如下图， 在垂直纸面向里的匀强磁场中，有一段弯成直角的金属导线abc，且 ab=bc=L0，通有电流I ，磁场的磁感应强度为B，假设要使该导线静止不动，在b 点应该施加一个力F0，则 F0的方向为 _；B 的大小为 _. 考点三、判定安培力作用下导体运动方向常用方法有以下四种：1电流元法： 即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向从而判断出整段电流所受作用力方向，最后确定运动方向例 1如下图，一个闭合线圈套在条形磁铁靠近N极的一端，当线圈内通以图示方向的电流I时，以下说法中正确的选项是线圈圆面将有被拉大的倾向线圈将向S极一端平移线圈圆面将有被压小的倾向线圈将向N极一端平移 A B C D例 2如图，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流时，从上往下看，导线的运动情况是A顺时针方向转动，同时下降 B 顺时针方向转动，同时上升 C逆时针方向转动，同时下降 D 逆时针方向转动，同时上2特殊位置法： 把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向，从而确定运动方向3等效法：环形电流可以等效小磁针，通电螺线管可以等效为条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管通电螺线管可以等效成多匝的环形电流例 4如下图，水平放置的条形磁铁N极的附近悬挂着一个能自由运动的圆形导线线圈，线圈与条形磁铁处在同一竖直平面内，当线圈中通以图示方向的电流时，从上向下看，线圈将精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页3 例 5实验说明电流和电流之间也会通过磁场发生相互作用：两条平行的直导线当通以相同方向的电流时，它们相互吸引；当通以相反方向的电流时，它们相互推斥试解释之例 6两条通电的直导线互相垂直，但两导线相隔一小段距离，其中导线AB是固定的，另一条CD能自由转动通以图示方向的直流电后，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AB C逆时针方向转动，同时远离导线ABD顺时针方向转动，同时远离导线AB4利用结论法： 1两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥 2两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势利用这些结论分析，可以事半功倍例 7如下图，在通电长导线的旁边放一个可以自由移动和转动的矩形通电线圈，线圈和导线在同一平面上，它的a、c两边和导线平行试讨论一下线圈各边的受力情况线圈在磁场中将怎样运动？ 远离 I 方向运动跟踪练习：1如下图，长直导线通电为I1，通过通以电流I2环的中心且垂直环平面，当通以图示方向的电流I1、I2时，环所受安培力( ) A沿半径方向向里B沿半径方向向外C等于零D水平向左E.水平向右2如下图， 均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A 与螺线管垂直，A 导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S 闭合， A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( ) A水平向左B水平向右C竖直向下D竖直向上3把轻质导线圈用细线挂在磁铁N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心，且在线圈平面内。当线圈通以图示方向的电流时线圈将( ) A发生转动，同时靠近磁铁B发生转动，同时远离磁铁C不发生转动，只靠近磁铁D不发生转动，只远离磁铁4两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如下图的方向通入两铝环，则两环的运动情况是( ) A都绕圆柱体转动B彼此相向运动，且具有大小相等的加速度C彼此相向运动，电流大的加速度大D彼此背向运动，电流大的加速度大5一根用导线绕制的螺线管，水平放置，在通电的瞬间，可能发生的情况是( ) A伸长B缩短C弯曲D转动7如下图，在匀强磁场中有一矩形线圈，它的平面与磁场平行，在磁场作用下发生转动，转动方向是Aab 边转向纸外，cd 边转向纸内Bab 边转向纸内， cd 边转向纸外Cad 边转向纸内，cd 边转向纸外Dad 边转向纸外， cd 边转向纸内S N 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页4 8如下图，匀强磁场中有一通以方向如图的稳定电流的矩形线abcd，可绕其中心轴转动，则在转动过程中 ( ) Aab 和 cd 两边始终无磁场力作用。Bab 和 cd 两边所受磁场力大小和方向在转动过程中不断变化C线圈在磁场力作用下转动过程中合力始终不为零Dab、cd 两边受到和磁场力的大小和方向在转动过程中始终保持不变9如下面六幅图所示，通有电流的导体A 可以自由运动，判断导线A 受安培力的情况及在安培力作用下导线将如何运动。10. 两条导线互相垂直，如下图，但相隔一段较小的距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，CD导线将A.逆时针方向转动，同时靠近导线AB B.顺时针方向转动，同时靠近导线AB C.逆时针方向转动，同时离开导线AB D.顺时针方向转动，同时离开导线AB 考点四通电导体在安培力下的平衡1如下图，在倾角为 的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L，质量为 m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是AB=mgtan /IL ，方向垂直斜面向下 BB=mgtan IL ，方向竖直向下CB=mg IL ，方向水平向左DB=mgcos /IL ，方向水平向2质量为m ，长为 L 的的金属棒ab 用两根细金属丝悬挂在绝缘架MN下面，整个装置处在竖直方向的匀强磁场中，当金属棒通以由a 向 b 的电流 I 后，将离开原位置向前偏转角而重新平衡，如图。求磁感应强度B的方向和大小。3如下图，电源电动势为E=2V ，内阻 r=0.5 ，竖直导轨电阻可以忽略不计，金属棒的质量m=0.1kg，电阻 R=0.5，有效长度为0.2m，靠在导轨的外面，它与导轨间的最大静摩擦力是其之间正压力的0.5 倍。为使金属棒静止，我们施一与纸面夹角为37且与金属棒垂直向里的匀强磁场，求：(1) 磁场是斜向上还是斜向下？ (2)B 的范围是多少？4如右图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L0.5 m ，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B2 T ，垂直于导轨放置的ab 棒的质量m 1 kg ，系在ab精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页5 棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G =3 N 的物块相连已知ab 棒与导轨间的动摩擦因数0.2 ，电源的电动势 E10 V 、内阻 r 0.1 ，导轨的电阻及ab 棒的电阻均不计要想ab 棒处于静止状态， R应在哪个范围内取值？(g 取 10 m/s2) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页