2022年磁场对电流的作用力典型例题.docx

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1、精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载磁场对电流的作用力典型例题例 1磁体的磁极四周的磁场跟电流四周的磁场,本质上是否相同？为什么？答 磁体的磁极四周的磁场跟电流四周的磁场本质上是相同的由于它们都是由于电荷的运动而产生的 前者由电荷的微观运动（即分子、原子中的电子运动形成的分子电流） 所产生的. 后者是由电荷的宏观定向运动所产生的例 2一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方,如下列图如带电粒子飞过小磁针上方向的瞬时,小磁针N 极向纸面内偏转,这带电粒子可能是 A 向右飞行的正离子束 B向左飞行的正离子束C向右飞行的负离子束D向

2、左飞行的负离子束分析 带电粒子的运动相当于有一股电流：带正电的粒子运动时, 电流方向即粒子运动方向.带负电的粒子运动时,电流方向与其运动方向相反因此,在运 动的带电粒子四周空间也会形成磁场小磁针 N 极向纸面内偏转,表示粒子飞行轨迹的下方区域,其磁场方向垂直纸面对内 依据安培定就, 由运动粒子形成的等效电流方向应从左向右,所以可能是向右运动的正离子束或向左运动的负离子束可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 15 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料wor

3、d 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载答 A 、D例 3如下列图,在水平桌面上放一条形磁铁,在磁铁的右上方固定一根通电直导线,就磁铁对桌面的作用力的情形是 A 磁铁对桌面有向右的摩擦力和大于重力的压力 B磁铁对桌面有向左的摩擦力和小于重力的压力C磁铁对桌面只有大于重力的压力 D磁铁对桌面只有小于重力的压力分析 按常规思路直接分析磁铁的受力情形,问题甚至陷入困境如以通电导线为讨论对象,由安培定就可知,导线受到右向上的安培力, 再依据牛顿第三定律可知磁铁将受到左向下的安培力答 A例 4一个小磁针挂在大线圈内部、 磁针静止时与线圈在同一平面内 （图 1）当

4、大线圈中通以图示方向电流时,就 A 小磁针的 N 极向纸面里转 B小磁针的 N 极向纸面外转C小磁针在纸面内向左摇摆D小磁针在纸面内向右摇摆分析 通电后,在大线圈四周产生磁场用安培定就判定磁场方向时,可采纳两种方法：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 15 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载（ 1）把大线圈分割成很多小段,每一小段圆弧导线都可以看作一小段直导线,

5、然后用通电直导线磁场方向的判定方法由图 2 可知,围绕每一小段导线的磁感线在线圈内部都垂直纸面对里,因此小磁针N 极也受到指向纸面对里的力,将向里转动（ 2）把这个大线圈看成单匝的螺线管,用右手握住这个线圈,即可由电流方向判知线圈内部的磁场方向垂直纸面对里（图3）,因此小磁针 N 极也将受到指向纸面对里的力,向纸面里转动答 A 例 5在图 1 所示通电螺线管的管口、外部中心、管内中心的a、b、c 三处放置三枚可自由转动的小磁针时,画出小磁针静止时N 极的指向分析先用安培定就确定这个通电螺线管的磁感线围绕方向,然后依据通过 a、b、c 三处磁感线的切线方向确定磁场方向,这就是小磁针静止时N 极的

6、指向答 a、b、c 三处小磁针静止时N 极的指向如剖面图2 中所示可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 15 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载说明用安培定就确定通电螺线管磁场方向,大拇指的指向表示管内磁感线的方向定出管内磁感线的方向后,再依据磁感线是闭合曲线的特点,就可画出整个通电螺线管四周磁感线的围绕方向例 6在同一平面内有两根平行的通电导线a 与 b（图 1）

7、,关于它们相互作用力方向的判定正确选项 A 通以同向电流时,相互吸引 B通以同向电流时,相互排斥C通以反向电流时,相互吸引D通以反向电流时,相互排斥分析 设两导线中都通以向上的同向电流依据安培定就,导线a 中的电流产生的磁场,在其右侧都垂直纸面对内这个磁场对通电导线 b 的作用力 Fab 的方向,由左手定就可判知,在纸面内向左同理,导线 b 中的电流产生的磁场在其左侧都垂直纸面对外,它对导线 a 的作用力 Fba 的方向在纸面内向右结果,两导线相互吸引（图2）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 15 页 -

8、- - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载如其中 b 导线的电流反向（即两导线中通以反向电流）,就a 导线的右边垂直纸面对内的磁场对b 导线的作用力 Fab 的方向在纸面内向右.同理b 导线的左边垂直纸面对内的磁场对a 导线的作用力 Fba 的方向在纸面内向左结果,两导线相互排斥（图3）答 AD说明 由上述分析可知,电流间的相互作用是通过磁场实现的即例 7把一根松软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水 银面接触,并使它组成如图1 所示的电路, 当电键

9、 S 接通后,将看到的现象是 A 弹簧向上收缩B弹簧被拉长 C弹簧上下跳动D弹簧仍静止不动分析 通电后,弹簧的每一个圈都相当一个环形电流,且各圈的电流绕向相同任取其中两圈（图2）,其相邻两侧肯定形成异极性,因此相互吸引（或者,也可把任意两圈的相邻各段,看作两个同向电流而相互吸引）弹簧的各圈相互吸引后,弹簧收缩,下端脱离水银面,使电路断开电路断开后,弹簧中的电流消逝,磁场作用失去,弹簧在自身重力作用下下落于是,电路又接通,弹簧又收缩, 如此周而复始,形成弹簧作上下跳动可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 15 页

10、 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载答 C例 8在同一平面有四根彼此绝缘的通电直导线,如下列图,四导线中电流il=i3 i2 i4,要使 O 点磁场增强,就应切断哪一根导线中的电流？ A 切断 i 1 B切断 i2C切断 i 3 D切断 i4分析 依据场的叠加原理, O 点的磁场由四根导线中的电流共同产生由安培定就可知,直线电流i 1、i 2、i 3 在 O 点产生的磁感强度的方向都是垂直纸面对里,电流 i 4在 O 点产生的磁感强度方向恰是垂直纸面对

11、外因此,为了使O 点的磁场增强,应切断i4 中的电流答 D例 9如图 1 所示,在光滑水平桌面上,有两根弯成直角的相同金属棒,它们一端均可绕固定转动轴O 自由转动,另一端b 相互接触,组成一个正方形线框,正方形每边长度均为l,匀强磁场的方向垂直桌面对下当线框中通以图示方向的电流 I 时,两金属棒在b 点的相互作用力为f ,就此时磁感强度的大小为 （不计电流产生的磁场）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 15 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word

12、 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载分析 通电后, 直角棒的每一段都受到方向垂直棒指向框内,大小相等的安培力（图 2）,其值为FB =IlB 取左边的一根棒oab 为讨论对象其oa、ab 两段所受安培力的水平分力必被右 边一根 ocb 棒在 o、b 两处的水平作用力所平稳由对称性知,a、b 两处的相互作用力相等令f0=fb=f,就说明 熟识力矩平稳的同学,可以解得更为简捷：取左边的一根棒oab 为讨论对象其oa、ab 两段所受安培力对转轴o 的力矩应等于 b 点所受水平作用力对转轴的力矩由可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师

13、精选 - - - - - - - - - -第 7 页,共 15 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载例 10如图 1 所示,把轻质线圈用细线挂在一个固定的磁铁的 N 极邻近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面 当线圈内通电时, 以下结论中正确选项 A 电流方向如图中所示时,线圈将向左偏移 B电流方向如图中所示时,线圈将向右偏移C电流方向与图中相反时,线圈将向左偏移D电流方向与图中相反时,线圈将向右偏移分析 线圈通电后, 线圈会受到磁铁磁场的

14、作用依据磁铁四周磁感线的分布（图 2）,用左手定就可知, 当线圈中通以图示方向电流时, 线圈受到的力向左, 被吸向磁铁.当线圈中通以与图中方向相反的电流时,线圈受到的力向右, 被磁铁推斥答 A 、D说明 由于磁铁 N 极邻近的磁感线是立体分布的,直接从图2 用左手定就时,会感到不便确定它们的方向为此,可改用等效方法考虑：（ 1）由于通电小线圈两侧出现肯定的极性,相当一根小磁铁通以图示方向电流时,其左侧出现S 极右侧出现 N 极,如图 3（a）所示由磁极间相互作用,易知小线圈会被吸向磁铁当电流方向相反时,就被磁铁推斥可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - -

15、- - - - - - -第 8 页,共 15 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载（ 2）也可以把原先的磁铁看成由一个通电线圈,磁铁与小线圈的作用等效成两个通电线圈的作用当小线圈中通以图示方向电流时,两线圈中电流同向,相互吸引,如图 3（b）所示当小线圈中电流方向相反时,两线圈中电流反向,相互排斥例 11如图 1 所示,在蹄形磁铁上水平放置一根直导线ab,当通以从 a 流向b 的电流时直导线将 A 在水平面内顺时针向转动 B在水平面内逆时针向转动C

16、在水平面内顺时针向转动并向下运动D在水平面内逆时针向转动并向下运动分析 画出蹄形磁铁的一根磁感线如图2 中曲线所示设蹄形磁铁在 a、b 两处的磁感强度分别为Ba、Bb由于它们与电流方向不垂直,可以把它 们分别沿着电流方向和垂直电流方向分解成两个重量Bax、Bay、Bbx 、Bby其中,水平重量 Bax、Bbx 对通电导线不产生作用力竖直重量Bay 对直导线的作用力方 向指向纸外, Bby 的作用力就指向纸内它们共同作用的结果使导线在水平面内逆时针向转动（即a 端转向纸外 b 端转向纸内）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第

17、 9 页,共 15 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载转动后,原先在水平面oxy 内的两个水平重量Bax、Bbx 不再与导线平行它们在水平面内垂直于导线的重量B ax、Bbx 对直导线的作用力方向都向下,即沿着 Z轴方向（图 3）结果使导线下落答 D说明 当磁场方向与电流方向不垂直时,必需对磁场进行分解, 并考虑每一个重量的作用此题空间概念强,自学中可用细铅丝、铅笔做成立体模型,比较容 易得出正确判定例 12在倾角 =30的斜面上,固定一金属框,宽

18、l=0.25m,接入电动势 =12V、内阻不计的电池垂直框面放有一根质量m=0.2kg 的金属框面对上的匀强磁场中（图1）当调剂滑动变阻器R 的阻值在什么范畴内时,可使金属棒静止在框架上？框架与棒的电阻不计, g=10ms2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 10 页,共 15 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载分析 金属棒受到四个力作用：重力 mg,垂直框面对上的支持力 N

19、,沿框面对上的安培力 F,沿框面的摩擦力 f金属棒静止在框架上时,摩擦力 f 的方向可能沿框面对上,也可能向下,需分两种情形考虑解当变阻器 R 取值较大时,I 较小,安培力 F 较小,在金属棒重力分力 mgsin 作用下使棒有沿框架下滑趋势,框架对棒的摩擦力沿框面对上（图 2）金属棒刚好不下滑时满意平稳条件当变阻器 R 取值较小时, I 较大,安培力 F 较大,会使金属棒产生沿框面上滑趋势因此,框架对棒的摩擦力沿框面对下（图 3）金属棒刚好不上滑时满意平稳条件所以滑动变滑器 R 的取值范畴应为1.5 R4.8可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - -

20、 - - - - -第 11 页,共 15 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载例 13在原子反应堆中抽搐液态金属等导电液时,由于不答应传动机械部分与这些流体相接触,常使用一种电磁泵图 1 表示这种电磁泵的结构 将导管置于磁场中,当电流I 穿过导电液体时,这种导电液体即被驱动如导管的内截面 积为 ah,磁场区域的宽度为L,磁感强度为 B,液态金属穿过磁场区域的电流为 I,求驱动所产生的压强差是多大？分析 此题的物理情形是：当电流I 通过金属液体沿图示

21、竖直向上流淌时,电 流将受到磁场的作用力,磁场力的方向可以由左手定就判定（如图2 所示）,这个磁场力即为驱动液态金属流淌的动力解 由这个驱动力而使金属液体沿流淌方向两侧产生压强差p故有F=BIh,联立解得p=BI/a可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 12 页,共 15 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载 A 随通电导线中电流I 的减小而增大 B随通电导线长度l 的减小而增大

22、 C随着 I1 乘积的减小而增大D随通电导线受力F 的增大而增大 E跟 F、I l 的变化无关分析磁感强度是反映磁场本身特性的物理量,与磁场中是否放置通电导线以及所放置通电导线的长度l、通入的电流I、受到的磁场力F 的大小、磁场中某一确定的位置上,垂直磁场放置的通电导线所受磁场力F 与其 I1 的比值恒定,跟 F、l I 的变化无关答 E例 15关于磁感强度的以下说法中,正确选项 A 放在磁场中的通电导线,电流越大,受到的磁场力也越大,表示该处的磁感强度越大B磁感线的指向就是磁感强度的方向 C垂直磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感强度方向D磁感强度的大小、方向与放入磁场的通电导线的电流大小、

23、导线长度、导线取向等均无关分析 磁感强度是反映磁场特性的量,由磁场本身打算, 与放入磁场中的通电导线的电流强度、导线长度、取向、受力大小等均无关A 错, D 正确磁感强度的方向应是磁感线的切线方向,而不是磁感线的指向B 错依据左手定就, 磁感强度的方向与导线中电流方向,导线的受力方向所组成的平面垂直,受力方向不是磁感强度的方向C 错答 D可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 13 页,共 15 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - -

24、- - - - - - - - -学习好资料欢迎下载例 16用一根长 l 的导线组成一个怎样的线圈,如何放置, 在磁感强度肯定的磁场中可使穿过该线圈的磁通量最大？分析 可依据磁通量的运算公式和几何图形中周长与面积的关系得出 依据磁通公式 =BS当 B 肯定时, S 越大,磁通 也越大由于在肯定周长的几何图形中,圆的面积最大, 所以应把这根导线绕成单匝的圆线圈由这个圆线圈应垂直磁场放置,得到的最大磁通量为例 17一个单匝矩形线圈 abcd,边长 ab=30cm,bc=20cm,如下列图放在 oxyz 直角坐标内,线圈平面垂直 oxy 平面,与 ox 轴, oy 轴的夹角分别为 =30, =60匀

25、强磁场的磁感强度 B=10-2T试运算当磁场方向分别沿 ox、oy、oz 方向时,穿过线圈的磁通量各为多少？分析匀强磁场中穿过垂直于磁场方向、面积为 S 的磁通量为 =BS题中磁场沿 ox、oy、oz 方向时,需先找出矩形线圈在垂直于磁场方向上的投影面积,就可直接用上述公式运算解答 矩形线圈的面积S abbc0.300.20m2610-2m2 它在垂直于三根坐标轴上的投影面积的大小分别为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 14 页,共 15 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学习好资料欢迎下载当磁感强度 B 沿 ox 方向时穿过线圈的磁通量=BSx=10-2310-2Wb=3 10-4Wb当磁感强度 B 沿 oy 方向时穿过线圈的磁通量当磁感强度 B 沿 oz 方向时穿过线圈的磁通量 z=BSz=0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 15 页,共 15 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载