模塊一 知識掌握
知識點一 安培力的方向
【情境導入】按照如圖所示進行實驗．
(1)僅上下交換磁極的位置以改變磁場方向，導線受力的方向是否改變？
(2)僅改變導線中電流的方向，導線受力的方向是否改變？
(3)仔細分析實驗現(xiàn)象，結合課本說明安培力的方向與磁場方向、電流方向有怎樣的關系？
答案 (1)受力的方向改變
(2)受力的方向改變
(3)安培力的方向與磁場方向、電流方向的關系滿足左手定則
【知識梳理】
1．安培力：通電導線在磁場中受的力．
2．安培力的方向與磁場方向、電流方向有關；安培力垂直于磁場方向與電流方向決定的平面．
3．左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向．
【重難詮釋】
1．安培力方向的特點
安培力的方向既垂直于電流方向，也垂直于磁場方向，即垂直于電流I和磁場B所決定的平面．
(1)當電流方向跟磁場方向垂直時，安培力的方向、磁場方向和電流方向兩兩相互垂直．應用左手定則判斷時，磁感線從掌心垂直進入，拇指、其余四指和磁感線三者兩兩垂直．
(2)當電流方向跟磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直于電流方向，也垂直于磁場方向．
2．判斷安培力方向的步驟
(1)明確研究對象；
(2)用安培定則或根據(jù)磁體的磁場特征，畫出研究對象所在位置的磁場方向；
(3)由左手定則判斷安培力方向．
（2023春?蘭州期末）如圖所示，四幅圖分別表示在勻強磁場中，閉合電路的一部分導體的運動方向與電路中產(chǎn)生的感應電流方向的關系，其中錯誤的是（ ）
A．B．
C．D．
【解答】解：根據(jù)右手定則，即讓磁感線穿過手掌心，大拇指所指的方向為運動方向，則四指所指方向為感應電流的方向。
A．根據(jù)右手定則，可知感應電流方向垂直紙面向外，故A錯誤；
B．根據(jù)右手定則，可知感應電流方向沿導線向上，故B正確；
C．根據(jù)右手定則，可知感應電流方向垂直紙面向外，故C正確；
D．根據(jù)右手定則，可知感應電流方向沿導線向下，故D正確。
本題選錯誤的，故選：A。
（2023春?信宜市期中）均勻U形金屬框abcd置于勻強磁場中，如圖所示。它可以繞AB軸轉(zhuǎn)動。若導線中電流方向是由B到A，欲使導線平面往紙外轉(zhuǎn)出角α后達到平衡，則磁場方向應是（ ）
A．豎直向上B．豎直向下
C．水平向右D．垂直紙面向里
【解答】解：A．若磁場豎直向上，則由左手定則，安培力垂直紙面向里，線圈不可能向外偏轉(zhuǎn)，故A錯誤；
B．若磁場豎直向下，則由左手定則，安培力垂直紙面向外，線圈能向外偏轉(zhuǎn)，故B正確；
C．若磁場水平向右，則線圈不受安培力，線圈不可能向外偏轉(zhuǎn)，故C錯誤；
D．若磁場垂直紙面向里，則由左手定則，安培力豎直向下，線圈不可能向外偏轉(zhuǎn)，故D錯。
故選：B。
（2023?黃山模擬）《大國重器Ⅲ》節(jié)目介紹了GIL輸電系統(tǒng)的三相共箱技術，如圖甲所示，三根超高壓輸電線纜平行且間距相等。截面圖如圖乙所示，截面圓心構成正三角形，上方兩根輸電線纜AB圓心連線水平，某時刻A中電流方向垂直于紙面向外、B中電流方向垂直于紙面向里、電流大小均為I，下方輸電線纜C中電流方向垂直于紙面向外、電流大小為2I，電流方向如圖，則（ ）
A．A、B輸電線纜相互吸引
B．A輸電線纜所受安培力斜向左下方，與水平方向夾角60°
C．A輸電線纜在AB圓心連線中點處的磁感應強度方向豎直向上
D．正三角形中心O處磁感應強度方向水平向左
【解答】解：A．由于A、B輸電線纜通入的電流方向相反，根據(jù)電流流向相反，二者相互排斥可判斷兩線纜相互排斥，故A錯誤；
B．根據(jù)電流流向相反，通電導線會相互排斥；電流流向相同，通電導線會相互吸引，可知B對A的作用力沿AB水平向左，C對A的作用力沿AC斜向右下，且大小為B對A作用力的2倍，如圖所示：
由圖可知：
FACcsθ＝2FABcs60°＝FAB
即C對A的作用力在水平方向的分力與B對A的作用力大小相等，方向相反，所以A受到的合力即為C對A的作用力在豎直方向的分量，故其與水平方向夾角為90°，故B錯誤；
C．根據(jù)右手螺旋定則可知，A輸電線纜在AB圓心連線中點處的磁感應強度方向豎直向上，故C正確；
D．A輸電線在O點的磁感應強度方向垂直O(jiān)A指向右上方，B輸電線在O點的磁感應強度方向垂直O(jiān)B指向左上方，C輸電線在O點的磁感應強度方向垂直O(jiān)C水平向左，所以O處合磁感應強度方向應斜向左上方，故D錯誤。
故選：C。
（2022秋?福建期末）通電矩形導線框abcd與通有恒定電流的長直導線MN在同一平面內(nèi)且相互平行，電流方向如圖所示。關于MN的磁場對線框的作用，下列敘述正確的是（ ）
A．線框有兩條邊所受安培力方向相同
B．cd邊所受安培力垂直紙面向外
C．線框中所受安培力合力向右
D．線框中有兩條邊所受安培力大小相同
【解答】解：由安培定則可知，直線電流MN在線框所處位置產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向里
AB、由左手定則可知，ab邊所受安培力水平向左，bc邊所受安培力豎直向上，cd邊所受安培力水平向右，ad邊所受安培力豎直向下，線框各邊所受安培力方向都不相同，故AB錯誤；
CD、離通電直導線MN越近的地方磁感應強度越大，ab邊所在位置的磁感應強度大于cd邊所在位置的磁感應強度，ab與cd邊的長度相等，通過它們的電流I大小相等，由F＝BIL可知，ab邊所受安培力大小大于cd邊所受安培力大小，bc、ad兩邊所受安培力大小相等，則線框所受合力方向水平向左，故C錯誤，D正確。
故選：D。
（2021秋?鄢陵縣期末）把一小段通電直導線放入磁場中，導線受到安培力的作用。關于安培力的方向，下列說法中正確的是（ ）
A．安培力的方向一定跟磁感應強度的方向相同
B．安培力的方向一定跟磁感應強度的方向垂直，但不一定跟電流方向垂直
C．安培力的方向一定跟電流方向垂直，但不一定跟磁感應強度方向垂直
D．安培力的方向一定跟電流方向垂直，也一定跟磁感應強度方向垂直
【解答】解：左手定則是判斷磁場方向、電流方向、安培力方向三者之間關系的法則，根據(jù)作用定則可知，安培力垂直于電流和磁場所在的平面，因此安培力既垂直于磁場方向又垂直于電流方向，故D正確，ABC錯誤。
故選：D。
知識點二 安培力的大小
【情境導入】(1)在如圖甲所示的探究影響安培力大小的有關因素的實驗中，把導線垂直放入磁場(磁感應強度為B)中，得出的安培力F與導線長度l、電流大小I有怎樣的關系？
(2)當導線平行磁場方向放入時，它受到的安培力多大？
(3)如圖乙，當導線和磁場方向的夾角為θ時，它受到的安培力多大？

甲 乙
答案 (1)F＝BIl (2)0 (3)將磁感應強度B沿平行導線方向和垂直導線方向進行分解，如圖所示，則B⊥＝Bsin θ，F(xiàn)＝B⊥Il＝IlBsin θ.
【知識梳理】
如圖甲、乙所示，導線電流為I，長度為l，磁場的磁感應強度為B.
1．如圖甲，通電導線與磁場方向垂直，此時安培力F＝IlB.
2．如圖乙，通電導線與磁場方向平行，此時安培力F＝0.
3．如圖丙，當通電導線與磁場不垂直時，此時安培力F＝IlBsin θ.
【重難詮釋】
對公式F＝IlBsin θ的理解
1．公式F＝IlBsin θ中B對放入的通電導線來說是外加磁場的磁感應強度，不必考慮導線自身產(chǎn)生的磁場對外加磁場的影響．
2．公式F＝IlBsin θ中θ是B和I方向的夾角
(1)當θ＝90°時，即B⊥I，sin θ＝1，公式變?yōu)镕＝IlB.
(2)當θ＝0時，即B∥I，F(xiàn)＝0.
3．公式F＝IlBsin θ中l(wèi)指的是導線在磁場中的“有效長度”， 彎曲導線的有效長度l等于連接兩端點直線段的長度(如圖虛線所示)；相應的電流沿導線由始端流向末端．
推論：對任意形狀的閉合平面線圈，當線圈平面與磁場方向垂直時，線圈的有效長度l＝0，故通電后線圈在勻強磁場中所受安培力的矢量和一定為零，如圖所示．
（2023春?濱海新區(qū)期末）如圖所示，一質(zhì)量為m、長度為L的金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細線水平懸掛，處于豎直向上的勻強磁場中。當金屬棒中通過電流I，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ。（已知重力加速度為g）下列說法正確的是（ ）
A．金屬棒中的電流方向由N到M
B．勻強磁場的磁感應強度大小為
C．勻強磁場的磁感應強度大小為
D．僅增大金屬棒質(zhì)量，懸線與豎直方向的夾角θ增大
【解答】解：對金屬棒受力分析，如圖所示
A、由左手定則可以判斷，金屬棒中電流方向為由M到N，故A錯誤；
B、BC、對金屬棒受力分析，由平衡條件有mgtanθ＝BIL，解得勻強磁場磁感應強度大小為，故B錯誤，C正確；
D、由mgtanθ＝BIL可知，金屬棒質(zhì)量增大，線與豎直方向的夾角減小，故D錯誤。
故選：C。
（2023春?溫江區(qū)校級月考）利用如圖所示的電流天平，可以測量勻強磁場中的磁感應強度B。它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，b段導線長為l，導線a、b、c段處于勻強磁場中，磁感應強度方向與線圈平面垂直。當線圈沒有通電時，天平處于平衡狀態(tài)。當線圈中通入電流I時，通過在右盤加質(zhì)量為m的砝碼（或移動游碼）使天平重新平衡。下列說法中錯誤的是（ ）
A．若僅將電流反向，線圈將不能保持平衡狀態(tài)
B．線圈通電后，a、c段導線受到的安培力等大反向，b段導線的安培力向上
C．線圈受到的安培力大小為mg
D．由以上測量數(shù)據(jù)可以求出磁感應強度
【解答】解：線圈通電后，根據(jù)左手定則，a、c段導線受到的安培力等大反向，b段導線的安培力向上；當線圈沒有通電時，天平處于平衡狀態(tài)，設左盤質(zhì)量為m1，右盤質(zhì)量為m2，根據(jù)平衡條件有m1gL1＝m2gL2
當線圈中通入電流I時，向上的安培力大小為F＝nBIl
在右盤加質(zhì)量為m的砝碼（或移動游碼）使天平重新平衡，根據(jù)平衡條件有m1g?L1＝（m2g+mg﹣nBIl）?L2
可得mg＝nBIl
則磁感應強度大小為
若僅將電流反向，則安培力方向向下，其他條件不變，線圈不能保持平衡狀態(tài)，故ABC正確，D錯誤。
本題選錯誤的，故選：D。
（2023春?南昌期末）如圖所示，邊長為l的正三角形線框abc用兩根絕緣細線對稱懸掛，靜止時ab直線水平，線框中通有沿順時針方向的電流，圖中水平虛線通過ac邊和bc邊的中點e、f，在虛線的下方有勻強磁場，勻強磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直于導線框向里，此時每根細線的拉力大小為F1?，F(xiàn)保持其他條件不變，將虛線下方的磁場移至虛線上方，使虛線為勻強磁場的下邊界，此時每根細線的拉力大小為F2。則導線框中的電流大小為（ ）
A．B．
C．D．
【解答】解：設三角形線框的質(zhì)量為m，不論磁場處于虛線上方還是下方，計算安培力時，導線的有效長度均為lcs60°，當磁場在虛線下方時，線框受到向下的安培力，大小為F安＝BIl cs 60°，
由平衡條件知2F1＝mg+F安；
當把磁場移到虛線上方時，線框受到向上的安培力，大小為F′安＝BIl cs 60°，
在豎直方向由平衡條件知2F2+F′安＝mg，
解得I，
故A正確，BCD錯誤；
故選：A。
（2023春?湖南期末）如圖所示，將長為2L的直導線折成邊長相等、夾角為60°的“V”形，并置于與其所在平面垂直的、磁感應強度為B的勻強磁場中。若“V”形導線所受的安培力大小為F，則該直導線中通過的電流大小為（ ）
A．B．C．D．
【解答】解：導線在磁場內(nèi)有效長度為：
L′＝2Lsin30°＝L，故該“V”形通電導線受到安培力大小為F＝BIL′＝BIL，解得：，故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
（2023?株洲三模）如圖所示的電路中，恒流源能提供圖示方向、大小為I的恒定電流。質(zhì)量為m的導體棒垂直放置在水平導軌MN、PQ上，兩導軌平行且相距為L，導體棒與水平導軌間的動摩擦因數(shù)為，導體右端均與兩個相同的豎直光滑半圓形軌道平滑連接與N、Q兩點，半圓形軌道半徑為R，導體棒初始位置與NQ相距為s，重力加速度為g，則下列說法中正確的是（ ）
A．若在水平軌道間加水平向右的勻強磁場B，則導體棒初始開始運動時的加速度為
B．若要使導體棒在水平軌道上做勻速運動，則所加磁場B最小時的方向應為左上，與豎直方向夾角為30°
C．若在水平軌道間加豎直向上的勻強磁場B，則導體棒剛進入圓弧軌道時對軌道的壓力大小為
D．若要使導體棒剛好到達圓弧軌道的最高點，則在水平軌道間所加豎直向上的磁場的最小值為
【解答】解：A．若加上水平向右的勻強磁場B，對棒受力分析，由左手定則，安培力方向向下，棒不運動，加速度為0，故A錯誤；
B．要使棒勻速運動，受力平衡，其合外力為零，設安培力方向為右上，與水平方向夾角為α，受力分析如圖
由平衡條件：Fcsα＝μ（mg﹣Fsinα）
解得
由數(shù)學知識
當α＝30°，安培力最小，由左手定則，所加磁場最小時B的方向應為左上，與豎直方向夾角為30°，故B正確；
C．當加上豎直向上的勻強磁場B時，由左手定則，安培力水平向右．由動能定理有
由牛頓第二定律
聯(lián)立解得
由牛頓第三定律，導體棒剛進入圓弧軌道時對軌道的壓力大小為，故C錯誤；
D．要使棒剛好到達圓弧最高點，則在最高點時重力提供向心力：
設所加豎直向上的磁場的最小值為B，由動能定理有，解得
故D錯誤.
故選：B。
知識點三 磁電式電流表
【知識梳理】
1.構造：圖中磁電式電流表各部件分別為：
①永磁鐵，②極靴，③鐵質(zhì)圓柱，④螺旋彈簧，⑤線圈，⑥指針．
2．原理：安培力與電流的關系．通電線圈在磁場中受到安培力而偏轉(zhuǎn)，線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，被測電流就越大．根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流的方向．
3．特點：極靴與鐵質(zhì)圓柱間的磁場都沿半徑方向，線圈無論轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，且線圈左右兩邊所在之處的磁感應強度的大小都相等．
4．優(yōu)點：靈敏度高，可以測出很弱的電流．
缺點：線圈的導線很細，允許通過的電流很弱．
【重難詮釋】
1．磁電式電流表的工作原理
通電線圈在磁場中受到安培力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的方向不同，被測電流的方向不同．
2．磁電式電流表的磁場特點
兩磁極間裝有極靴，極靴中有鐵質(zhì)圓柱，使極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方向，保持線圈轉(zhuǎn)動時，所受安培力的方向總與線圈平面垂直，使表盤刻度均勻．
3．磁電式電流表的靈敏度
(1)電流表的靈敏度：是指在通入相同電流的情況下，指針偏轉(zhuǎn)角度的大小，偏角越大，靈敏度越高．
(2)提高靈敏度的方法：如果要提高磁電式電流表的靈敏度，就要使在相同電流下線圈所受的安培力增大，可通過增加線圈的匝數(shù)、增大永磁鐵的磁感應強度、增加線圈的面積和減小轉(zhuǎn)軸處摩擦等方法實現(xiàn)．
（2023春?無錫期末）某研究小組制作了一儀表，發(fā)現(xiàn)指針在示數(shù)附近的擺動很難停下，使讀數(shù)變得困難．在指針轉(zhuǎn)軸上裝上扇形鋁板或扇形鋁框，在合適區(qū)域加上磁場，可以解決此困難．下列方案合理的是（ ）
A．B．
C．D．
【解答】解：A、鋁板運動時，穿過鋁板的磁通量不變，不會產(chǎn)生渦流，沒有安培力阻礙鋁板運動，指針在示數(shù)附近的擺動很難停下，故A錯誤；
B、扇形鋁框運動時，當擺幅比較小時，鋁框運動不出磁場，則磁通量不變，不會產(chǎn)生渦流，沒有安培力阻礙鋁框運動，指針在示數(shù)附近的擺動很難停下，故B錯誤；
C、扇形鋁框運動時，穿過鋁框的磁通量不變，不會產(chǎn)生渦流，沒有安培力阻礙鋁框運動，指針在示數(shù)附近的擺動很難停下，故C錯誤；
D、鋁板運動時，穿過鋁板的磁通量改變，會產(chǎn)生渦流，有安培力阻礙鋁板運動，指針在示數(shù)附近的擺動很快停下，故D正確。
故選：D。
（2023春?安慶期中）磁電式電流表的構造如圖甲所示，在蹄形磁鐵的兩極間有一個可以繞軸轉(zhuǎn)動的線圈，轉(zhuǎn)軸上裝有螺旋彈簧和指針。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，如圖乙所示。當電流通過線圈時，線圈在安培力的作用下轉(zhuǎn)動，螺旋彈簧被扭動，線圈停止轉(zhuǎn)動時滿足NBIS＝kθ，式中N線圈為線圈的匝數(shù)，S為線圈的面積，I為通過線圈的電流，B為磁感應強度，θ為線圈（指針）偏角，k是與螺旋彈簧有關的常量。不考慮電磁感應現(xiàn)象，由題中的信息可知（ ）
A．線圈中間的鐵芯內(nèi)也是有磁場的，且也呈現(xiàn)輻向分布
B．若線圈中通以如圖乙所示的電流時，線圈將沿逆時針方向轉(zhuǎn)動
C．線圈（指針）偏角θ與通過線圈的電流I成正比
D．電流表的靈敏度定義為，更換k值更大的螺旋彈簧，可以增大電流表的靈敏度
【解答】解：A．蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，鐵芯中的確有磁場，但分布并不是幅向分布的，故A錯誤；
B．若線圈中通以如圖乙所示的電流時，根據(jù)左手定則，左側導線所受安培力向上，右側導線所受安培力向下，線圈將沿順時針方向轉(zhuǎn)動，故B錯誤；
C．根據(jù)題意線圈停止轉(zhuǎn)動時滿足
NBIS＝kθ
解得：
可知線圈（指針）偏角θ與通過線圈的電流I成正比，故C正確；
D．電流表的靈敏度定義為，根據(jù)題意
NBIS＝kθ
解得：
可知更換k值更大的螺旋彈簧，電流表的靈敏度減小了，故D錯誤。
故選：C。
（2023?海淀區(qū)校級三模）磁電式電流表是常用的電學實驗器材，如圖所示，電表內(nèi)部由線圈、磁鐵、極靴、圓柱形軟鐵、螺旋彈簧等構成。下列說法正確的是（ ）
A．極靴與圓柱形軟鐵之間為勻強磁場
B．當線圈中電流方向改變時，線圈受到的安培力方向不變
C．通電線圈通常繞在鋁框上，主要因為鋁的電阻率小，可以減小焦耳熱的產(chǎn)生
D．在運輸時，通常把正、負極接線柱用導線連在一起，是應用了電磁阻尼的原理
【解答】解：A.極靴與圓柱形軟鐵之間的磁場均勻地輻向分布，磁感應強度大小和方向并不是處處相同，所以該磁場并不是勻強磁場，故A錯誤；
B.當線圈中電流方向改變時，磁場方向不變，所以線圈受到的安培力方向發(fā)生改變，故B錯誤；
C.用金屬鋁做線圈框架，主要原因有：鋁不導磁，用鋁做框架可以減小對磁場的影響，保證儀表的準確性更高；鋁材料較輕，電阻率較小，能更好地利用電磁阻尼現(xiàn)象，使指針迅速停下來，故C錯誤；
D.在運輸過程中，由于振動會使指針不停擺動，可能使指針損壞，將接線柱用導線連在一起，相當于把表的線圈電路組成閉合電路，在指針擺動過程中線圈切割磁感線產(chǎn)生感應電流，利用電磁阻尼原理，阻礙指針擺動，防止指針因撞擊而變形，故D正確。
故選：D。
模塊二 鞏固提高
（2022秋?平谷區(qū)校級期末）在圖所示的四個圖中，標出了勻強磁場的磁感應強度B的方向、通電直導線中電流I的方向以及通電直導線所受安培力F的方向，其中正確表示這三個方向關系的圖是（ ）
A．B．
C．D．
【解答】解：A、電流方向與磁場方向在同一直線上，不受安培力作用，故A錯誤；
B、圖中安培力的方向是豎直向下的，故B錯誤；
C、圖中安培力的方向是水平向外的，故C錯誤；
D、圖中安培力的方向是豎直向下的，故D正確；
故選：D。
（2023春?廣州期末）超遠距離輸電通常采用特高壓直流輸電的方式，某段直流輸電線路中三根水平導線a、b、c平行且間距相等，其中a、b導線位于同一水平面內(nèi)，通入的電流大小為Ic＝2Ia＝2Ib，方向如圖所示。已知通電直導線周圍磁感應強度（r為磁場中某點到直導線的距離，k為常數(shù)），下列說法正確的是（ ）
A．a(chǎn)、b兩根導線相互排斥
B．a(chǎn)、b兩根導線對c的安培力方向豎直向下
C．b、c兩根導線對a的安培力方向豎直向下
D．三根導線在圖中三角形中心處的磁感應強度為零
【解答】解：A、由圖可知，a、b兩根導線通入的電流方向相同，因此a、b兩根導線相互吸引，故A錯誤；
B、根據(jù)異向電流相互排斥，知a、b兩根導線對c的安培力均為排斥力，且Ia＝Ib，則a、b兩根導線對c的安培力大小相等，結合力的合成法可知，a、b兩根導線對c的安培力方向豎直向上，故B錯誤；
C、如圖所示為右側視圖，b、c兩根導線對a的安培力分別為吸引力和排斥力
根據(jù)Ic＝2Ib，，F(xiàn)＝BIaL
可得：Fac＝2Fab
則有
解得：θ＝30°，所以b、c兩根導線對a的安培力方向豎直向下，故C正確；
D、根據(jù)安培定則，三根通電導線在三角形中心處的磁感應強度如圖所示
可知三根導線在圖中三角形中心處的磁感應強度不為零，故D錯誤。
故選：C。
（2023春?安寧市校級月考）如圖所示，兩根垂直紙面放置的直導線，通有大小相同、方向相反的電流。O為兩導線連線的中點，P、Q是兩導線連線中垂線上的兩點，且OP＝OQ。以下說法正確的是（ ）
A．O點的磁感應強度方向豎直向上
B．P、Q兩點的磁感應強度方向相反
C．若在P點放置一條電流方向垂直紙面向里的通電導線，其受力方向為水平向右
D．若在Q點放置一條電流方向垂直紙面向里的通電導線，其受力方向為水平向左
【解答】解：A、根據(jù)安培定則可知，左側導線在O點的磁感應強度方向豎直向下，右側導線在O點的磁感應強度方向也是豎直向下，故A錯誤；
B、根據(jù)安培定則可知，左側導線在Q點的磁感應強度方向斜向右下方，右側導線在Q點的磁感應強度方向斜向左下方，兩者合成后，Q點的合磁感應強度方向豎直向下，同理，P點的磁感應強度方向也是豎直向下的，故兩點磁感應強度方向相同，故B錯誤；
C、通過B選項分析可知，P點的磁感應強度方向是豎直向下的，若在P點放置一條電流方向垂直紙面向里的通電導線，根據(jù)左手定則判斷其受力方向為故垂直O(jiān)P向左，故C錯誤；
D、通過B選項分析可知，Q點的磁感應強度方向是豎直向下的，若在Q點放置一條電流方向垂直紙面向里的通電導線，根據(jù)左手定則判斷其受力方向為故垂直O(jiān)Q向左，故D正確。
故選：D。
（2023?桃城區(qū)校級模擬）一正方形的中心O和四個頂點均固定著平行長直導線，若所有平行直導線均通入大小相等的恒定電流，電流方向如圖中所示，下列截面圖中中心長直導線所受安培力最大的是（ ）
A．B．
C．D．
【解答】解：根據(jù)“同向電流相吸引，異向電流相排斥”，設四根導線與中間的導線的相互作用力均為F，則分析如圖所示，
A受合力為0，B和C受到2F的力，D受到的力，D所受的安培力最大，故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
（2023春?重慶期末）磁場對通電導體的作用力叫安培力，通電導體垂直于磁場方向放置時，關于安培力的大小有如下規(guī)律，其中正確的是（ ）
A．磁感應強度越強，電流越小，導線越長，安培力就越大
B．磁感應強度越強，電流越大，導線越長，安培力就越大
C．磁感應強度越弱，電流越大，導線越長，安培力就越大
D．磁感應強度越強，電流越大，導線越短，安培力就越大
【解答】解：通電導體垂直于磁場方向放置時，根據(jù)F＝BIL得，磁感應強度越強，電流越大，導線越長，安培力就越大。
故選：B。
（2023?北碚區(qū)模擬）如圖所示，一根長L＝0.2m、質(zhì)量m＝1×10﹣2kg的通電直導線垂直紙面水平放置在傾角為37°的斜面上，電流方向垂直紙面向外，電流大小I＝5A。用平行于斜面的輕繩拴住導線不動，整個裝置放在方向沿斜面向上的勻強磁場中。已知重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，要使斜面對導線的支持力為零，則磁感應強度的大小B至少應為（ ）
A．0.06TB．0.08TC．0.1TD．0.12T
【解答】解：由數(shù)學知識可得：cs37°0.8
斜面對導線的支持力恰好為零時，導線只受重力mg、線的拉力T和安培力F的作用，如圖所示。
由平衡條件有：F＝mgcs37°，并且F＝BIL，解得：B＝0.08T，故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
（2023?思明區(qū)校級模擬）豎直平面內(nèi)有長度不變的輕繩1、2、3按如圖所示連接。繩1水平，繩2與水平方向成60°角，繩3的下端連接一質(zhì)量為m的導體棒1，在結點O正下方2d距離處固定一導體棒2，兩導體棒均垂直于紙面放置，導體棒1中通有向里的電流I0，往導體棒2中通入向外且緩慢增大的電流I。當電流I增大到某個值時，給導體棒1以向右的輕微擾動，可觀察到它繞O點緩慢上升到繩1所處的水平線上，3根輕繩始終繃緊，繩3的長度為d，兩導體棒長度均為I，重力加速度為g。若已知通電導體棒在垂直距離為x處的磁感應強度大小為B（其中I為導體棒的電流），則在導體棒1緩慢上升的過程中（ ）
A．繩1中拉力先減小后增大
B．繩2中拉力一直增大
C．導體棒2中電流的最小值為I
D．導體棒2中電流的最大值為I
【解答】解：A、對導體棒1進行受力分析如圖，此三個力組成的封閉三角形與△OPM相似，所以，所以，恒有F3，對結點進行分析，繩1和繩2中的拉力F1和F2的合力大小恒為，導體棒運動過程中F1和F2合力將從豎直方向逆時針轉(zhuǎn)到水平方向，由圖示可知F1先增大后減小，當F3與繩2垂直時F1最大，最大值為F1mmg，故A錯誤；
B、F2一直減小，直至導體棒1運動至繩1所在的水平線上時最小最小值為零，故B錯誤；
C、初始時，應有F3+BI0l＝mg，B，聯(lián)立解得I，故C錯誤；
D、由上述分析可知Fmg，由幾何關系可知，導體棒1運動至繩1所在的水平線上時PM有最大值為d，所以Fmg，且F＝BI0l，此時B，所以電流最大值Im，故D正確。
故選：D。
（2023春?北碚區(qū)校級期末）如圖，水平導體棒PQ用一根勁度系數(shù)均為k＝80N/m的豎直絕緣輕彈簧懸掛起來，置于水平向里的勻強磁場中，PQ長度為L＝0.5m，質(zhì)量為m＝0.1kg。當導體棒中通以大小為I＝2A的電流，并處于靜止時，彈簧恰好恢復到原長狀態(tài)。欲使導體棒下移2cm后能重新處于靜止狀態(tài)，（重力加速度g取10m/s2）則（ ）
A．通入的電流方向為P→Q，大小為1.2A
B．通入的電流方向為P→Q，大小為2.4A
C．通入的電流方向為Q→P，大小為1.2A
D．通入的電流方向為Q→P，大小為2.4A
【解答】解：水平導體棒PQ用一根勁度系數(shù)均為k＝80N/m的豎直絕緣輕彈簧懸掛起來，沒有通電時彈簧伸長x10.0125m＝1.25cm；
當導體棒中通以大小為I＝2A的電流，并處于靜止時，彈簧恰好恢復到原長狀態(tài)，此時有：BIL＝mg
解得B＝1T；
欲使導體棒下移x2＝2cm＝0.02m＞x1，棒能重新處于靜止狀態(tài)，則安培力方向向下，根據(jù)左手定則可知電流方向由Q→P
根據(jù)平衡條件可得：BI′L+mg＝kx2，
解得I′＝1.2A，故C正確，ABD錯誤。
故選：C。
（2023?石家莊模擬）如圖甲所示是磁電式電流表的結構示意圖，極靴和鐵質(zhì)圓柱間的磁場均勻輻向分布，面積為S的矩形線圈繞在鋁框上，線圈a、b邊所在處的磁感應強度大小均為B，當線圈中通電流時，a、b邊所受安培力F方向如圖乙所示，下列說法正確的是（ ）
A．穿過線圈的磁通量為BS
B．流經(jīng)線圈a邊的電流方向垂直紙面向外
C．由于鋁框渦流作用導致電流測量不準確
D．若增大線圈的匝數(shù)保持通入電流不變，則電流表指針偏角變大
【解答】解：A.由于線圈與磁感線平行，穿過線圈的磁通量為0，故A錯誤；
B．由左手定則可知，流經(jīng)線圈a邊的電流方向垂直紙面向里，故B錯誤；
C．利用鋁框的目的就是為了產(chǎn)生電磁阻尼，使得指針快速穩(wěn)定，不影響電流測量，故C錯誤；
D．若增大線圈的匝數(shù)保持通入電流不變，由F＝nBIL知線圈的ab兩邊受的安培力變大，則電流表指針偏角變大，故D正確。
故選：D。
（2023?武漢模擬）在方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場中，當金屬棒中通以恒定電流I、金屬棒靜止時，兩細線偏離豎直方向的偏角均為θ，如圖所示。已知金屬棒ab的質(zhì)量為m、長度為L，重力加速度大小為g，關于恒定電流I的大小和方向，下列說法正確的是（ ）
A．，從a到b
B．，從b到a
C．，從a到b
D．，從b到a
【解答】解：題圖的左視圖如圖所示：
導線受重力mg，繩子拉力T和安培力F，根據(jù)平衡條件可得：F＝mgtanθ，其中根據(jù)安培力公式F＝BIL
解得電流I
根據(jù)左手定則，可知金屬棒中的電流方向由a指向b，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
（2022秋?丹陽市校級期末）如圖所示，間距為1m的平行金屬導軌固定在絕緣水平桌面上，導軌左端連接有電動勢為E＝15V，內(nèi)阻r＝1Ω的電源。質(zhì)量m＝0.5kg的金屬棒垂直放在導軌上，導軌處在磁感應強度大小為B＝1T的勻強磁場中，磁場與金屬棒垂直，方向與導軌平面成θ＝53°斜向右上。繞過桌邊光滑定滑輪的一根細線，一端系在金屬棒的中點，另一端吊著一個重物，拉著金屬棒的細線水平且與金屬棒垂直，金屬棒處于靜止狀態(tài)且剛好不向左滑，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g取10m/s2，金屬棒接入電路的電阻R＝2Ω，導軌電阻不計，金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5，sin53°＝0.8，cs53°＝0.6，求：
（1）金屬棒受到的安培力的大?。?br>（2）懸吊重物的質(zhì)量；
（3）保持磁感應強度大小不變，將磁場方向迅速改為豎直向上，則磁場方向改為豎直向上的一瞬間，重物的加速度（不考慮電磁感應現(xiàn)象）。
【解答】解：（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律可得通過金屬棒的電流大小為：

金屬棒受到的安培力為：
F安＝BIL
聯(lián)立解得：F安＝5N
（2）根據(jù)題意可知金屬棒恰好不向左滑動，所以其所受最大靜摩擦力方向向右，受力分析如圖：
對金屬棒，根據(jù)平衡條件可得：
F安sinθ＝f+F
F安csθ+N＝mg
由題意可知f＝μN
對重物根據(jù)平衡條件可得：
F＝Mg
聯(lián)立解得：M＝0.3kg
（3）將磁場方向迅速改為豎直向上后，金屬棒受到的安培力方向變?yōu)樗较蜃?，大小為?br>F安′＝BIL＝1×5×1N＝5N
因為F安′﹣Mg＜μmg
所以金屬棒的加速度為0。
答：（1）金屬棒受到的安培力的大小為5N；
（2）懸吊重物的質(zhì)量為0.3kg；
（3）重物的加速度為0。
（2022秋?陸良縣期末）電磁軌道炮工作原理如圖，待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸。電流從一條軌道流入，通過導電彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可在彈體處形成垂直于軌道平面的磁場（可視為勻強磁場），通電的彈體在軌道上由于受到安培力的作用而高速射出。小明同學從網(wǎng)上購買了一個軌道炮模型，其軌道長度為L＝0.5m，平行軌道間距d＝0.02m，彈體的質(zhì)量m＝0.02kg，導軌中的電流I＝10A，磁感應強度的大小B＝1T，不計一切阻力，求：
（1）彈體在軌道上運行的加速度大??；
（2）彈體的出射速度大小。
【解答】解：（1）彈體處磁感應強度大小為B＝1T
彈體所受安培力大小為F＝BId
根據(jù)牛頓第二定律得F＝ma
代入數(shù)據(jù)解得a＝10m/s2
（2）由動能定理可知
FLmv2﹣0
代入數(shù)據(jù)解得vm/s
答：（1）彈體在軌道上運行的加速度大小為10m/s2；
（2）彈體的出射速度大小為m/s。

相關試卷

高中人教版 (2019)1 功與功率精品鞏固練習：

這是一份高中人教版 (2019)1 功與功率精品鞏固練習，共16頁。試卷主要包含了功率等內(nèi)容，歡迎下載使用。

人教版 (2019)必修 第二冊1 曲線運動優(yōu)秀課堂檢測：

這是一份人教版 (2019)必修 第二冊1 曲線運動優(yōu)秀課堂檢測，共12頁。試卷主要包含了曲線運動的速度方向，物體做曲線運動的條件等內(nèi)容，歡迎下載使用。

人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 磁場對通電導線的作用力隨堂練習題：

這是一份人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 磁場對通電導線的作用力隨堂練習題，共13頁。試卷主要包含了單選題，非選擇題等內(nèi)容，歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關試卷 更多

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 磁場對通電導線的作用力精品當堂達標檢測題

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 磁場對通電導線的作用力精品當堂達標檢測題
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 磁場對通電導線的作用力精品達標測試

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 磁場對通電導線的作用力精品達標測試
物理選擇性必修 第二冊第一章 安培力與洛倫茲力1 磁場對通電導線的作用力課時訓練

物理選擇性必修 第二冊第一章 安培力與洛倫茲力1 磁場對通電導線的作用力課時訓練
物理人教版 (2019)1 磁場對通電導線的作用力優(yōu)秀課后練習題

物理人教版 (2019)1 磁場對通電導線的作用力優(yōu)秀課后練習題
資料下載及使用幫助
版權申訴
版權申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權，請掃碼添加我們的相關工作人員，我們盡可能的保護您的合法權益。
入駐教習網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權申訴二維碼
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊電子課本

1 磁場對通電導線的作用力

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第二冊

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部