5.1 安培力 讲义-2025-2026学年高二下学期物理沪科版选择性必修第二册

上普高物选修2第5章磁场 第1讲安培力（讲义）--教师版 上普高物选修2第5章磁场 第1讲安培力（讲义）--教师版 新课导入 　实验装置如图所示，请思考下列问题： (1)接通电源之后，会观察到原来静止的导体棒发生了摆动，为什么？ (2)实验中上下交换磁极的位置改变磁场的方向，观察导体棒摆动方向是否改变。 (3)实验中改变导体棒中电流的方向，观察导体棒摆动方向是否改变。 提示　(1)因为导体棒受到了磁场对它有力的作用。 (2)会发生改变。 (3)会发生改变。 知识点1、安培力的方向 1．安培力： 通电导线在磁场中受的力，通常称为安培力。安培力是按照力的 性质 选填“作用效果”或 “性质”来命名的 2．安培力的方向与磁场方向、电流方向有关。用左手定则判断。 3、左手定则 3.1、内容：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，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。 3.2、安培力方向的特点： 3.2.1安培力方向既垂直于电流方向（F⊥I），又垂直于磁场方向（F⊥B），即垂直于电流I和磁场B及所决定的平面。 3.2.2、和可以有任意夹角： ①垂直受安培力 ②平行不受安培力 ③斜交，垂直投影部分受力 ①垂直------当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直。应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入。 ②平行-----当电流方向跟磁场方向平行时，不受安培力。 ③斜交------当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向。应用左手定则判断时，磁感线斜着穿入掌心。 3.2.3、注意：根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力。两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律。 4、判断安培力方向的步骤 (1)明确研究对象。 (2)用安培定则或根据磁体的磁场特征，画出研究对象所在位置的磁场方向。 (3)由左手定则判断安培力方向。 5、电流之间的相互作用 5.1、两导线电流方向相同 5.2、两导线电流方向相反 规律： （平行时无转动趋势） 5.3、两导线电流方向不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势，（限于相交且没有固定转动轴情况） 5.4、直线电流和平行线框电流间作用力 抵消思想：合力只看靠近直线电流的边的电流方向。 6、 安培力作用下物体运动的常用判断方法 电流 元法 把整段电流等效为许多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元所受安培力的方向，然后判断整段电流元所受合力的方向，从而确定导线运动方向 等效法 环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立 特殊位置法 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置(如转过90°角)，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向 结论法 两直线电流相互平行时，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两直线电流不平行时，有转到相互平行且电流方向相同的趋势 转换研究对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向 专题讲练1 1.1安培力的方向------左手定则的应用 1、画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向。 2、在图中画出通电导体棒ab所受的安培力的方向。 3、在下列四幅图中，正确标明通电直导线所受安培力F方向的是(　B　) 4、某同学画的表示磁感应强度B、电流I和安培力F的相互关系如下列选项图所示，其中正确的是(　D　) 5、在下图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是( C ) A. B. C. D. 6、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（ D ） 8. 一根通电直导线水平放置在地球赤道的上方，其中的电流方向为自西向东，该导线所受地磁场的安培力方向为（C） A. 水平向北 B. 水平向南 C. 竖直向上 D. 竖直向下 9、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。闭合开关S，A受到的通电螺线管产生的磁场的作用力的方向是(　A　) A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向右 D．水平向左 10. 如图所示，一块蹄形磁铁放在水平台秤上，水平放置的金属棒AB固定在两个磁极正对面之间。当AB中通入电流时，台秤的示数减小。则下列说法正确的是（　B　） A. AB棒受到的安培力竖直向上 B. AB棒中的电流方向为由B指向A C. 蹄形磁铁与台秤间一定存在摩擦力 D. 台秤受到了金属棒施加的安培力作用 11. 教学中常用如图1所示的装置演示通电导体在磁场中受力的情况。现将图中的蹄形磁铁改用图2所示的电磁铁代替，则合上开关时，以下判断正确的是（　A　） A. 电磁铁上端为N极，下端为S极，导体棒ab向右运动 B. 电磁铁上端为N极，下端为S极，导体棒ab向左运动 C. 电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向右运动 D. 电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向左运动 12、如图甲所示为“海影号”电磁推进实验舰艇，舰艇下部的大洞使海水前后贯通。舰艇沿海平面截面图如图乙所示，其与海水接触的两侧壁M和N分别连接舰艇内电源的正极和负极，使得M、N间海水内电流方向为M→N，此时加方向垂直MN所在平面的磁场，可使得M、N间海水受到磁场力作用而被推出，舰艇因此向右前进，则(　B　) A．所加磁场的方向应为水平向右 B．所加磁场的方向应为垂直纸面向外 C．所加磁场的方向应为垂直纸面向里 D．互换电源正负极的同时把磁场变为反向，能实现舰艇减速 13、将一段铜制裸导线弯折成如图甲所示形状的线框，将它置于一节干电池的正极上（线框上端的弯折位置与正极良好接触），一块圆柱形强磁铁N极向上吸附于电池的负极，使导线框下面的两端P、Q套在磁铁上并与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会发生转动，从而制成了一个“简易电动机”，如图乙所示。关于该电动机，下列说法正确的是（　AC　）（多选） A．俯视，线框将顺时针转动 B．若将磁铁吸附在负极的磁极对调，线框转动的方向不变 C．电池的输出功率一定大于线圈转动时的机械功率 D．若线圈电阻不受发热影响，则线圈从静止开始转动的过程中，线框中电流保持不变 1.2、电流元法　特殊位置法 1、如图所示，把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁体磁极的正上方，导线可以在空间中自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)(　C　) A.顺时针转动，同时下降 B.顺时针转动，同时上升 C.逆时针转动，同时下降 D.逆时针转动，同时上升 2、如图所示，重力为G的水平铜棒AC用绝缘丝线悬挂，静止在水平螺线管的正上方，铜棒中通入从A到C方向的恒定电流，螺线管与干电池、开关S串联成一个回路。当开关S闭合后一小段时间内，下列判断正确的(　C　) A．丝线的拉力等于G B．丝线的拉力小于G C．从上向下看，铜棒沿逆时针方向转动 D．从上向下看，铜棒沿顺时针方向转动 3、一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示。如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流，则导线受安培力后的运动情况为(　D　) A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管 C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 4、如图所示，用细线将一条形磁铁挂于天花板上，磁铁处于水平且静止的状态，条形磁铁的正下方固定一直导线ab，现将直导线中通入由a指向b的电流，在磁铁转动90°的过程中，下列说法正确的是（BD）（多选） A．条形磁铁的N极向纸面内偏转 B．条形磁铁的N极向纸面外偏转 C．条形磁铁受到的拉力小于其受到的重力 D．条形磁铁受到的拉力大于其受到的重力 5、如图，固定直导线c垂直于纸面，可动导线ab通以图示方向的电流，用弹簧测力计悬挂在导线c的上方，若导线c中通以垂直于纸面向外的电流，以下判断正确的是(　B　) A.可动导线a端转向纸外，同时弹簧测力计读数减小 B.可动导线a端转向纸外，同时弹簧测力计读数增大 C.可动导线b端转向纸外，同时弹簧测力计读数减小 D.可动导线b端转向纸外，同时弹簧测力计读数增大 6、通有电流的导线L1、L2处在同一平面（纸面）内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定转轴O转动（O为L2的中心），各自的电流方向如图所示．下列哪种情况将会发生 （ D ） A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动 B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动 C．L2绕轴O按顺时针方向转动 D．L2绕轴O按逆时针方向转动 7、通有电流I的直导线竖直放置，且可绕O点向各个方向转动，电流方向如图所示，O为直导线的中心，下列哪种情况将会发生（　C　） A．导线受磁场力的作用，绕O点逆时针方向转动 B．导线受磁场力的作用，绕O点上端向外，下端向里转动 C．导线受磁场力的作用，绕O点上端向里，下端向外转动 D．导线不受磁场力的作用，故不转动 8、如图所示，导体棒Ⅰ和Ⅱ互相垂直放于光滑的水平面内，导体棒Ⅰ固定，Ⅱ可以在水平面内自由运动。给导体棒Ⅰ、Ⅱ通以如图所示的恒定电流，仅在两导体棒之间的相互作用下，较短时间后导体棒Ⅱ出现在虚线位置。下列关于导体棒Ⅱ位置（俯视图）的描述可能正确的是（　C　） A． B． C． D． 1.3、等效法 1、如图所示，一重为G1的通电圆环置于水平桌面上，圆环中电流方向为顺时针方向(从上往下看)，在圆环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁，磁铁的中心轴线通过圆环中心，磁铁的上端为N极，下端为S极，磁铁自身的重力为G2。则关于圆环对桌面的压力FN磁铁对轻绳的拉力F的大小，下列关系中正确的是(　D　) A.FN＞G1，F＞G2 B.FN＜G1，F＞G2 C.FN＜G1，F＜G2 D.FN＞G1，F＜G2 2、如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁体的N极附近，磁体的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通以图示方向的电流(从右向左看沿逆时针方向)后，线圈的运动情况是(　A　) A．线圈向左运动 B．线圈向右运动 C．从上往下看顺时针转动 D．从上往下看逆时针转动 3、将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看 （ C ） A．圆环顺时针转动，靠近磁铁 B．圆环顺时针转动，远离磁铁 C．圆环逆时针转动，靠近磁铁 D．圆环逆时针转动，远离磁铁 4、如图所示，在匀强磁场中有一矩形线圈，它的平面与磁场平行，在磁场作用下发生转动，转动方向是( B ) A. ab边转向纸外，cd边转向纸内 B. ab边转向纸内，cd边转向纸外 C. ad边转向纸内，cd边转向纸外 D. ad边转向纸外，cd边转向纸内 5、如图所示，矩形线框中通有恒定电流，方向如图所示，是线框的两个对称轴．在轴上某点固定一通电长直导线，导线与线框平面垂直，电流方向垂直于纸面向外，此刻通电线框在直线电流的磁场中可能运动的情况是（ B ） A．沿轴线方向平动 B．绕轴线转动 C．沿轴线方向平动 D．绕轴线转动 6、如图所示，一通电圆环导线的一条直径的正上方放一通电直导线，电流方向如图，则通电圆环导线受磁场力而运动的情况是 （ A ） A．从左边看去顺时针转动且靠向直导线 B．从左边看去逆时针转动且远离直导线 C．从左边看去顺时针转动且远离直导线 D．从左边看去逆时针转动且靠向直导线 7、如图所示，两个完全相同的闭合导线环挂在光滑绝缘的水平横杆上，当导线环中通有同向电流时，两导线环的运动情况是（ C  ） （A）互相吸引，电流大的环其加速度也大 （B）互相排斥，电流小的环其加速度较大 （C）互相吸引，两环加速度大小相同 （D）互相排斥，两环加速度大小相同 8、如图所示，原来静止的圆线圈可以自由移动，在圆线圈直径MN上靠近N点处放置一根垂直于线圈平面的固定不动的通电直导线，导线中电流方向垂直纸面向里。当在圆线圈中通以逆时针方向的电流I时，圆线圈将会(　D　) A．受力向左平动 B．受力向右平动 C．不受力，平衡不动 D．以MN为轴转动 9、(多选)如图所示，用绝缘细绳悬挂一矩形导线框且导线框底边水平，导线框通有逆时针方向的电流(从右侧观察)，在导线框的正下方，垂直于导线框平面有一直导线PQ，现在PQ中通以水平向左的电流，在短时间内，下列说法正确的是(　AC　) A．从上往下观察导线框逆时针转动 B．从上往下观察导线框顺时针转动 C．细绳受力会变得比导线框重力大 D．细绳受力会变得比导线框重力小 1.4、结论法 1、 如图，在薄金属圆筒表面上通以与其轴线平行、分布均匀的恒定电流时，该圆筒的形变趋势为（ C ） A. 沿轴线上下压缩 B. 沿轴线上下拉伸 C. 沿半径向内收缩 D. 沿半径向外膨胀 2、如图所示，通电直导线ab位于两平行导线M、N的横截面连线的中垂线上．当平行导线M、N通以同向等值电流时，下列说法正确的是(　C　) A．ab顺时针旋转 B．ab逆时针旋转 C．a端向外，b端向里旋转 D．a端向里，b端向外旋转 3、两条导线互相垂直，如图所示，但相隔一小段距离，其中AB是固定的，CD能自由活动，当直流电流按图示方向通过两条导线时，导线CD将(从纸外向纸内看)(　B　) A.顺时针方向转动，同时靠近导线AB B.逆时针方向转动，同时靠近导线AB C.逆时针方向转动，同时远离导线AB D.顺时针方向转动，同时远离导线AB 4、一个可以自由运动的线圈L1和一个水平固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示。当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将(　B　) A.不动 B.顺时针转动 C.逆时针转动 D.向纸面里平动 解析　法一　电流元法　法二　等效法　法三　结论法　 5、如图所示，在xOy坐标系内，三根相互平行通电直导线P、Q、R分别位于正三角形的三个顶点，都通有方向垂直xOy坐标平面向外、大小相等的电流，则导线R受到的安培力的方向是（　B　） A. 沿y正方向 B. 沿y负方向 C. 沿x正方向 D. 沿x负方向 6、如图所示，在绝缘的水平面上等距离的固定着三根相互平行的通电直导线和，各导线中的电流大小相同，其中导线中的电流方向垂直于纸面向外，导线电流方向垂直于纸面向内．每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受的安培力的合力，以下说法中正确的是( BD)（多选） A．导线所受到的合外力水平向右 B．导线所受到的合外力水平向右 C．导线所受到的合外力水平向左 D．导线所受到的合外力为零 7、在等边三角形的三个顶点、、处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图．过点的导线所受安培力的方向（ C ） A．与边平行，竖直向上 B．与边平行，竖直向下 C．与边垂直，指向左边 D．与边垂直，指向右边 8、截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1≫I2，电流方向如图所示。下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是(　C　) 9、如图所示,高压输电线上使用“正方形间隔棒”支撑导线,其目的是固定各导线间距,防止导线互相碰撞,图中导线水平且恰好处在正四棱柱的四条棱上,的几何中心为点,点到导线的距离远小于导线的长度,忽略地磁场,当四根长直导线通有等大、同向的电流时,则 ( D )。 A.点的磁感应强度不为零 B.点的磁感应强度沿连线方向 C.对的安培力比对的安培力小 D.所受安培力的方向为从指向 1.5、转换研究对象法 1. 如图所示，水平桌面上放一根条形磁铁，磁铁正中央上方吊着跟磁铁垂直的导线，当导线中通入指向纸内的电流时（　D　） A. 悬线上的拉力将不变 B. 悬线上的拉力将变小 C. 条形磁铁对水平桌面的压力将变大 D. 条形磁铁对水平桌面的压力将变小 2、(多选)如图所示，一条形磁体放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁体垂直的长直导线，当导线通以方向垂直纸面向里的电流时，磁体始终处于静止状态，下列判断正确的是(　AC　) A．磁体对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用 B．磁体对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用 C．若将导线移至磁体中点的正上方，电流反向，则磁体对桌面的压力会减小 D．若将导线移至磁体中点的正上方，电流反向，则磁体对桌面的压力会增大 3、(多选)如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁体连接起来，此时磁体对水平面的压力大小为FN1，现在磁体左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁体对水平面的压力大小为FN2，则(　BC　) A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短 C．FN1＞FN2 D．FN1＜FN2 4、如图所示，台秤上放一上表面光滑的平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤的示数为FN1．现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如图所示，当加上电流后，台秤的示数为FN2，下列说法正确的是 （ A ） A．FN1＞FN2，弹簧长度将变短 B．FN1＞FN2，弹簧长度将变长 C．FN1＝FN2，弹簧长度将变长 D．FN1＝FN2，弹簧长度将变短 5、水平桌面上一条形磁铁的上方，有一根通电直导线由S极的上端平行于桌面移到N极上端的过程中，磁铁始终保持静止，导线始终保持与磁铁垂直，电流方向如图所示。则在这个过程中，磁铁受到的摩擦力的方向和桌面对磁铁的弹力（ C ）S N v I A．摩擦力始终为零，弹力大于磁铁重力 B．摩擦力始终不为零，弹力大于磁铁重力 C．摩擦力方向由向左变为向右，弹力大于磁铁重力 D．摩擦力方向由向右变为向左，弹力小于磁铁重力 6、一条形磁铁静止在斜面上，有一水平导线固定在磁铁中心的竖直上方，导线中通有垂直纸面向里的恒定电流I，如图所示，若将磁铁的N极与S极对调后，仍放在斜面上原来的位置，则磁铁对斜面的压力FN和摩擦力Ff的变化情况分别是 （ D ） A．FN增大，Ff减小 B．FN减小，Ff增大 C．FN与Ff都增大 D．FN与Ff都减小 1.6安培力的方向---综合应用 1、在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极，并把它们与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水。如果把玻璃皿放在磁场中，如图所示，当接通电源后从上向下看(　A　) A.液体将顺时针旋转 B.让蹄形磁体翻转90°，使磁场方向水平，液体的旋转效果不变 C.若仅调换N、S极位置，液体旋转方向不变 D.若仅调换电源正、负极位置，液体旋转方向不变 2、如图所示，两根在同一水平面内且相互平行的长直导线M和N分别通有方向相同的电流I1和I2，且I1＜I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等。下列说法正确的是（A） A．a点和c点处的磁感应强度方向相反 B．b点处的磁感应强度方向竖直向下 C．导线M对N的安培力小于导线N对M的安培力 D．导线M和N之间因安培力的作用而相互排斥 3、如图所示，两条相同的平行直导线A、B中通入大小相等、方向相反的电流IA、IB，导线A、B所受的安培力分别为FA、FB，则（　BD　）（多选） A．在导线A的位置，导线B产生的磁场的方向垂直于纸面向里 B．导线A所受安培力FA的方向向左 C．若电流IA＞IB，则FA＞FB D．若电流IA、IB同时反向，FA、FB方向仍然不变 4、如图所示，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(　C　) A.a点的磁感应强度可能为零 B.cd导线受到的安培力方向向右 C.ef导线在b点产生的磁场方向垂直纸面向外 D.同时改变两导线的电流方向，两导线受到的安培力方向均改变 5、光滑水平面内固定两根平行的长直导线A和B，通以等大反向的电流I1、I2；通有图示方向电流I的短导线C垂直于A、B放在正中间，三者处于同一平面内。释放C，它将（ A ） A.沿着水平面向右运动 B. 沿着水平面向左运动 C.顺时针转动，同时向B靠近 D. 逆时针转动，同时向A靠近 6、如图，通电导线 MN 与单匝矩形线圈 abcd 共面，位置靠近 ab 且相互绝缘。当线圈 abcd 通以逆时针方向的电流时，线圈所受安培力的合力方向(　A　) A.向左 B.向右 C.垂直纸面向外 D.垂直纸面向里 7、如图所示，有一固定通电直导线O垂直纸面放置，导线中电流方向垂直纸面向里，在其上方放一可自由转动的弓形硬质闭合线圈abcd，其圆弧的圆心恰好在通电直导线上，当闭合线圈中通以逆时针方向电流时，线圈将(　D　) A．俯视逆时针转动，且远离通电直导线 B．俯视顺时针转动，且靠近通电直导线 C．俯视顺时针转动，且远离通电直导线 D．俯视逆时针转动，且靠近通电直导线 8、如图所示,用绝缘细线悬挂一个导线框,导线框是由两同心半圆弧导线和在同一条水平直线上的直导线连接而成的闭合回路,导线框中通有图示方向的电流,处于静止状态。在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线。当中通以方向垂直纸面向里的电流时 ( D ) A.导线框保持静止状态 B.长直导线产生的磁场方向沿着中电流方向看为逆时针方向 C.半圆弧导线所受安培力大于半圆弧导线所受安培力 D.从上往下看,导线框将沿顺时针方向转动 9、如图，为圆心，是半径分别为的同心圆，若处垂直纸面放置一载流直导线，电流垂直纸面向外．用一条导线围成如图所示回路，当回路中沿图示方向通以电流时，此回路将（ C ） A．向左平动 B．在纸面向绕过点垂直于纸面的轴转动 C．边向外，边向里运动 D．边向里，边向外运动 10、通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上，通有如图所示的电流时，通电直导线A受到水平向 右 的安培力作用．当A、B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A受到的安培力方向水平 右 ． 11、如图所示，是一条水平放置的固定长直导线，通电电流大小为，方向如图，是一个通有电流的与共面的金属环，圆环在磁场作用下（ B ） A．沿纸面向上运动 B．沿纸面向下运动 C．上半部垂直于纸面向外，下半部垂直于纸面向里运动 D．上半部垂直于纸面向里，下半部垂直于纸面向外运动 12、如图所示，一个松弛的线圈是用劲度系数很小的导线绕制而成。现给该线圈通以如图所示方向的电流，则该线圈会 （ A ） A．轴向长度变短，径向发生膨胀 B．轴向长度变长，径向发生膨胀 C．轴向长度变长，径向发生收缩 D．轴向长度变短，径向发生收缩 知识点2、安培力的大小 　思考1：处在匀强磁场中的通电导线，如果放置的方式不同，其所受安培力的大小是否相同？ 提示　不同的放置方式，通电导线所受的安培力大小不同。 思考2：请写出甲、乙两图中导线所受安培力的大小； 答案　甲图：F＝BIl　乙图：F＝0 思考3：试推导丙图中导线所受安培力的大小。 答案　如图所示，分解磁感应强度B， F＝B⊥Il＝BIl·sin θ 如图所示，导线长度为l，电流为I，磁场的磁感应强度为B。 1、计算公式：F＝IlBsin θ中θ是B和I方向的夹角（一般的表达式） 1.1当θ＝90°时，即B⊥I，sin θ＝1，公式为F＝IlB。 1.2当θ＝0°时，即B∥I，F＝0。 2、对公式的理解： F＝BILsinθ可以理解为F＝（Bsinθ）•IL，此时Bsinθ为B沿垂直I方向上的分量， 也可以理解为F＝BI•（Lsinθ），此时Lsinθ为L沿垂直B的方向上的投影长度，也叫“有效长度”。 3、有效长度L：并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”；若导线是弯曲的，它等于连接导线两端点直线的长度，（1化曲为直，2垂直投影）相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端。 4、重要推论：对任意形状的闭合平面线圈，当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈的有效长度l＝0，故通电后线圈在匀强磁场中所受安培力的矢量和一定为零，如图所示。 5、F＝BIL与的区别 是磁感应强度的定义式，它对任何磁场中的任何点都是适用的，可用它计算磁感应强度的数值，但磁感应强度B与F、I、L的大小均无关。 F＝BIL是通电导线与磁场方向垂直时，导线所受安培力的决定式，它适用于匀强磁场或导线所在处各点磁场相同的情况，安培力的大小就取决于B、I、L这三个因素。 专题讲练 2.1安培力大小公式的理解 1、将长L=0.1m、通有电流I=2A的直导线放入磁感应强度为B的磁场中，直导线所受安培力的大小记为F。下列说法正确的是（　C　） A. 若B=2T，则F可能4N B. 若F=0，则B一定为零 C. F的方向一定与通电导线方向垂直 D. 通电导线与B平行时，F最大 2、一根长、电流为的通电导线，放在磁感应强度为的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是（BCD）（多选） A． B． C． D． 3、如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则棒MN所受安培力大小（ C ） A．F＝BId 方向水平向右 B．F＝BIdsin θ 方向水平向右 C．F＝ 方向垂直导体棒向右 D．F＝BIdcos θ 方向垂直导体棒向左 4、如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，c为直径与b等长的半圆，长度关系为c最长，b最短，将装置置于竖直向下的匀强磁场中，在接通电源后，三根导体棒中有等大的电流通过，则三根导体棒受到的安培力大小关系为(　D　) A．Fa＞Fb＞Fc B．Fa＝Fb＝Fc C．Fb＜Fa＜Fc D．Fa＞Fb＝Fc 5、如图，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流强度为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力的大小。 答案　FA＝ILBcos α　FB＝ILB　FC＝ILB　FD＝2IRB　FE＝0 6、长度为l、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示。已知磁感应强度为B，对于下列各选项图中，导线所受安培力的大小计算正确的是(　A　) 7、如图所示，纸面内A、B两点之间连接有四段导线：ACB、ADB、AEB、AFB，四段导线的粗细相同、材料相同；匀强磁场垂直于纸面向里，现给AB两端加上恒定电压，则下列说法正确的是(　C　) A.四段导线受到的安培力的方向不同 B.四段导线受到的安培力的大小相等 C.ADB段受到的安培力最大 D.AEB段受到的安培力最小 8、如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，OP、OQ是两根长度均为L的金属导体棒，∠POQ＝60°，当给导体棒中通入大小为I的电流时，关于两导体棒受到的安培力的合力，下列说法中正确的是(　D　) A．当电流方向为P→O→Q时，合力大小为BIL，方向与OP成30°斜向右下方 B．当电流方向为P→O→Q时，合力大小为BIL，方向与OP成30°斜向左下方 C．当电流方向为Q→O→P时，合力大小为BIL，方向与OP成30°斜向左下方 D．当电流方向为Q→O→P时，合力大小为BIL，方向与OP成30°斜向右下方 9、如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135 。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力（A） A．方向沿纸面向上，大小为（＋1）ILB B．方向沿纸面向上，大小为（－1）ILB C．方向沿纸面向下，大小为（＋1）ILB D．方向沿纸面向下，大小为（－1）ILB 10、如图所示，将三根完全相同长为L的导体棒连接成一闭合的三角形线框abc，大小为B的匀强磁场垂直于线框平面向里(图中未画出)。用导线将a、c两点接入电流恒为I的电路中，则下列说法正确的是( B ) A.线框所受安培力的大小等于0 B.线框所受安培力的大小等于ILB C.ab边与bc边所受安培力相同 D.ac边所受安培力的大小等于ILB 11、一个各边电阻相同、边长均为L的正六边形金属框abcdef放置在磁感应强度大小为B、方向垂直金属框所在平面向外的匀强磁场中。若从a、b两端点通以如图所示方向的电流，电流大小为I，则关于金属框abcdef受到的安培力的判断正确的是（　A　） A．大小为BIL，方向垂直ab边向左 B．大小为BIL，方向垂直ab边向右 C．大小为2BIL，方向垂直ab边向左 D．大小为2BIL，方向垂直ab边向右 12、如图所示，边长为L的等边三角形线框PMN由三根相同的导体棒连接而成，线框平面与磁感应强度方向垂直，当流入M点的电流为I时，导体棒MP受到的安培力大小为F，则（B） A. MN边受到的安培力的大小为0.5F B. 整个线框受到的安培力的大小为3F C. 匀强磁场的磁感应强度大小为 D. 匀强磁场的磁感应强度大小为 13、(多选)如图所示，由三根相同导体连接而成的正三角形线框abc固定在匀强磁场中，线框所在平面与磁场方向垂直，a、b分别与直流电源两端相接。若导体ab受到的安培力大小为F1，ac段导体受到的安培力大小为F2，acb段导体受到的安培力大小为F3，正三角形abc受到的安培力大小为F4，则下列判断正确的是(　AC　) A．F1＝2F2 B．F4＝0 C．F4＝1.5F1 D．F4＝2F1 14、正六边形线框abcdef由六根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点a、b与直流电源两端相接，已知导体棒de受到的安培力大小为F，则下列说法正确的是（不考虑导体棒间的相互作用）（　B　） A.导体棒ab受到的安培力大小为F B. 导体棒ef受到的安培力大小为F C.导体棒cd受到的安培力大小为0.5F D. 正六边形线框abcdef所受安培力合力为零 15、如图所示，电阻均匀的圆环，固定于匀强磁场中，环平面与磁场方向垂直，M、N与直流电源相连，圆环的劣弧MGN对应的圆心角为90，它所受的安培力大小为F，则整个圆环所受的安培力大小为（　D　） A．2F B． C．F D．F 16、如图所示的边长为的正方形线框,置于磁感应强度为的匀强磁场中通以电流,线端接正极,接负极,线框受到安培力的合力为( B )。 A. ,方向向右 B. ,方向向右 C. ILB,方向向左 D. ,方向向左 17、在恒定磁场中固定一条直导线，先后在导线中通入不同的电流，图像表现的是该导线受力的大小F与通过导线电流I的关系。M、N各代表一组F、I的数据。在下列四幅图中，不可能正确的是（　C　） A．B．C．D． 18、在磁场中的某一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直．先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样．下列几幅图表现的是导线受的力与通过的电流的关系，、分别代表一组、的数据，其中正确的是（ C ） A. B. C. D. 2.2、安培力的大小 1、如图所示，用粗细均匀的同种材料做成的半径为L的圆形金属线框，圆心为O，自由放置在绝缘水平面上（俯视图），处于以MN为界线的竖直方向匀强磁场中，界线左、右两侧的磁场方向相反（图中已标出），磁感应强度大小分别为B、2B。现将a、b两点接入电路，图中电流表的示数为I，金属线框静止。已知∠aOb＝120°，则下列说法正确的是（　D　） A．MN左、右两侧金属框通过的电流大小之比为2：1 B．圆形金属线框所受摩擦力水平向右 C．圆形金属线框所受安培力合力大小为 D．MN左、右两侧磁场中的金属框所受安培力大小之比为1：4 2、如图所示，用绝缘细线将一质量为m、半径为R的闭合圆环悬挂在天花板上，闭合圆环由超导材料制成。虚线ab是过圆环圆心的一条水平直线，在虚线的下方存在一垂直圆环平面的匀强磁场（图中未画出）。当圆环中通有逆时针方向的恒定电流I，细线的拉力恰好为零。重力加速度大小为g。关于磁场的磁感应强度的方向和大小，下列说法正确的是（　BC　）（多选） A．方向垂直纸面向外 B．方向垂直纸面向里 C．大小为 D．大小为 3、有一劲度系数为k的轻质绝缘弹簧，将边长为d的正三角形匀质金属线框（线框由电阻为R的金属丝折合而成）如图甲、乙情况放置，静止时弹簧的长度分别为L1和L2。现将该金属线框如图丙所示接入电路，导线的左右接触点分别为线框左右两边的中点，磁场方向垂直纸面向外，大小为B，电源的电动势为E，内电阻为r，导线与线框之间作用力可以忽略，则闭合开关S后，弹簧的长度L3为（ A ） A． B． C． D． 4、如图所示，两根平行放置的长直导线和载有大小相同，方向相反的电流，受到的磁场力大小为．当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，受到的磁场力大小变为，则此时受到的磁场力大小变为（　A　） A． B． C． D． 5、如图，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到的磁场力大小为F，若以该磁场力的方向为正，则b受到的磁场力大小为 F 。当在a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小变为2F，则此时b受到的磁场力大小为 3F或5F ． 6、如图，导线框与电源、滑动变阻器、电流表、开关组成闭合回路，将导线框用弹簧测力计悬挂起来，导线框下端置于一磁铁两极之间，与磁场方向垂直放置。接通电路，调节滑动变阻器，观察并记录电流表读数I和弹簧测力计读数F。则根据实验数据描绘出的图像不可能是（　A　） A． B． C．D． 7、如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨外面紧贴导轨放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.现从t＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流大小与时间成正比，即I＝kt，其中k为正恒量．若金属棒与导轨始终垂直，则下列表示棒所受的摩擦力Ff随时间t变化的四幅图中，正确的是(　C　) 8、一半径为R的导体圆环，通有顺时针方向的电流，电流强度为I。将通电圆环放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于环所在的平面，并垂直于纸面向里，则环中的张力大小等于 BIR 。 导体环上任一点所受安培力的方向总背离圆心，安培力的合力为零，但导体环截面上任一点的张力并不为零，为求张力，可将环分割，使内力（张力）变为外力。将导体环一分为二，半圆环的有效长度为直径2R，F安＝2BIR 设张力大小为F，如图所示，由平衡条件知：2F＝2BIR 故所求张力的大小为F＝BIR 9、如图所示，位于纸面内的细直导线长L＝5 m，通有I＝3 A的恒定电流，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度B＝2 T。当导线与B成60°夹角时，发现其受到的安培力为零，则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B′的可能值为(　C　) A. T B. T C．2 T D. T 解析　通电导线所受安培力为零，则电流方向与磁场方向平行，说明该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B′与B的合磁场的磁感应强度方向沿导线方向，由平行四边形定则可知，当B′与合磁场(通电导线)垂直时，B′最小，最小值为Bsin 60°＝ T，则B′≥ T，所以B′的可能值为2 T，故C正确，A、B、D错误。 10．如图所示，平行于纸面向右的匀强磁场的磁感应强度，长的直导线通有的恒定电流，当导线平行于纸面与成夹角时，发现其受到的安培力为零；而将导线垂直于纸面放置时，可测出其受到的安培力为，则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度为 或 。 1. 由题意可知，合磁感应强度。 应在纸面内，且与合成后的磁感应强度应与直导线平行。 本题有两个答案。由余弦定理得，；或者，。 知识点3、安培力的应用 1．磁电式电表 1.1、磁电式电表是指针式电表。无论是指针式电压表还是电流表或多用电表，都是利用磁场对通电小线圈的安培力使线圈偏转带动指针指示示数，从而达到测量的目的，所以这类电表叫做磁电式电表。 1.2、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁体、极靴(软铁制成)、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯(软铁制成)。 1.3、磁电式电流表的工作原理：通电线圈在磁场中受安培力作用发生转动 (1)被测电流越大，线圈偏转的角度越大。螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动。这两种转动的效果叠加在一起，指针随之发生偏转；最终达到平衡，指针停止偏转。所以根据指针偏转角度的大小，可以确定被测电流的大小。 (2)当线圈中电流方向改变时，安培力的方向随之改变，指针的偏转方向也随着改变。所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。 1.4、磁电式电流表的特点： (1)磁体和铁芯之间是辐向均匀分布的磁场 (2)线圈平面始终与磁感线平行 (3)表盘刻度均匀分布 1.5、优点： （1）灵敏度高，可以测量很弱的电流。 （2）电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的 （3）电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。 1.6、缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱。 1.7、提高磁电式电流表的灵敏度： 就要使在相同电流下线圈所受的安培力增大，可通过增加(填“增加”或“减少”)线圈的匝数、增大(填“增大”或“减小”)永磁体的磁感应强度、增加(填“增加”或“减少”)线圈的面积和减小转轴处摩擦等方法实现。 2、动圈式扬声器：通电线圈连接着喇叭，随着电流强弱的变化而振动发声。 专题讲练3 3.1、磁电式电表 1、(多选)关于磁电式电流表，以下说法正确的是(ABD　　) A．指针稳定后，螺旋弹簧形变产生的阻碍效果与线圈受到的安培力的转动效果方向是相反的 B．通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大 C．在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场 D．在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流大小有关，而与所处位置无关 2、关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的矩形线圈与该磁场的关系，下列正确的有（ BD ）（多选） A．通电线圈旋转的角度不同，它所在位置的磁感应强度大小也不同 B．不管通电线圈转到什么位置，它所在位置的磁感应强度大小都相等 C．通电线圈旋转的角度不同，它的平面与磁感线的夹角也不同 D．不管通电线圈转到什么位置，它的平面都与磁感线相平行 3、磁电式电流表的构造如图甲所示，在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足NBIS＝kθ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈(指针)偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量，由题中的信息可知(　A　) A.该电流表的刻度是均匀的 B.线圈转动过程中受到的安培力的大小变大 C.若线圈中通以如图乙所示的电流时，线圈将沿逆时针方向转动 D.更换k值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度 4、(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表。这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁体和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法中正确的是(　ABD　) A.在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行 B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C.当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上 D.当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动 5、如图甲是磁电式电流表的结构示意图，极靴和铁质圆柱间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为l的正方形线圈中通以电流I，线圈中的a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。则(　D　) A.该磁场是匀强磁场 B.穿过该线圈的磁通量为Bl2 C.a导线受到的安培力方向向下 D.b导线受到的安培力大小为IlB 6、如图甲所示是磁电式电流表的结构图，蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布。线圈中a、b两条边长度均为l，未通电流时，a、b处于图乙所示位置，两条边所在处的磁感应强度大小均为B。通电后，a边中电流方向垂直纸面向外，大小为I，则( D ) A.该磁场的磁感应强度的大小处处相等，方向相同 B.线圈平面总与磁场方向垂直 C.线圈将逆时针转动 D.a边受到的安培力大小始终为IlB 7、磁电式电流表的构造如图甲所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。若线圈中通以如图乙所示的电流，下列说法中不正确的是（ C ） A．在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行 B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C．当线圈在如图乙所示的位置时，b 端受到的安培力方向向上 D．若刻度盘最左侧刻度为零，则线圈中所通电流方向只能如图乙所示。 8、磁电式电流表中通以相同电流时，指针偏转角度越大，表示电流表灵敏度越高，若其余条件都相同，则灵敏度高的电流表具有（ D ） A．比较小的通电线圈的横截面积 B．比较“硬”的两个螺旋弹簧 C．比较少的通电线圈匝数 D．比较强的辐向分布的磁场 9、磁电式电流表构造如图甲所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。若线圈中通以如图乙所示的电流，下列说法中不正确的是（C） A. 在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行 B. 线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C. 当线圈在如图乙所示的位置时，b 端受到的安培力方向向上 D. 若刻度盘最左侧刻度为零，则线圈中所通电流方向只能如图乙所示 10. 磁电式电流表的外部构造如图（甲）所示，在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针（如图乙所示）。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，如图（丙）所示，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈（指针）偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量。不考虑电磁感应现象，下列说法错误的是（　A　） A. 铁芯内部的磁感线会相交 B. 线圈转动过程中受到的安培力始终与线框平面垂直 C. 若线圈中通以如图丙（丙图左侧是）所示的电流时，此时线圈将沿顺时针方向转动 D. 更换k值相对小的螺旋弹簧，则电流表的灵敏度（灵敏度即）将会增大 D． 根据题意NBIS=kθ解得更换k值更小的螺旋弹簧，电流表的灵敏度增大（灵敏度即），D正确。 3.3、安培力的其它应用 1．(多选)常导磁吸式(EMS)利用装在车辆两侧转向架上的常导电磁线圈和铺设在线路导轨上的磁铁，在两者的相互作用下产生的吸引力使车辆浮起，轨道磁铁受列车速度影响，速度大磁性强，轨道磁铁外部磁感应强度随距离增大而减小。车体运行时，通过精确控制车身线圈中的电流I磁，形成稳定的吸引力，使车体与轨道之间始终保持10 mm的悬浮间隙，如图所示。下列选项正确的是(　AB　) A．车身悬浮时受到的竖直方向安培力等于重力 B．当悬浮间隙小于10 mm时，应增大电流I磁使之恢复 C．车体满载时悬浮较空载所需的电流I磁较小 D．列车高速时更难悬浮 解析　根据平衡条件可知车身悬浮时受到的安培力大小等于重力，A正确；当悬浮间隙小于10 mm时，应增大电流I磁，从而增大向上的安培力，使之恢复，B正确；车体满载时会使车重增加，要增大安培力稳定悬浮，根据F＝BIL可知，应增大电流，即车体满载时悬浮所需的电流I磁较大，C错误；轨道磁铁受列车速度影响，速度大，磁性强，根据F＝BIL，安培力增大，更容易磁悬浮，D错误。 2、为了降低潜艇噪声,提高其前进速度,可用电磁推进器替代螺旋桨。电磁推进器用绝缘材料制成直海水管道,马鞍形超导线圈在通道内形成磁场,正、负电极与直流电源相连,在海水中形成电流。装置的截面图如图所示,以下关于该电磁推进器的说法中正确的是( C )。 A.同等情况下装置在纯净的淡水湖中推进效果比在海水中好 B.同等情况下增加磁感应强度不能改变推进效果 C.图示中海水受到的磁场力方向垂直纸面向里 D.图示中推进器受到的海水推力方向垂直纸面向里 3、如图所示为某种电磁泵模型的示意图，泵体是长为L1，宽与高均为L2的长方体，泵体处在方向垂直表面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，泵体的上下表面电压恒定为U，理想电流表的示数为I。若电磁泵和水面高度差为h，泵体内液体上下表面之间的电阻为R，在t时间内抽取液体的质量为m，不计液体在流动中和管壁的阻力，重力加速度为g，电磁泵对液体产生的推力大小为 ，质量为m的液体离开泵体时的动能为_____。     1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功初三物理暑假课程 学科网（北京）股份有限公司 $上普高物选修2第5章磁场 第1讲安培力（讲义）--学生版 上普高物选修2第5章磁场 第1讲安培力（讲义）--教师版 新课导入 　实验装置如图所示，请思考下列问题： (1)接通电源之后，会观察到原来静止的导体棒发生了摆动，为什么？ (2)实验中上下交换磁极的位置改变磁场的方向，观察导体棒摆动方向是否改变。 (3)实验中改变导体棒中电流的方向，观察导体棒摆动方向是否改变。 知识点1、安培力的方向 1．安培力： 在磁场中受的力，通常称为安培力。安培力是按照力的 选填“作用效果”或 “性质”来命名的 2．安培力的方向与 、 有关。用左手定则判断。 3、左手定则 3.1、内容：伸开左手，使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 ，并使四指指向 ，这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 3.2、安培力方向的特点： 3.2.1安培力方向既 于电流方向（F⊥I），又 于磁场方向（F⊥B），即 于电流I和 及所决定的平面。 3.2.2、和可以有任意夹角： ①垂直受安培力 ②平行不受安培力 ③斜交，垂直投影部分受力 ①垂直------当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直。应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入。 ②平行-----当电流方向跟磁场方向平行时，不受安培力。 ③斜交------当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向。应用左手定则判断时，磁感线斜着穿入掌心。 3.2.3、注意：根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力。两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律。 4、判断安培力方向的步骤 (1)明确研究对象。 (2)用安培定则或根据磁体的磁场特征，画出研究对象所在位置的磁场方向。 (3)由左手定则判断安培力方向。 5、电流之间的相互作用 5.1、两导线电流方向相同 5.2、两导线电流方向相反 规律： （平行时无转动趋势） 5.3、两导线电流方向不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势，（限于相交且没有固定转动轴情况） 5.4、直线电流和平行线框电流间作用力 抵消思想：合力只看靠近直线电流的边的电流方向。 6、 安培力作用下物体运动的常用判断方法 电流 元法 把整段电流等效为许多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元所受安培力的方向，然后判断整段电流元所受合力的方向，从而确定导线运动方向 等效法 环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立 特殊位置法 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置(如转过90°角)，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向 结论法 两直线电流相互平行时，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两直线电流不平行时，有转到相互平行且电流方向相同的趋势 转换研究对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向 专题讲练1 1.1安培力的方向------左手定则的应用 1、画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向。 2、在图中画出通电导体棒ab所受的安培力的方向。 3、在下列四幅图中，正确标明通电直导线所受安培力F方向的是(　 　) 4、某同学画的表示磁感应强度B、电流I和安培力F的相互关系如下列选项图所示，其中正确的是(　 　) 5、在下图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是( ) A. B. C. D. 6、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（ ） 8. 一根通电直导线水平放置在地球赤道的上方，其中的电流方向为自西向东，该导线所受地磁场的安培力方向为（ ） A. 水平向北 B. 水平向南 C. 竖直向上 D. 竖直向下 9、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。闭合开关S，A受到的通电螺线管产生的磁场的作用力的方向是(　 　) A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向右 D．水平向左 10. 如图所示，一块蹄形磁铁放在水平台秤上，水平放置的金属棒AB固定在两个磁极正对面之间。当AB中通入电流时，台秤的示数减小。则下列说法正确的是（　 　） A. AB棒受到的安培力竖直向上 B. AB棒中的电流方向为由B指向A C. 蹄形磁铁与台秤间一定存在摩擦力 D. 台秤受到了金属棒施加的安培力作用 11. 教学中常用如图1所示的装置演示通电导体在磁场中受力的情况。现将图中的蹄形磁铁改用图2所示的电磁铁代替，则合上开关时，以下判断正确的是（　 　） A. 电磁铁上端为N极，下端为S极，导体棒ab向右运动 B. 电磁铁上端为N极，下端为S极，导体棒ab向左运动 C. 电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向右运动 D. 电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向左运动 12、如图甲所示为“海影号”电磁推进实验舰艇，舰艇下部的大洞使海水前后贯通。舰艇沿海平面截面图如图乙所示，其与海水接触的两侧壁M和N分别连接舰艇内电源的正极和负极，使得M、N间海水内电流方向为M→N，此时加方向垂直MN所在平面的磁场，可使得M、N间海水受到磁场力作用而被推出，舰艇因此向右前进，则(　 　) A．所加磁场的方向应为水平向右 B．所加磁场的方向应为垂直纸面向外 C．所加磁场的方向应为垂直纸面向里 D．互换电源正负极的同时把磁场变为反向，能实现舰艇减速 13、将一段铜制裸导线弯折成如图甲所示形状的线框，将它置于一节干电池的正极上（线框上端的弯折位置与正极良好接触），一块圆柱形强磁铁N极向上吸附于电池的负极，使导线框下面的两端P、Q套在磁铁上并与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会发生转动，从而制成了一个“简易电动机”，如图乙所示。关于该电动机，下列说法正确的是（　 　）（多选） A．俯视，线框将顺时针转动 B．若将磁铁吸附在负极的磁极对调，线框转动的方向不变 C．电池的输出功率一定大于线圈转动时的机械功率 D．若线圈电阻不受发热影响，则线圈从静止开始转动的过程中，线框中电流保持不变 1.2、电流元法　特殊位置法 1、如图所示，把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁体磁极的正上方，导线可以在空间中自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)(　 　) A.顺时针转动，同时下降 B.顺时针转动，同时上升 C.逆时针转动，同时下降 D.逆时针转动，同时上升 2、如图所示，重力为G的水平铜棒AC用绝缘丝线悬挂，静止在水平螺线管的正上方，铜棒中通入从A到C方向的恒定电流，螺线管与干电池、开关S串联成一个回路。当开关S闭合后一小段时间内，下列判断正确的(　 　) A．丝线的拉力等于G B．丝线的拉力小于G C．从上向下看，铜棒沿逆时针方向转动 D．从上向下看，铜棒沿顺时针方向转动 3、一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示。如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流，则导线受安培力后的运动情况为(　 　) A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管 C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 4、如图所示，用细线将一条形磁铁挂于天花板上，磁铁处于水平且静止的状态，条形磁铁的正下方固定一直导线ab，现将直导线中通入由a指向b的电流，在磁铁转动90°的过程中，下列说法正确的是（ ）（多选） A．条形磁铁的N极向纸面内偏转 B．条形磁铁的N极向纸面外偏转 C．条形磁铁受到的拉力小于其受到的重力 D．条形磁铁受到的拉力大于其受到的重力 5、如图，固定直导线c垂直于纸面，可动导线ab通以图示方向的电流，用弹簧测力计悬挂在导线c的上方，若导线c中通以垂直于纸面向外的电流，以下判断正确的是( 　) A.可动导线a端转向纸外，同时弹簧测力计读数减小 B.可动导线a端转向纸外，同时弹簧测力计读数增大 C.可动导线b端转向纸外，同时弹簧测力计读数减小 D.可动导线b端转向纸外，同时弹簧测力计读数增大 6、通有电流的导线L1、L2处在同一平面（纸面）内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定转轴O转动（O为L2的中心），各自的电流方向如图所示．下列哪种情况将会发生 （ ） A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动 B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动 C．L2绕轴O按顺时针方向转动 D．L2绕轴O按逆时针方向转动 7、通有电流I的直导线竖直放置，且可绕O点向各个方向转动，电流方向如图所示，O为直导线的中心，下列哪种情况将会发生（　 　） A．导线受磁场力的作用，绕O点逆时针方向转动 B．导线受磁场力的作用，绕O点上端向外，下端向里转动 C．导线受磁场力的作用，绕O点上端向里，下端向外转动 D．导线不受磁场力的作用，故不转动 8、如图所示，导体棒Ⅰ和Ⅱ互相垂直放于光滑的水平面内，导体棒Ⅰ固定，Ⅱ可以在水平面内自由运动。给导体棒Ⅰ、Ⅱ通以如图所示的恒定电流，仅在两导体棒之间的相互作用下，较短时间后导体棒Ⅱ出现在虚线位置。下列关于导体棒Ⅱ位置（俯视图）的描述可能正确的是（　 　） A． B． C． D． 1.3、等效法 1、如图所示，一重为G1的通电圆环置于水平桌面上，圆环中电流方向为顺时针方向(从上往下看)，在圆环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁，磁铁的中心轴线通过圆环中心，磁铁的上端为N极，下端为S极，磁铁自身的重力为G2。则关于圆环对桌面的压力FN磁铁对轻绳的拉力F的大小，下列关系中正确的是(　 　) A.FN＞G1，F＞G2 B.FN＜G1，F＞G2 C.FN＜G1，F＜G2 D.FN＞G1，F＜G2 2、如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁体的N极附近，磁体的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通以图示方向的电流(从右向左看沿逆时针方向)后，线圈的运动情况是(　 　) A．线圈向左运动 B．线圈向右运动 C．从上往下看顺时针转动 D．从上往下看逆时针转动 3、将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看 （ ） A．圆环顺时针转动，靠近磁铁 B．圆环顺时针转动，远离磁铁 C．圆环逆时针转动，靠近磁铁 D．圆环逆时针转动，远离磁铁 4、如图所示，在匀强磁场中有一矩形线圈，它的平面与磁场平行，在磁场作用下发生转动，转动方向是( ) A. ab边转向纸外，cd边转向纸内 B. ab边转向纸内，cd边转向纸外 C. ad边转向纸内，cd边转向纸外 D. ad边转向纸外，cd边转向纸内 5、如图所示，矩形线框中通有恒定电流，方向如图所示，是线框的两个对称轴．在轴上某点固定一通电长直导线，导线与线框平面垂直，电流方向垂直于纸面向外，此刻通电线框在直线电流的磁场中可能运动的情况是（ ） A．沿轴线方向平动 B．绕轴线转动 C．沿轴线方向平动 D．绕轴线转动 6、如图所示，一通电圆环导线的一条直径的正上方放一通电直导线，电流方向如图，则通电圆环导线受磁场力而运动的情况是 （ ） A．从左边看去顺时针转动且靠向直导线 B．从左边看去逆时针转动且远离直导线 C．从左边看去顺时针转动且远离直导线 D．从左边看去逆时针转动且靠向直导线 7、如图所示，两个完全相同的闭合导线环挂在光滑绝缘的水平横杆上，当导线环中通有同向电流时，两导线环的运动情况是（    ） （A）互相吸引，电流大的环其加速度也大 （B）互相排斥，电流小的环其加速度较大 （C）互相吸引，两环加速度大小相同 （D）互相排斥，两环加速度大小相同 8、如图所示，原来静止的圆线圈可以自由移动，在圆线圈直径MN上靠近N点处放置一根垂直于线圈平面的固定不动的通电直导线，导线中电流方向垂直纸面向里。当在圆线圈中通以逆时针方向的电流I时，圆线圈将会(　 　) A．受力向左平动 B．受力向右平动 C．不受力，平衡不动 D．以MN为轴转动 9、(多选)如图所示，用绝缘细绳悬挂一矩形导线框且导线框底边水平，导线框通有逆时针方向的电流(从右侧观察)，在导线框的正下方，垂直于导线框平面有一直导线PQ，现在PQ中通以水平向左的电流，在短时间内，下列说法正确的是(　 　) A．从上往下观察导线框逆时针转动 B．从上往下观察导线框顺时针转动 C．细绳受力会变得比导线框重力大 D．细绳受力会变得比导线框重力小 1.4、结论法 1、 如图，在薄金属圆筒表面上通以与其轴线平行、分布均匀的恒定电流时，该圆筒的形变趋势为（ ） A. 沿轴线上下压缩 B. 沿轴线上下拉伸 C. 沿半径向内收缩 D. 沿半径向外膨胀 2、如图所示，通电直导线ab位于两平行导线M、N的横截面连线的中垂线上．当平行导线M、N通以同向等值电流时，下列说法正确的是(　 　) A．ab顺时针旋转 B．ab逆时针旋转 C．a端向外，b端向里旋转 D．a端向里，b端向外旋转 3、两条导线互相垂直，如图所示，但相隔一小段距离，其中AB是固定的，CD能自由活动，当直流电流按图示方向通过两条导线时，导线CD将(从纸外向纸内看)(　 　) A.顺时针方向转动，同时靠近导线AB B.逆时针方向转动，同时靠近导线AB C.逆时针方向转动，同时远离导线AB D.顺时针方向转动，同时远离导线AB 4、一个可以自由运动的线圈L1和一个水平固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示。当两线圈中通以图示方向的电流时，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.向纸面里平动 5、如图所示，在xOy坐标系内，三根相互平行通电直导线P、Q、R分别位于正三角形的三个顶点，都通有方向垂直xOy坐标平面向外、大小相等的电流，则导线R受到的安培力的方向是（　 　） A. 沿y正方向 B. 沿y负方向 C. 沿x正方向 D. 沿x负方向 6、如图所示，在绝缘的水平面上等距离的固定着三根相互平行的通电直导线和，各导线中的电流大小相同，其中导线中的电流方向垂直于纸面向外，导线电流方向垂直于纸面向内．每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受的安培力的合力，以下说法中正确的是( )（多选） A．导线所受到的合外力水平向右 B．导线所受到的合外力水平向右 C．导线所受到的合外力水平向左 D．导线所受到的合外力为零 7、在等边三角形的三个顶点、、处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图．过点的导线所受安培力的方向（ ） A．与边平行，竖直向上 B．与边平行，竖直向下 C．与边垂直，指向左边 D．与边垂直，指向右边 8、截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1≫I2，电流方向如图所示。下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是(　 　) 9、如图所示,高压输电线上使用“正方形间隔棒”支撑导线,其目的是固定各导线间距,防止导线互相碰撞,图中导线水平且恰好处在正四棱柱的四条棱上,的几何中心为点,点到导线的距离远小于导线的长度,忽略地磁场,当四根长直导线通有等大、同向的电流时,则 ( )。 A.点的磁感应强度不为零 B.点的磁感应强度沿连线方向 C.对的安培力比对的安培力小 D.所受安培力的方向为从指向 1.5、转换研究对象法 1. 如图所示，水平桌面上放一根条形磁铁，磁铁正中央上方吊着跟磁铁垂直的导线，当导线中通入指向纸内的电流时（　 　） A. 悬线上的拉力将不变 B. 悬线上的拉力将变小 C. 条形磁铁对水平桌面的压力将变大 D. 条形磁铁对水平桌面的压力将变小 2、(多选)如图所示，一条形磁体放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁体垂直的长直导线，当导线通以方向垂直纸面向里的电流时，磁体始终处于静止状态，下列判断正确的是(　 　) A．磁体对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用 B．磁体对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用 C．若将导线移至磁体中点的正上方，电流反向，则磁体对桌面的压力会减小 D．若将导线移至磁体中点的正上方，电流反向，则磁体对桌面的压力会增大 3、(多选)如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁体连接起来，此时磁体对水平面的压力大小为FN1，现在磁体左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁体对水平面的压力大小为FN2，则(　 　) A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短 C．FN1＞FN2 D．FN1＜FN2 4、如图所示，台秤上放一上表面光滑的平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤的示数为FN1．现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如图所示，当加上电流后，台秤的示数为FN2，下列说法正确的是 （ ） A．FN1＞FN2，弹簧长度将变短 B．FN1＞FN2，弹簧长度将变长 C．FN1＝FN2，弹簧长度将变长 D．FN1＝FN2，弹簧长度将变短 5、水平桌面上一条形磁铁的上方，有一根通电直导线由S极的上端平行于桌面移到N极上端的过程中，磁铁始终保持静止，导线始终保持与磁铁垂直，电流方向如图所示。则在这个过程中，磁铁受到的摩擦力的方向和桌面对磁铁的弹力（ ）S N v I A．摩擦力始终为零，弹力大于磁铁重力 B．摩擦力始终不为零，弹力大于磁铁重力 C．摩擦力方向由向左变为向右，弹力大于磁铁重力 D．摩擦力方向由向右变为向左，弹力小于磁铁重力 6、一条形磁铁静止在斜面上，有一水平导线固定在磁铁中心的竖直上方，导线中通有垂直纸面向里的恒定电流I，如图所示，若将磁铁的N极与S极对调后，仍放在斜面上原来的位置，则磁铁对斜面的压力FN和摩擦力Ff的变化情况分别是 （ ） A．FN增大，Ff减小 B．FN减小，Ff增大 C．FN与Ff都增大 D．FN与Ff都减小 1.6安培力的方向---综合应用 1、在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极，并把它们与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水。如果把玻璃皿放在磁场中，如图所示，当接通电源后从上向下看(　 　) A.液体将顺时针旋转 B.让蹄形磁体翻转90°，使磁场方向水平，液体的旋转效果不变 C.若仅调换N、S极位置，液体旋转方向不变 D.若仅调换电源正、负极位置，液体旋转方向不变 2、如图所示，两根在同一水平面内且相互平行的长直导线M和N分别通有方向相同的电流I1和I2，且I1＜I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等。下列说法正确的是（ ） A．a点和c点处的磁感应强度方向相反 B．b点处的磁感应强度方向竖直向下 C．导线M对N的安培力小于导线N对M的安培力 D．导线M和N之间因安培力的作用而相互排斥 3、如图所示，两条相同的平行直导线A、B中通入大小相等、方向相反的电流IA、IB，导线A、B所受的安培力分别为FA、FB，则（　 　）（多选） A．在导线A的位置，导线B产生的磁场的方向垂直于纸面向里 B．导线A所受安培力FA的方向向左 C．若电流IA＞IB，则FA＞FB D．若电流IA、IB同时反向，FA、FB方向仍然不变 4、如图所示，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.a点的磁感应强度可能为零 B.cd导线受到的安培力方向向右 C.ef导线在b点产生的磁场方向垂直纸面向外 D.同时改变两导线的电流方向，两导线受到的安培力方向均改变 5、光滑水平面内固定两根平行的长直导线A和B，通以等大反向的电流I1、I2；通有图示方向电流I的短导线C垂直于A、B放在正中间，三者处于同一平面内。释放C，它将（ ） A.沿着水平面向右运动 B. 沿着水平面向左运动 C.顺时针转动，同时向B靠近 D. 逆时针转动，同时向A靠近 6、如图，通电导线 MN 与单匝矩形线圈 abcd 共面，位置靠近 ab 且相互绝缘。当线圈 abcd 通以逆时针方向的电流时，线圈所受安培力的合力方向(　 　) A.向左 B.向右 C.垂直纸面向外 D.垂直纸面向里 7、如图所示，有一固定通电直导线O垂直纸面放置，导线中电流方向垂直纸面向里，在其上方放一可自由转动的弓形硬质闭合线圈abcd，其圆弧的圆心恰好在通电直导线上，当闭合线圈中通以逆时针方向电流时，线圈将(　 　) A．俯视逆时针转动，且远离通电直导线 B．俯视顺时针转动，且靠近通电直导线 C．俯视顺时针转动，且远离通电直导线 D．俯视逆时针转动，且靠近通电直导线 8、如图所示,用绝缘细线悬挂一个导线框,导线框是由两同心半圆弧导线和在同一条水平直线上的直导线连接而成的闭合回路,导线框中通有图示方向的电流,处于静止状态。在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线。当中通以方向垂直纸面向里的电流时 ( ) A.导线框保持静止状态 B.长直导线产生的磁场方向沿着中电流方向看为逆时针方向 C.半圆弧导线所受安培力大于半圆弧导线所受安培力 D.从上往下看,导线框将沿顺时针方向转动 9、如图，为圆心，是半径分别为的同心圆，若处垂直纸面放置一载流直导线，电流垂直纸面向外．用一条导线围成如图所示回路，当回路中沿图示方向通以电流时，此回路将（ ） A．向左平动 B．在纸面向绕过点垂直于纸面的轴转动 C．边向外，边向里运动 D．边向里，边向外运动 10、通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上，通有如图所示的电流时，通电直导线A受到水平向 的安培力作用．当A、B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A受到的安培力方向水平 ． 11、如图所示，是一条水平放置的固定长直导线，通电电流大小为，方向如图，是一个通有电流的与共面的金属环，圆环在磁场作用下（ ） A．沿纸面向上运动 B．沿纸面向下运动 C．上半部垂直于纸面向外，下半部垂直于纸面向里运动 D．上半部垂直于纸面向里，下半部垂直于纸面向外运动 12、如图所示，一个松弛的线圈是用劲度系数很小的导线绕制而成。现给该线圈通以如图所示方向的电流，则该线圈会 （ ） A．轴向长度变短，径向发生膨胀 B．轴向长度变长，径向发生膨胀 C．轴向长度变长，径向发生收缩 D．轴向长度变短，径向发生收缩 知识点2、安培力的大小 　思考1：处在匀强磁场中的通电导线，如果放置的方式不同，其所受安培力的大小是否相同？ 思考2：请写出甲、乙两图中导线所受安培力的大小； 思考3：试推导丙图中导线所受安培力的大小。 如图所示，导线长度为l，电流为I，磁场的磁感应强度为B。 1、计算公式：F＝IlBsin θ中θ是B和I方向的夹角（一般的表达式） 1.1当θ＝90°时，即B⊥I，sin θ＝1，公式为F＝IlB。 1.2当θ＝0°时，即B∥I，F＝0。 2、对公式的理解： F＝BILsinθ可以理解为F＝（Bsinθ）•IL，此时Bsinθ为B沿垂直I方向上的分量， 也可以理解为F＝BI•（Lsinθ），此时Lsinθ为L沿垂直B的方向上的投影长度，也叫“有效长度”。 3、有效长度L：并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”；若导线是弯曲的，它等于连接导线两端点直线的长度，（1化曲为直，2垂直投影）相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端。 4、重要推论：对任意形状的闭合平面线圈，当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈的有效长度l＝0，故通电后线圈在匀强磁场中所受安培力的矢量和一定为零，如图所示。 5、F＝BIL与的区别 是磁感应强度的定义式，它对任何磁场中的任何点都是适用的，可用它计算磁感应强度的数值，但磁感应强度B与F、I、L的大小均无关。 F＝BIL是通电导线与磁场方向垂直时，导线所受安培力的决定式，它适用于匀强磁场或导线所在处各点磁场相同的情况，安培力的大小就取决于B、I、L这三个因素。 专题讲练 2.1安培力大小公式的理解 1、将长L=0.1m、通有电流I=2A的直导线放入磁感应强度为B的磁场中，直导线所受安培力的大小记为F。下列说法正确的是（　 　） A. 若B=2T，则F可能4N B. 若F=0，则B一定为零 C. F的方向一定与通电导线方向垂直 D. 通电导线与B平行时，F最大 2、一根长、电流为的通电导线，放在磁感应强度为的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是（ ）（多选） A． B． C． D． 3、如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则棒MN所受安培力大小（ ） A．F＝BId 方向水平向右 B．F＝BIdsin θ 方向水平向右 C．F＝ 方向垂直导体棒向右 D．F＝BIdcos θ 方向垂直导体棒向左 4、如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，c为直径与b等长的半圆，长度关系为c最长，b最短，将装置置于竖直向下的匀强磁场中，在接通电源后，三根导体棒中有等大的电流通过，则三根导体棒受到的安培力大小关系为(　 　) A．Fa＞Fb＞Fc B．Fa＝Fb＝Fc C．Fb＜Fa＜Fc D．Fa＞Fb＝Fc 5、如图，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流强度为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力的大小。 6、长度为l、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示。已知磁感应强度为B，对于下列各选项图中，导线所受安培力的大小计算正确的是(　A　) 7、如图所示，纸面内A、B两点之间连接有四段导线：ACB、ADB、AEB、AFB，四段导线的粗细相同、材料相同；匀强磁场垂直于纸面向里，现给AB两端加上恒定电压，则下列说法正确的是(　 　) A.四段导线受到的安培力的方向不同 B.四段导线受到的安培力的大小相等 C.ADB段受到的安培力最大 D.AEB段受到的安培力最小 8、如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，OP、OQ是两根长度均为L的金属导体棒，∠POQ＝60°，当给导体棒中通入大小为I的电流时，关于两导体棒受到的安培力的合力，下列说法中正确的是(　 　) A．当电流方向为P→O→Q时，合力大小为BIL，方向与OP成30°斜向右下方 B．当电流方向为P→O→Q时，合力大小为BIL，方向与OP成30°斜向左下方 C．当电流方向为Q→O→P时，合力大小为BIL，方向与OP成30°斜向左下方 D．当电流方向为Q→O→P时，合力大小为BIL，方向与OP成30°斜向右下方 9、如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135 。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力（ ） A．方向沿纸面向上，大小为（＋1）ILB B．方向沿纸面向上，大小为（－1）ILB C．方向沿纸面向下，大小为（＋1）ILB D．方向沿纸面向下，大小为（－1）ILB 10、如图所示，将三根完全相同长为L的导体棒连接成一闭合的三角形线框abc，大小为B的匀强磁场垂直于线框平面向里(图中未画出)。用导线将a、c两点接入电流恒为I的电路中，则下列说法正确的是( ) A.线框所受安培力的大小等于0 B.线框所受安培力的大小等于ILB C.ab边与bc边所受安培力相同 D.ac边所受安培力的大小等于ILB 11、一个各边电阻相同、边长均为L的正六边形金属框abcdef放置在磁感应强度大小为B、方向垂直金属框所在平面向外的匀强磁场中。若从a、b两端点通以如图所示方向的电流，电流大小为I，则关于金属框abcdef受到的安培力的判断正确的是（　 　） A．大小为BIL，方向垂直ab边向左 B．大小为BIL，方向垂直ab边向右 C．大小为2BIL，方向垂直ab边向左 D．大小为2BIL，方向垂直ab边向右 12、如图所示，边长为L的等边三角形线框PMN由三根相同的导体棒连接而成，线框平面与磁感应强度方向垂直，当流入M点的电流为I时，导体棒MP受到的安培力大小为F，则（ ） A. MN边受到的安培力的大小为0.5F B. 整个线框受到的安培力的大小为3F C. 匀强磁场的磁感应强度大小为 D. 匀强磁场的磁感应强度大小为 13、(多选)如图所示，由三根相同导体连接而成的正三角形线框abc固定在匀强磁场中，线框所在平面与磁场方向垂直，a、b分别与直流电源两端相接。若导体ab受到的安培力大小为F1，ac段导体受到的安培力大小为F2，acb段导体受到的安培力大小为F3，正三角形abc受到的安培力大小为F4，则下列判断正确的是(　 　) A．F1＝2F2 B．F4＝0 C．F4＝1.5F1 D．F4＝2F1 14、正六边形线框abcdef由六根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点a、b与直流电源两端相接，已知导体棒de受到的安培力大小为F，则下列说法正确的是（不考虑导体棒间的相互作用）（　 　） A.导体棒ab受到的安培力大小为F B. 导体棒ef受到的安培力大小为F C.导体棒cd受到的安培力大小为0.5F D. 正六边形线框abcdef所受安培力合力为零 15、如图所示，电阻均匀的圆环，固定于匀强磁场中，环平面与磁场方向垂直，M、N与直流电源相连，圆环的劣弧MGN对应的圆心角为90，它所受的安培力大小为F，则整个圆环所受的安培力大小为（　 　） A．2F B． C．F D．F 16、如图所示的边长为的正方形线框,置于磁感应强度为的匀强磁场中通以电流,线端接正极,接负极,线框受到安培力的合力为( )。 A. ,方向向右 B. ,方向向右 C. ILB,方向向左 D. ,方向向左 17、在恒定磁场中固定一条直导线，先后在导线中通入不同的电流，图像表现的是该导线受力的大小F与通过导线电流I的关系。M、N各代表一组F、I的数据。在下列四幅图中，不可能正确的是（　 　） A．B．C．D． 18、在磁场中的某一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直．先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样．下列几幅图表现的是导线受的力与通过的电流的关系，、分别代表一组、的数据，其中正确的是（ ） A. B. C. D. 2.2、安培力的大小 1、如图所示，用粗细均匀的同种材料做成的半径为L的圆形金属线框，圆心为O，自由放置在绝缘水平面上（俯视图），处于以MN为界线的竖直方向匀强磁场中，界线左、右两侧的磁场方向相反（图中已标出），磁感应强度大小分别为B、2B。现将a、b两点接入电路，图中电流表的示数为I，金属线框静止。已知∠aOb＝120°，则下列说法正确的是（ 　） A．MN左、右两侧金属框通过的电流大小之比为2：1 B．圆形金属线框所受摩擦力水平向右 C．圆形金属线框所受安培力合力大小为 D．MN左、右两侧磁场中的金属框所受安培力大小之比为1：4 2、如图所示，用绝缘细线将一质量为m、半径为R的闭合圆环悬挂在天花板上，闭合圆环由超导材料制成。虚线ab是过圆环圆心的一条水平直线，在虚线的下方存在一垂直圆环平面的匀强磁场（图中未画出）。当圆环中通有逆时针方向的恒定电流I，细线的拉力恰好为零。重力加速度大小为g。关于磁场的磁感应强度的方向和大小，下列说法正确的是（　 　）（多选） A．方向垂直纸面向外 B．方向垂直纸面向里 C．大小为 D．大小为 3、有一劲度系数为k的轻质绝缘弹簧，将边长为d的正三角形匀质金属线框（线框由电阻为R的金属丝折合而成）如图甲、乙情况放置，静止时弹簧的长度分别为L1和L2。现将该金属线框如图丙所示接入电路，导线的左右接触点分别为线框左右两边的中点，磁场方向垂直纸面向外，大小为B，电源的电动势为E，内电阻为r，导线与线框之间作用力可以忽略，则闭合开关S后，弹簧的长度L3为（ ） A． B． C． D． 4、如图所示，两根平行放置的长直导线和载有大小相同，方向相反的电流，受到的磁场力大小为．当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，受到的磁场力大小变为，则此时受到的磁场力大小变为（　 　） A． B． C． D． 5、如图，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到的磁场力大小为F，若以该磁场力的方向为正，则b受到的磁场力大小为 。当在a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小变为2F，则此时b受到的磁场力大小为 ． 6、如图，导线框与电源、滑动变阻器、电流表、开关组成闭合回路，将导线框用弹簧测力计悬挂起来，导线框下端置于一磁铁两极之间，与磁场方向垂直放置。接通电路，调节滑动变阻器，观察并记录电流表读数I和弹簧测力计读数F。则根据实验数据描绘出的图像不可能是（　 　） A． B． C．D． 7、如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨外面紧贴导轨放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.现从t＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流大小与时间成正比，即I＝kt，其中k为正恒量．若金属棒与导轨始终垂直，则下列表示棒所受的摩擦力Ff随时间t变化的四幅图中，正确的是(　 　) 8、一半径为R的导体圆环，通有顺时针方向的电流，电流强度为I。将通电圆环放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于环所在的平面，并垂直于纸面向里，则环中的张力大小等于 。 9、如图所示，位于纸面内的细直导线长L＝5 m，通有I＝3 A的恒定电流，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度B＝2 T。当导线与B成60°夹角时，发现其受到的安培力为零，则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B′的可能值为(　 　) A. T B. T C．2 T D. T 10．如图所示，平行于纸面向右的匀强磁场的磁感应强度，长的直导线通有的恒定电流，当导线平行于纸面与成夹角时，发现其受到的安培力为零；而将导线垂直于纸面放置时，可测出其受到的安培力为，则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度为 。 知识点3、安培力的应用 1．磁电式电表 1.1、磁电式电表是指针式电表。无论是指针式电压表还是电流表或多用电表，都是利用磁场对通电小线圈的安培力使线圈偏转带动指针指示示数，从而达到测量的目的，所以这类电表叫做磁电式电表。 1.2、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁体、极靴(软铁制成)、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯(软铁制成)。 1.3、磁电式电流表的工作原理：通电线圈在磁场中受安培力作用发生转动 (1)被测电流越大， 的角度越大。螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动。这两种转动的效果叠加在一起，指针随之发生偏转；最终达到平衡，指针停止偏转。所以根据指针偏转角度的大小，可以确定被测电流的大小。 (2)当线圈中电流方向改变时， 随之改变，指针的偏转方向也随着改变。所以，根据指针的偏转方向，可以知道 。 1.4、磁电式电流表的特点： (1)磁体和铁芯之间是 的磁场 (2)线圈平面始终与磁感线 (3)表盘刻度均匀分布 1.5、优点： （1）灵敏度高，可以测量 的电流。 （2）电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的 （3）电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。 1.6、缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流 。 1.7、提高磁电式电流表的灵敏度： 就要使在相同电流下线圈所受的安培力增大，可通过 (填“增加”或“减少”)线圈的匝数、 (填“增大”或“减小”)永磁体的磁感应强度、 (填“增加”或“减少”)线圈的面积和减小转轴处摩擦等方法实现。 2、动圈式扬声器：通电线圈连接着喇叭，随着电流强弱的变化而振动发声。 专题讲练3 3.1、磁电式电表 1、(多选)关于磁电式电流表，以下说法正确的是( 　　) A．指针稳定后，螺旋弹簧形变产生的阻碍效果与线圈受到的安培力的转动效果方向是相反的 B．通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大 C．在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场 D．在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流大小有关，而与所处位置无关 2、关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的矩形线圈与该磁场的关系，下列正确的有（ ）（多选） A．通电线圈旋转的角度不同，它所在位置的磁感应强度大小也不同 B．不管通电线圈转到什么位置，它所在位置的磁感应强度大小都相等 C．通电线圈旋转的角度不同，它的平面与磁感线的夹角也不同 D．不管通电线圈转到什么位置，它的平面都与磁感线相平行 3、磁电式电流表的构造如图甲所示，在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足NBIS＝kθ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈(指针)偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量，由题中的信息可知(　 ) A.该电流表的刻度是均匀的 B.线圈转动过程中受到的安培力的大小变大 C.若线圈中通以如图乙所示的电流时，线圈将沿逆时针方向转动 D.更换k值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度 4、(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表。这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁体和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法中正确的是(　 　) A.在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行 B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C.当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上 D.当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动 5、如图甲是磁电式电流表的结构示意图，极靴和铁质圆柱间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为l的正方形线圈中通以电流I，线圈中的a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。则(　 　) A.该磁场是匀强磁场 B.穿过该线圈的磁通量为Bl2 C.a导线受到的安培力方向向下 D.b导线受到的安培力大小为IlB 6、如图甲所示是磁电式电流表的结构图，蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布。线圈中a、b两条边长度均为l，未通电流时，a、b处于图乙所示位置，两条边所在处的磁感应强度大小均为B。通电后，a边中电流方向垂直纸面向外，大小为I，则( ) A.该磁场的磁感应强度的大小处处相等，方向相同 B.线圈平面总与磁场方向垂直 C.线圈将逆时针转动 D.a边受到的安培力大小始终为IlB 7、磁电式电流表的构造如图甲所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。若线圈中通以如图乙所示的电流，下列说法中不正确的是（ ） A．在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行 B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C．当线圈在如图乙所示的位置时，b 端受到的安培力方向向上 D．若刻度盘最左侧刻度为零，则线圈中所通电流方向只能如图乙所示。 8、磁电式电流表中通以相同电流时，指针偏转角度越大，表示电流表灵敏度越高，若其余条件都相同，则灵敏度高的电流表具有（ ） A．比较小的通电线圈的横截面积 B．比较“硬”的两个螺旋弹簧 C．比较少的通电线圈匝数 D．比较强的辐向分布的磁场 9、磁电式电流表构造如图甲所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。若线圈中通以如图乙所示的电流，下列说法中不正确的是（ ） A. 在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行 B. 线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C. 当线圈在如图乙所示的位置时，b 端受到的安培力方向向上 D. 若刻度盘最左侧刻度为零，则线圈中所通电流方向只能如图乙所示 10. 磁电式电流表的外部构造如图（甲）所示，在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针（如图乙所示）。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，如图（丙）所示，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈（指针）偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量。不考虑电磁感应现象，下列说法错误的是（　 　） A. 铁芯内部的磁感线会相交 B. 线圈转动过程中受到的安培力始终与线框平面垂直 C. 若线圈中通以如图丙（丙图左侧是）所示的电流时，此时线圈将沿顺时针方向转动 D. 更换k值相对小的螺旋弹簧，则电流表的灵敏度（灵敏度即）将会增大 3.3、安培力的其它应用 1．(多选)常导磁吸式(EMS)利用装在车辆两侧转向架上的常导电磁线圈和铺设在线路导轨上的磁铁，在两者的相互作用下产生的吸引力使车辆浮起，轨道磁铁受列车速度影响，速度大磁性强，轨道磁铁外部磁感应强度随距离增大而减小。车体运行时，通过精确控制车身线圈中的电流I磁，形成稳定的吸引力，使车体与轨道之间始终保持10 mm的悬浮间隙，如图所示。下列选项正确的是(　 　) A．车身悬浮时受到的竖直方向安培力等于重力 B．当悬浮间隙小于10 mm时，应增大电流I磁使之恢复 C．车体满载时悬浮较空载所需的电流I磁较小 D．列车高速时更难悬浮 2、为了降低潜艇噪声,提高其前进速度,可用电磁推进器替代螺旋桨。电磁推进器用绝缘材料制成直海水管道,马鞍形超导线圈在通道内形成磁场,正、负电极与直流电源相连,在海水中形成电流。装置的截面图如图所示,以下关于该电磁推进器的说法中正确的是( )。 A.同等情况下装置在纯净的淡水湖中推进效果比在海水中好 B.同等情况下增加磁感应强度不能改变推进效果 C.图示中海水受到的磁场力方向垂直纸面向里 D.图示中推进器受到的海水推力方向垂直纸面向里 3、如图所示为某种电磁泵模型的示意图，泵体是长为L1，宽与高均为L2的长方体，泵体处在方向垂直表面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，泵体的上下表面电压恒定为U，理想电流表的示数为I。若电磁泵和水面高度差为h，泵体内液体上下表面之间的电阻为R，在t时间内抽取液体的质量为m，不计液体在流动中和管壁的阻力，重力加速度为g，电磁泵对液体产生的推力大小为 ，质量为m的液体离开泵体时的动能为 。     1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功初三物理暑假课程 学科网（北京）股份有限公司 $