第1節(jié)　磁場(chǎng)的描述　磁場(chǎng)對(duì)電流的作用
一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度1．磁場(chǎng)(1)基本性質(zhì)：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有_________的作用。(2)方向：小磁針的______所受磁場(chǎng)力的方向。
2．磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場(chǎng)的______和______。?(3)方向：小磁針靜止時(shí)______的指向。(4)單位：特斯拉(T)。
3．勻強(qiáng)磁場(chǎng)(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小____________、方向____________的磁場(chǎng)稱(chēng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。(2)特點(diǎn)：磁感線(xiàn)是疏密程度相同、方向相同的平行直線(xiàn)。
4．地磁場(chǎng)(1)地磁的N極在地理______附近，S極在地理______附近，磁感線(xiàn)分布如圖所示。
(2)在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度______，且方向水平______。
5．磁場(chǎng)的疊加磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，與力的計(jì)算方法相同，常利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解。
二、磁感線(xiàn)　通電直導(dǎo)線(xiàn)和通電線(xiàn)圈周?chē)艌?chǎng)的方向1．磁感線(xiàn)及特點(diǎn)(1)磁感線(xiàn)：在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線(xiàn)，使曲線(xiàn)上每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向都跟這點(diǎn)的_______________的方向一致。(2)特點(diǎn)①磁感線(xiàn)上某點(diǎn)的______方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。
②磁感線(xiàn)的______定性地表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。③磁感線(xiàn)是______曲線(xiàn)，沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)，在磁體外部，從______指向______；在磁體內(nèi)部，由______指向______。④磁感線(xiàn)是假想的曲線(xiàn)，客觀(guān)上_________。⑤同一磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)不中斷、不______、不相切。
三、安培力及其方向1．安培力的大小(1)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)：F＝_________。(2)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：F＝___。
左手定則判斷：(1)伸出左手，讓拇指與其余四指______，并且都在同一個(gè)平面內(nèi)。(2)讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入，并使四指指向______方向。(3)______所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。
一、易錯(cuò)易誤辨析(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況無(wú)關(guān)。(　　)(2)小磁針N極所指的方向就是該處磁場(chǎng)的方向。(　　)(3)在同一磁場(chǎng)中，磁感線(xiàn)越密，磁場(chǎng)越強(qiáng)。(　　)
(4)將通電導(dǎo)線(xiàn)放入磁場(chǎng)中，若不受安培力，說(shuō)明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。(　　)(5)1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周?chē)男〈裴槹l(fā)生偏轉(zhuǎn)，稱(chēng)為電流的磁效應(yīng)。(　　)(6)安培力可能做正功，也可能做負(fù)功。(　　)
二、教材習(xí)題衍生1．(磁場(chǎng)的產(chǎn)生與疊加)(2021·全國(guó)甲卷)兩足夠長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與O′Q在一條直線(xiàn)上，PO′與OF在一條直線(xiàn)上，兩導(dǎo)線(xiàn)相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示。若一根無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)電流I時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在距離導(dǎo)線(xiàn)d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則圖中與導(dǎo)線(xiàn)距離均為d的M、N兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為(　　)A．B、0 B．0、2B C．2B、2B D．B、B
B　[相當(dāng)于通有電流Ⅰ的EOQ和POF兩根導(dǎo)線(xiàn)。根據(jù)安培定則可知，兩根導(dǎo)線(xiàn)在M處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向相反，疊加后磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0；豎直方向的導(dǎo)線(xiàn)和水平方向的導(dǎo)線(xiàn)在N處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向相同，疊加后磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，B正確。]
2．(磁場(chǎng)的產(chǎn)生與磁感線(xiàn))如圖為通電螺線(xiàn)管。A為螺線(xiàn)管外一點(diǎn)，B、C兩點(diǎn)在螺線(xiàn)管的垂直平分線(xiàn)上，則下列說(shuō)法正確的是(　　)A．磁感線(xiàn)最密處為A處，最疏處為B處B．磁感線(xiàn)最密處為B處，最疏處為A處C．小磁針在B處和A處N極都指向左方D．小磁針在B處和C處N極都指向右方
C　[根據(jù)安培定則可知，A、B兩處磁場(chǎng)方向向左，C處磁場(chǎng)方向向右；根據(jù)通電螺線(xiàn)管周?chē)拇鸥芯€(xiàn)分布情況可知，B處磁感線(xiàn)最密，C處磁感線(xiàn)最疏。]
3．(磁場(chǎng)的產(chǎn)生與安培力)(2022·江蘇卷)如圖所示，兩根固定的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)a、b相互垂直，a平行于紙面，電流方向向右，b垂直于紙面，電流方向向里，則導(dǎo)線(xiàn)a所受安培力方向(　　)A．平行于紙面向上B．平行于紙面向下C．左半部分垂直紙面向外，右半部分垂直紙面向里D．左半部分垂直紙面向里，右半部分垂直紙面向外
C　[根據(jù)安培定則可知：通電長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)b在其周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)為順時(shí)針?lè)较?，如圖所示；將導(dǎo)線(xiàn)a處的磁場(chǎng)分解為豎直方向和水平方向，根據(jù)左手定則可知導(dǎo)線(xiàn)a受到的安培力方向?yàn)椋鹤蟀氩糠执怪奔埫嫦蛲?，右半部分垂直紙面向里，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。]
考點(diǎn)1　安培定則的應(yīng)用和磁場(chǎng)的疊加
2．(安培定則的應(yīng)用)如圖所示，圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷，當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是(　　)A．a(chǎn)、b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)B．b的N極向紙外轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)C．b、c的N極向紙里轉(zhuǎn)，而a的N極向紙外轉(zhuǎn)D．b的N極向紙里轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙外轉(zhuǎn)
B　[由于圓環(huán)帶負(fù)電荷，故當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，等效電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，由安培定則可判斷環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，環(huán)外磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向即是放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極的指向，所以小磁針b的N極向紙外轉(zhuǎn)，a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)，故B正確。]
3．(兩電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的疊加)(2023·江蘇泰州中學(xué)高三期末)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)P和Q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l。在兩導(dǎo)線(xiàn)中均通有方向垂直于紙面向里、大小相等的電流時(shí)，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線(xiàn)距離為l的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。若僅讓P中的電流反向，則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為(　　)
4．(多個(gè)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的疊加)四根相互平行的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)a、b、c、d電流均為I，如圖所示放在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，每根通電直導(dǎo)線(xiàn)單獨(dú)存在時(shí)，正方形中心O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都是B，則四根通電導(dǎo)線(xiàn)同時(shí)存在時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向?yàn)?　　)
A　[根據(jù)安培定則判斷四根導(dǎo)線(xiàn)在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向分別為：a導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)镺d方向；c導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)镺d方向；同理，b導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)镺a方向，d導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)镺a方向，則根據(jù)平行四邊形定則進(jìn)行合成可知，四根導(dǎo)線(xiàn)同時(shí)存在時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，方向水平向左。故A正確。]
1．安培定則的應(yīng)用在運(yùn)用安培定則判定直線(xiàn)電流和環(huán)形電流及通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”。
2.磁場(chǎng)疊加問(wèn)題的解題思路(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源，如通電導(dǎo)線(xiàn)。(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn)，利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向。如圖所示為大小相等的電流M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)BM、BN。
(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成，如圖中的合磁場(chǎng)B。
1．安培力大小：F＝ILBsin θ(1)當(dāng)I⊥B時(shí)，F(xiàn)＝BIL。(2)當(dāng)I∥B時(shí)，F(xiàn)＝0。注意：①當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)彎曲時(shí)，L是導(dǎo)線(xiàn)兩端的有效直線(xiàn)長(zhǎng)度(如圖所示)。
考點(diǎn)2　安培力大小和方向
②對(duì)于任意形狀的閉合線(xiàn)圈，其有效長(zhǎng)度均為零，所以通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到的安培力的矢量和為零。2．安培力方向：用左手定則判斷，注意安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B與I決定的平面。
1．(2021·廣東卷)截面為正方形的絕緣彈性長(zhǎng)管中心有一固定長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，長(zhǎng)管外表面固定著對(duì)稱(chēng)分布的四根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)。若中心直導(dǎo)線(xiàn)通入電流I1，四根平行直導(dǎo)線(xiàn)均通入電流I2，I1?I2，電流方向如圖所示。下列截面圖中可能正確表示通電后長(zhǎng)管發(fā)生形變的是(　　)
　　　　　 　A　　　　　　　B　　 C　　　　　　 　D
C　[根據(jù)“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”的作用規(guī)律可知，左、右兩導(dǎo)線(xiàn)與長(zhǎng)管中心的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)相互吸引，上、下兩導(dǎo)線(xiàn)與長(zhǎng)管中心的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)相互排斥，C正確。]
2．(2021·江蘇卷)在光滑桌面上將長(zhǎng)為πL的軟導(dǎo)線(xiàn)兩端固定，固定點(diǎn)的距離為2L，導(dǎo)線(xiàn)通有電流I，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線(xiàn)中的張力為(　　)A．BIL B．2BIL C．πBIL D．2πBIL
3．(一題多變)(2019·全國(guó)卷Ⅰ)如圖所示，等邊三角形線(xiàn)框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線(xiàn)框頂點(diǎn)M、N與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線(xiàn)框LMN受到的安培力的大小為(　　)A．2F B．1.5FC．0.5F D．0
審題指導(dǎo)：解答本題注意以下兩點(diǎn)：(1)導(dǎo)線(xiàn)MLN邊的有效長(zhǎng)度與導(dǎo)線(xiàn)MN邊相同。(2)導(dǎo)線(xiàn)MLN邊等效后的電流方向與導(dǎo)線(xiàn)MN邊相同。
[變式1]　若此T3中，題設(shè)條件改為如圖所示情況，邊長(zhǎng)為l，質(zhì)量為m的等邊三角形導(dǎo)線(xiàn)框用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛于天花板，導(dǎo)線(xiàn)框中通一逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎瑘D中虛線(xiàn)過(guò)ab邊中點(diǎn)和ac邊中點(diǎn)，在虛線(xiàn)的下方有一垂直于導(dǎo)線(xiàn)框向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，此時(shí)導(dǎo)線(xiàn)框處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)線(xiàn)中的拉力為F1；保持其他條件不變，現(xiàn)將虛線(xiàn)下方的磁場(chǎng)移至虛線(xiàn)上方，此時(shí)細(xì)線(xiàn)中拉力為F2。導(dǎo)線(xiàn)框中的電流大小為(　　)
1．安培力作用下的平衡問(wèn)題與力學(xué)中的平衡問(wèn)題分析方法是相同的，只不過(guò)多了安培力，解題的關(guān)鍵仍是受力分析。2．視圖轉(zhuǎn)換(降維法)：對(duì)于安培力作用下的力學(xué)問(wèn)題，線(xiàn)框的受力邊及金屬棒的受力往往分布在三維空間的不同方向上，這時(shí)應(yīng)利用俯視圖、剖面圖或側(cè)視圖等，變立體圖為二維平面圖。3．在剖面圖中，線(xiàn)框的受力邊及金屬棒可用小圓圈代替，垂直剖面方向的電流可用“?”或“⊙”表示，垂直剖面方向的磁場(chǎng)可用“×”或“·”表示，但垂直剖面方向的力不能用“×”或“·”表示。
1．判定導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的基本思路判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁感線(xiàn)分布情況，然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向。
考點(diǎn)3　安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷方法
[典例]　(一題多法)一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)圈L1和一個(gè)固定的線(xiàn)圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個(gè)線(xiàn)圈的圓心重合，如圖所示。當(dāng)兩線(xiàn)圈中通以圖示方向的電流時(shí)，從左向右看，線(xiàn)圈L1將(　　)A．不動(dòng) B．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D．在紙面內(nèi)平動(dòng)
B　[方法一：結(jié)論法環(huán)形電流I1、I2之間不平行，則必有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到兩環(huán)形電流同向平行為止。據(jù)此可得，從左向右看，線(xiàn)圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。方法二：電流元法把線(xiàn)圈L1沿水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸分成上下兩部分，每一部分又可以看成無(wú)數(shù)段直線(xiàn)電流元，電流元處在L2產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場(chǎng)方向向上，由左手定則可得，上半部分電流元所受安培力均指向紙外，下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi)，因此從左向右看線(xiàn)圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
方法三：等效法把線(xiàn)圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2的中心，小磁針的N極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流I2的磁場(chǎng)方向，由安培定則知I2產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在其中心處豎直向上，而L1等效成小磁針后，轉(zhuǎn)動(dòng)前，N極指向紙內(nèi)，因此小磁針的N極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上，所以從左向右看，線(xiàn)圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。]
(1)應(yīng)用左手定則判定安培力方向時(shí)，磁感線(xiàn)穿入手心，大拇指一定要與四指垂直且共面，四指與電流方向一致但不一定與磁感線(xiàn)方向垂直。(2)導(dǎo)體與導(dǎo)體之間、磁體與磁體之間、磁體與導(dǎo)體之間的作用力和其他作用力一樣具有相互性，滿(mǎn)足牛頓第三定律。
[跟進(jìn)訓(xùn)練]?1.將一個(gè)質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線(xiàn)吊起來(lái)，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線(xiàn)與圓環(huán)在同一個(gè)平面內(nèi)，且通過(guò)圓環(huán)中心，如圖所示，當(dāng)圓環(huán)中通以順時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，從上往下看(　　)A．圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵B．圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵C．圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵D．圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵
C　[該通電圓環(huán)相當(dāng)于一個(gè)垂直于紙面的小磁針，N極在內(nèi)，S極在外，根據(jù)同極相斥、異極相吸，C正確。]
2.如圖所示，一通電金屬環(huán)固定在絕緣的水平面上，在其左端放置一可繞中點(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動(dòng)且可在水平方向自由移動(dòng)的豎直金屬棒，中點(diǎn)O與金屬環(huán)在同一水平面內(nèi)，當(dāng)在金屬環(huán)與金屬棒中通有如圖所示方向的電流時(shí)，則(　　)
A．金屬棒始終靜止不動(dòng)B．金屬棒的上半部分向紙面外轉(zhuǎn)，下半部分向紙面里轉(zhuǎn)，同時(shí)靠近金屬環(huán)C．金屬棒的上半部分向紙面里轉(zhuǎn)，下半部分向紙面外轉(zhuǎn)，同時(shí)靠近金屬環(huán)D．金屬棒的上半部分向紙面里轉(zhuǎn)，下半部分向紙面外轉(zhuǎn)，同時(shí)遠(yuǎn)離金屬環(huán)
B　[由通電金屬環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)特點(diǎn)可知，其在金屬棒的上半部分產(chǎn)生有水平向左的磁場(chǎng)分量，由左手定則可判斷金屬棒上半部分受到方向垂直紙面向外的安培力，故向紙面外轉(zhuǎn)動(dòng)；同理可判斷金屬棒的下半部分向紙面里轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)金屬棒轉(zhuǎn)動(dòng)到平行水平面時(shí)，由同向電流相吸，反向電流相斥可知，金屬棒在靠近金屬環(huán)，B正確。]
3.如圖所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在其左上方固定一根與磁鐵垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通以圖示方向的電流時(shí)(　　)A．磁鐵對(duì)桌面的壓力增大B．磁鐵對(duì)桌面的壓力減小C．磁鐵不受摩擦力D．磁鐵受到向左的摩擦力作用
B　[根據(jù)條形磁鐵磁感線(xiàn)分布情況得到直線(xiàn)電流所在位置磁場(chǎng)方向(切線(xiàn)方向)，再根據(jù)左手定則判斷安培力方向，如圖甲所示；根據(jù)牛頓第三定律，電流對(duì)磁鐵的作用力向左上方，如圖乙所示；根據(jù)平衡條件，可知通電后桌面對(duì)磁鐵的支持力變小，靜摩擦力變大，故磁鐵對(duì)桌面的壓力變小，而靜摩擦力向右。故選B。]甲　　　　　　　乙
4.(2023·錫山模擬)如圖所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線(xiàn)水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線(xiàn)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)通入圖示方向電流I時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)(　　)A．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降B．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升C．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降D．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升
A　[如圖甲所示，把直線(xiàn)電流等效為無(wú)數(shù)小段，中間的點(diǎn)為O點(diǎn)，選擇在O點(diǎn)左側(cè)S極右上方的一小段為研究對(duì)象，該處的磁場(chǎng)方向指向左下方，由左手定則判斷，該小段受到的安培力的方向垂直紙面向里，在O點(diǎn)左側(cè)的各段電流元都受到垂直紙面向里的安培力，甲　　　　　乙
把各段電流元受到的力合成，則O點(diǎn)左側(cè)導(dǎo)線(xiàn)受到垂直紙面向里的安培力；同理判斷出O點(diǎn)右側(cè)的導(dǎo)線(xiàn)受到垂直紙面向外的安培力。因此，由上向下看，導(dǎo)線(xiàn)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，分析導(dǎo)線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)的情形，如圖乙所示，導(dǎo)線(xiàn)中的電流向外，由左手定則可知，導(dǎo)線(xiàn)受到向下的安培力，由以上分析可知，導(dǎo)線(xiàn)在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確。]
通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的平衡和加速問(wèn)題的分析思路(1)選定研究對(duì)象。(2)變?nèi)S為二維，利用如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫(huà)出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I；如圖所示。
考點(diǎn)4　安培力作用下的力電綜合問(wèn)題
立體圖　　　　　平面圖立體圖　　　　　平面圖(3)列平衡方程或牛頓第二定律方程進(jìn)行求解。
如圖所示，一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，下面掛有匝數(shù)為n的矩形線(xiàn)框abcd。bc邊長(zhǎng)為l，線(xiàn)框的下半部分處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與線(xiàn)框平面垂直，在圖中垂直于紙面向里。線(xiàn)框中通以電流I，方向如圖所示，
2.(安培力作用下動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題)如圖所示，光滑斜面上放置一根通有恒定電流的導(dǎo)體棒，空間有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向沿圖示方向緩慢旋轉(zhuǎn)到水平方向，為了使導(dǎo)體棒始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)同步(　　) A．增大 B．減小C．先增大后減小 D．先減小后增大
A　[對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖所示，磁場(chǎng)方向緩慢旋轉(zhuǎn)到水平方向，則安培力方向緩慢從圖示位置轉(zhuǎn)到豎直向上，因?yàn)槌跏紩r(shí)刻安培力沿斜面向上，與支持力方向垂直，最小，所以為了使導(dǎo)體棒始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，安培力要一直變大，而安培力：F安＝BIL，所以勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)同步增大，B、C、D錯(cuò)誤，A正確。]
3.(安培力作用下平衡的臨界與極值問(wèn)題)如圖所示，U形平行金屬導(dǎo)軌與水平面成37°角，金屬桿ab橫跨放在導(dǎo)軌上，其有效長(zhǎng)度為0.5 m，質(zhì)量為0.2 kg，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1?？臻g存在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2 T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。要使ab桿在導(dǎo)軌上保持靜止，則ab中的電流大小應(yīng)在什么范圍？(設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37° ＝0.8，保留3位有效數(shù)字)
[解析]　先畫(huà)出金屬桿受力的側(cè)面圖，由于安培力的大小與電流有關(guān)，因此改變電流的大小，可以改變安培力的大小，也可以使金屬桿所受的摩擦力方向發(fā)生變化。由平衡條件可知，當(dāng)電流較小時(shí)，金屬桿所受的摩擦力方向沿斜面向上，如圖甲所示甲　　　　　　乙
[答案]　1.21 A≤I≤1.84 A
4.如圖所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間的距離L＝0.4 m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面間的夾角θ＝37°，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m＝0.04 kg的導(dǎo)體棒ab垂直放在金屬導(dǎo)軌上，當(dāng)接通電源后，導(dǎo)軌中通過(guò)的電流恒為I＝1.5 A 時(shí)，導(dǎo)體棒恰好靜止，g取10 m/s2。已知sin 37° ＝0.6，cs 37°＝0.8，則：
(1)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？(2)若突然只將磁場(chǎng)方向變?yōu)樨Q直向上，其他條件不變，則磁場(chǎng)方向改變后的瞬間，導(dǎo)體棒的加速度為多大？
[解析]　(1)導(dǎo)體棒受力如圖甲所示，根據(jù)平衡條件得：F安－mgsin 37°＝0而F安＝BIL解得B＝0.4 T甲　　　　　　　乙

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