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第四节 通电导线在磁场中受到的力 学案一、自学提纲：本节重点学习安培力的方向、大小、磁电式电流表。1安培力：安培力是谁对谁的作用力？它的本质是一种什么力？2安培力的方向：如何理解左手定则（三步走）？3安培力的大小：如何计算安培力的大小？如何理解公式中的有效方向、有效长度？4磁电式电流表：如何理解磁电式电流表的工作原理？二、过关训练重要题型一：匀强磁场对通电导线的作用力方法要点：运动是由合外力决定的，重弹摩电磁。磁场力方向：用左手，三步走。F安=BIL：注意有效长度。1如图所示，一根通有电流I的直铜棒MN，用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，此时两根悬线处于张紧状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零（ ）A、适当增大电流 B、使电流反向并适当减小C、保持电流I不变，适当增大B D、使电流I反向，适当减小2如图所示，一根长为L的细铝棒用两个劲度系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当棒中通以向右的电流I时，弹簧缩短y；若通以向左的电流，也是大小等于I时，弹簧伸长2y，则磁感应强度B为( )A.ky/ILB.2ky/IL C. 3ky/IL D. 4ky/IL3如图，将通电圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面向里的匀强磁场中,则在通电圆环完全进入磁场的过程中,所受的安培力大小变化是（ ）A、逐渐变大 B、先变大后变小 C、逐渐变小 D、先变小后变大4、将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示.已知磁感应强度为1T，试求下列各图中导线所受安培力的大小并在图中标明方向.(1)FA=_N. (2)FB=_N. (3)FC=_N. (4)FD=_N.5、如图所示，质量为0.5的金属杆，垂直放置在相距1m的水平轨道上，匀强磁场B垂直轨道平面，金属杆与轨道间动摩擦因数为0.2，当金属杆通以I=4A的恒定电流时，金属杆在轨道上匀速运动，则匀强磁场的磁感应强度B=_。 6质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与导轨平面成角斜向上，如图所示，求MN受到的支持力和摩擦力。7、水平放置的两个平行金属轨道相距0.2m上面有一质量为0.04kg的均匀金属棒ab，电源电动势为V，内阻为0.5，滑动变阻器调到2.5时，要在金属棒所在位置施加一个垂直于ab的匀强磁场，才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零，其它电阻不计，求： （1）匀强磁场的大小和方向 （2）若保持磁感应强度B的大小不变，方向顺时针转37，此时ab仍然静止，则轨道对ab的支持力和摩擦力为多大？8、电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982年，澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度约为2km/s），若轨道宽2m，长为100m，通以恒定电流10A，不计轨道摩擦，求：（1）轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？（2）磁场力的最大功率为多大？9、如图，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，欲使导线静止在斜面上，外加磁场磁感应强度的大小和方向可以是（ ）A、B=mgsin/IL,方向垂直斜面向下 B、B=mgtan/IL,方向竖直向下C、B=mg/IL,方向水平向左 D、B=mgcos/IL,方向水平向左10、在倾角为a的光滑斜面上，置一通有电流为I、长为L、质量为m的导体棒，如图所示，试求：欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，应加匀强磁场B的最小值和方向。欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向。11、长为L的水平通电直导线放在倾角为的光滑的斜面上，并处在磁感应强度为B的匀强磁场中，若磁场方向竖直向上，则电流为I1时导线平衡，若磁场方向垂直于斜面向上，则电流为I2时导线平衡，那么I1：I2= 。12、如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为450，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计) 13、有一金属棒ab，质量为m，电阻不计，可在两条轨道上滑动，如图所示，轨道间距为L，其平面与水平面的夹角为，置于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属棒与轨道的最大静磨擦力为其所受重力的k倍，回路中电源电动势为E，内阻不计，问：滑动变阻器R调节在什么阻值范围内，金属棒能静止在轨道上？ 重要题型二：电流对通电导线的作用力方法要点：电流的磁效应，转换成磁场对电流的作用力。同向电流相互吸引，异向电流相互排斥。 转动：边转成同向且边靠近。14、如图所示两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同，方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为（ ）A、F2 B、F1-F2 C、F1+F2 D、2F1-F215.如图所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线ab和cd，分别通有方向如图的电流，若通电导线ab固定不动，导线cd能自由运动，则它的运动情况是( )(A)顺时针转动，同时靠近导线ab (B)顺时针转动，同时远离导线ab(C)逆时针转动，同时靠近导线ab (D)逆时针转动，同时远离导线ab16、通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与NM平行。关于MN的磁场对线框的作用，下列正确的是（ ）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同 C、线框所受安培力的合力朝左 D、线框所受合外力为零 17、把正方形导线圈用细线挂在通电导线附近，使两者在同一平面内，其中直导线固定，线圈可以自由活动，如图所示，当正方形导线圈通以图示方向的电流时，线圈将（ ）A发生转动，同时离开导线AB B发生转动，同时靠近导线ABC离开导线AB D靠近导线AB18、把一根柔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,并使它组成如图示的电流,当开关接通后,将看到的现象是（ ）A、弹簧向上收缩 B、弹簧被拉长 C、弹簧上下振动 D、弹簧仍静止不动重要题型三：磁极对通电导线的作用力方法要点：磁极产生磁场，转换成磁场对电流的作用力。思维转换：通电螺线管相当于条形磁铁，环形电流相当于小磁针。ab 19、如图所示，在蹄形磁铁的上方放置一个可以自由运动的通电导线ab，最初线圈平面与蹄形磁铁处于同一竖直面内，则通电线圈运动的情况是（ ）A、a边转向纸外，b边转向纸里，同时向下运动 B、a边转向纸里，b边转向纸外，同时向下运动C、a边转向纸外，b边转向纸里，同时向上运动 D、a边转向纸里，b边转向纸外，同时向上运动20、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直导线MN，导线与磁场垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（ ）A. 磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B. 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用 D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用21.如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现( )(A)线圈向磁铁平移 (B)线圈远离磁铁平移(C)从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁 (D)从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁22、如图，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23.如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于同一竖直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，可以( ).(A)将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负檄(B)将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极(C)将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极(D)将a、c端接在交流电源的一端,b、d接在交流电源的另一端24.一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，且两个圆线圈的圆心重合，当两线圈都通有如图所示方向的电流时，则从左向右看，线圈L1将( )(A)不动(B)顺时针转动 (C)逆时针转动(D)向纸外平动25、如图所示，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。其他典型例题26、关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场力的方向，正确的说法是（ ）A跟磁场方向垂直，跟电流方向平行 B跟电流方向垂直，跟磁场方向平行C既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直 D既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直 27、关于通电直导线所受的安培力F、磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系，下列说法中正确的是（ ）A、F、B、I的三者必定均相互垂直 B、F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于IC、B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于I D、I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B28、在磁感应强度为B0，竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直纸面向里，如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( )Ab、d两点的磁感应强度大小相等 Ba、b两点的磁感应强度大小相等Cc点的磁感应强度的值最小 Db点的磁感应强度的值最大29、有一小段通电导线，长为1cm，电流强度为5A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B一定是（ ）AB=2 T BB2 T CB2 T D以上情况都有可能30、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，受磁场人作用力是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，电流减小为一半，那么磁感应强度B= T，导线受到的安培力F= N。31、安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有N匝，它的下部悬在均匀磁场B内，下边一段长为L，它与B垂直。当线圈的导线中通有电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这时需要在一臂上加质量为m的砝码，才能使两臂再达到平衡。求磁感应强度B的大小。
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