安徽省芜湖市第一中学高考物理一轮复习讲义：第十章磁场第2讲安培力

高考物理一轮复习第十章磁场第2讲：安培力

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一、知识清单

1． 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：

(1)B与L垂直；

(2)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。

2． 安培力的方向

(1)左手定则：伸开左手，让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。

(2)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。

3． 两种电路连接方式所受安培力的区别

    F=BI1L+BI2L=BIL          F=0

4． 侧视图的画法

侧视面：从垂直于直导线的一侧平视所看到的平面。此时，金属棒用圆代替，电流方向用“×”或“·”表示。

5． 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。

二、例题精讲

6． 如图1所示，装有导电液的玻璃器皿放在上端为S极的蹄形磁铁的磁场中，器皿中心的圆柱形电极与电源负极相连，内壁边缘的圆环形电极与电源正极相连．电流方向与液体旋转方向(从上往下看)分别是(　　)

A．由边缘流向中心、顺时针旋转

B．由边缘流向中心、逆时针旋转

C．由中心流向边缘、顺时针旋转

D．由中心流向边缘、逆时针旋转

7． 在赤道上某处有一竖直直立的避雷针，当带有正电荷的乌云经过避雷针的上方并通过避雷针形成电流时，地磁场对避雷针的作用力的方向为（     ）

A．向东      B．向南      C．向西       D．向北

8． 如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架abcd.其中ab、cd边与ad边夹角均为60°，ab＝bc＝cd＝L，长度为L的电阻丝电阻为R0，框架与一电动势为E、内阻r＝R0的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则梯形框架abcd受到的安培力的大小为（     ）

A．0　 B．

C.  D.

9．如图5所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内．则（     ）

A．b点的磁感应强度为零

B．ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里

C．cd导线受到的安培力方向向右

D．同时改变两导线的电流方向，cd导线受到的安培力方向不变

10．（多选）如图1所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中．导线中通以沿x轴正方向的电流I，悬线与竖直方向的夹角为θ，且导线保持静止，则磁感应强度的方向和大小可能为(　　)                             

A．z轴正向，tan θ   

B．y轴正向，

C．z轴负向，tan θ   

D．沿悬线向上，sin θ

11．电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为m＝2.0 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6 km/s.若这种装置的轨道宽d＝2 m、长L＝100 m、电流I＝10 A、轨道摩擦不计且金属杆EF与轨道始终垂直并接触良好，则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是（     ）

A．B＝18 T，Pm＝1.08×108 W

B．B＝0.6 T，Pm＝7.2×104 W

C．B＝0.6 T，Pm＝3.6×106 W

D．B＝18 T，Pm＝2.16×106 W

三、自我检测

12．一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如下图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是（     ）

13．(多选)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

14．如图10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(　　)

15．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

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

16．(多选) 如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反，下列说法正确的是（     ）

A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直

B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直

C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶

D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为∶∶1

17．如图所示，两根平行放置、长度均为L的直导线a和b，放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中，当a导线通有电流强度为I、b导线通有电流强度为2I，且电流方向相反时，a导线受到的磁场力大小为F1，b导线受到的磁场力大小为F2，则a通电导线的电流在b导线处产生的磁感应强度大小为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A.          B. 

C.      D.

18．(多选)如图所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为L，导轨处在竖直方向的匀强磁场中，当导体棒中通一自左向右的电流I时，导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则（   ）

A.磁场的磁感应强度B=；

B.磁场的磁感应强度B=

C.每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN=mg

D.每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN=mg

19．(多选)如右图所示，在倾角为α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左的过程中，下列说法中正确的是（     ）

A．此过程中磁感应强度B逐渐增大

B．此过程中磁感应强度B先减小后增大

C．此过程中磁感应强度B的最小值为

D．此过程中磁感应强度B的最大值为

20．电磁炮有很多优点，备受各国军事家的重视，如图12是导轨式电磁炮实验装置的示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块(即实验用弹丸)。滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，磁感应强度与电流的关系为B＝kI，如果两导轨内侧间距为l，滑块的质量为m，滑块沿导轨滑行距离s后，获得的发射速度为v。以下说法中正确的是（     ）

A．若使电流的方向反向，滑块的发射方向也将随之反向

B．若将电源提供的电流加倍，则滑块沿导轨滑行距离s后获得的发射速度为2v

C．若将电源提供的电流加倍，则滑块沿导轨滑行距离s后获得的发射速度为4v

D．若使滑块的质量加倍，则滑块沿导轨滑行距离s后获得的发射速度为0.5v