第11講磁場對通電導線的作用力

期內(nèi)容導航一預習三步曲

第一步：學

教材精講精析、全方位預習

I教材習題學解題、快速掌握解題方法

練考點強知詬核心考點精準練

第二步：記

思維導圖助力掌握知識框架、學習目標復核內(nèi)容掌握

第三步：測

過關(guān)測穩(wěn)提升：小試牛刀檢測預習效果、查漏補缺快速提升

析教材學知識

X知識點1:安培力的方向

1.安培力：通電導線在磁場中受的力。

2.安培力的方向：用左手定則判定。

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。

3.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，即安培力的方向垂直于電流/和磁場3所決定的平

面。

(1)當電流方向與磁場方向垂直時，安培力方向、磁場方向、電流方向兩兩垂直，應用左手定則時，磁感線

垂直穿過掌心。

(2)當電流方向與磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直于電流方向，也垂直于磁場方向。應用左手定則

時，磁感線斜著穿過掌心。

?知識點2：安培力的大小

1.公式F=IlBsin。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.公式尸=〃Bsin6中/指的是導線在磁場中的“有效長度”，彎曲導線的有效長度/,等于連接兩端點直線的

1

長度(如圖所示)；相應的電流沿/由始端流向末端。

3.公式尸=〃3sin6中。是3和/方向的夾角：

(1)當0=90。時，即3_L/,sin9=1,公式變?yōu)镕=HB。

(2)當0=0。時，即B//I,F=0o

(g知識點3:磁電式電流表

1.基本組成：磁體和放在磁體兩極之間的線圈組成。

2.工作原理：通電線圈因受安培力而轉(zhuǎn)動。

(1)通電線圈在磁場中受安培力作用發(fā)生轉(zhuǎn)動。螺旋彈簧變形，反抗線圈的轉(zhuǎn)動。

(2)電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變就越大，線圈偏轉(zhuǎn)的角度也越大，所以根據(jù)線圈偏轉(zhuǎn)角度就

能判斷通過電流的大小。

(3)根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流的方向。

3.優(yōu)缺點：優(yōu)點是靈敏度高，可以測出很弱的電流:缺點是線圈的導線很細，允許通過的電流很弱。

⑤知識點4：安培力作用下導體的平衡和運動問題

通電導線在磁場中的平衡和加速問題的分析思路：

(1)選定研究對象。

(2)變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意

FJB、Fs±/；如圖所示。

E

父

mg

立體圖平面圖

/1/

-05^7

/B7

B，'mg、

立體圖平面圖

(3)列平衡方程或牛頓第二定律方程進行求解。

練習題講典例

2

攵材習題01解題方法

如圖所示的平面內(nèi)，在通,有圖示方向電流/的長直導線右側(cè)，AC.根據(jù)右手螺旋定則可知，長直導線

固定一矩形金屬線框abcd,泅邊與導線平行，線框中的電右側(cè)磁場垂直紙面向里，根據(jù)左手定則可

流方向為a-b-c—d-a線框各邊的相互作用力忽略不計。知，線框a"邊所受的安培力方向向左，

下列判斷正確的是（）線框be邊所受的安培力方向向右，故AC

A.線框ad邊所受的安培力方向向右錯誤；

B.線框邊與c/達一受力相同B.線框泌邊所受安培力方向向上，線框

C.線框邊與兒選一受力相同c”邊所受安培力方向向下，故B錯誤；

D.線框整體受到的多（培力向左D.離長直導線越遠，磁場的磁感應強度

ab越小，，”邊的安培力大于從邊所受向右

'□

L的安培力,ab邊與那邊所受安培力平衡，

線框整體受到的安培力方向水平向左，故

dcD正確。故選D。

【答案】D

解題方法

A.由題可知，磁感應強度大小為5的勻

強磁場方向水平向右，尸。段水平，OQ

教材習題02

如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定有一從中點。處折成直角形狀段豎直，尸。段所受安培力為零，。。段

的導線尸。。，其中尸。段水平，導線中通有恒定的電流。現(xiàn)所受安培力大小為F,根據(jù)左手定則可

在導線POQ所在豎直平面內(nèi)施加水平向右、磁感應強度大知，0。段所受安培力方向垂直豎直平面

小為3的勻強磁場，此時導線受到的安培力大小為尸，下列向外，故A錯誤；

說法正確的是（）B.僅將磁場在豎直平面內(nèi)逆時針旋轉(zhuǎn)

A.導線受到的安培力方向垂直斜向上45°,PO段水平，則與磁感應強度5的方

B.僅將磁場在豎直平面內(nèi)逆時針旋轉(zhuǎn)45。，導線受到的向成45。角，PO段所受安培力大小為

安培力大小變?yōu)樾挟a(chǎn)正尸，根據(jù)左手定則可知，PO段所受安

2

C.僅將磁場在豎直平面內(nèi)逆時針旋轉(zhuǎn)90。，導線受到的

培力的方向垂直豎直平面向外；段豎

安培力大小變?yōu)檠?/p>

直，則與磁感應強度B的方向成45。角，

D.僅將磁場方向改為垂直豎直平面向外，導線受到的安

段所受安培力大小為"尸，根據(jù)左

培力大小不變

2

手定則可知，。。段所受安培力的方向垂

直豎直平面向外；故導線受到的安培力大

B1

小變?yōu)檠?；故B正確；

C.僅將磁場在豎直平面內(nèi)逆時針旋轉(zhuǎn)

90°,磁感應強度大小為5的勻強磁場方

3

向豎直向上，PO段水平，。。段豎直，

PO段所受安培力為F,OQ段所受安培力

大小為零；故C錯誤；

D.僅將磁場方向改為垂直豎直平面向

外，則導線POQ在磁場中的有效長度為

尸。段，電流方向由尸指向。，則導線受

到的安培力大小血尸；故D錯誤。

故選B。

【答案】B

教材習題03

如圖所示，光滑的平行導軌傾角6=30。，處在磁感應強度大

小為B=1T方向豎直向下的勻強磁場中，導軌中接入電動勢

E=25V,內(nèi)阻廠=圓的直流電源。電路中有一阻值為R

解題方法

的定值電阻,其余電阻不計。將質(zhì)量%=0.5kg，長度乙=0.8m

根據(jù)左手定則可知，導體棒受到的安培力

的導體棒放在導軌上，導體棒與導軌垂直且接觸良好，導體

水平向右，導體棒靜止在導軌上，沿斜面

棒恰好能靜止在導軌上，重力加速度g=10m/s2。則定值電

方向根據(jù)受力平衡可得

阻的阻值為（）

Rmgsin0=BILcos0

A.欣1B.2圓C.3癡

根據(jù)閉合電路歐姆定律可知E=I（R+r）

聯(lián)立解得定值的阻值為R=3限

故選C。

【答案】C

臉練題型強知識

考點一：安培力的方向

1.在水平桌面上放置一條形磁鐵，其左側(cè)正上方有一通以恒定電流的長直導線，電流方向如圖所示，導線

與磁鐵互相垂直?，F(xiàn)將長直導線自左向右平移經(jīng)過條形磁鐵的正上方，磁鐵始終保持靜止，此過程中磁鐵

對桌面的（）

4

B.摩擦力的方向始終向右

C.摩擦力的大小始終不變

D.摩擦力的大小先增大后減小

【答案】A

【詳解】A.根據(jù)左手定則和牛頓第三定律可推斷磁鐵先受到沿右下方向的磁場力，再受到沿左下方向的磁

場力，由于磁鐵靜止，故磁鐵對桌面的壓力始終大于自身重力，故A正確；

B.由以上分析可知，磁鐵對桌面的靜摩擦力的方向先是水平向左，然后水平向右，故B錯誤；

CD.根據(jù)左手定則可知，導線到達磁體正上方時所受安培力豎直向上，根據(jù)牛頓第三定律，磁鐵所受的電

流的作用力豎直向下，磁鐵水平方向沒有運動趨勢，靜摩擦力為0,所以磁鐵受到的摩擦力的大小先減小后

增大，故CD均錯誤。

故選Ao

2.如圖所示，光滑水平面上垂直放置兩條直導線，但相隔一小段距離，導線是固定的，另一條導線8

可繞交點處的轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動，當通入圖示方向的電流時，下列說法正確的是（）

B

-?—D

A

A.導線CD先順時針轉(zhuǎn)動

B.導線。先逆時針轉(zhuǎn)動

C.導線CO轉(zhuǎn)動90。時，兩導線間沒有磁場力

D.導線CD轉(zhuǎn)動90。時，兩導線間相互排斥

【答案】B

【詳解】AB.導線產(chǎn)生的磁場在右邊垂直紙面向里，在左邊垂直紙面向外，在導線CA左右兩邊各取一

小電流元，根據(jù)左手定則，左邊的電流元所受的安培力方向向下，右邊的電流元所受安培力方向向上，則

導線CD逆時針方向轉(zhuǎn)動，A錯誤，B正確；

CD.當導線CD轉(zhuǎn)過90。后，兩電流為同向電流，相互吸引，CD錯誤。

故選Bo

3.如圖所示，用細彈簧把一根硬直導線仍掛在形磁鐵磁極的正上方，磁鐵的左端為N極，右端為S極，

5

開始時導線處于水平靜止狀態(tài)，當導線中通以由。向6的電流時，導線。6的運動情況是（從上往下看）

A.順時針方向轉(zhuǎn)動,同時彈簧變短

B.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時彈簧變長

C.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時彈簧變短

D.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時彈簧變長

【答案】D

【詳解】在導線兩側(cè)取兩小段，左邊一小段所受的安培力方向垂直紙面向外，右側(cè)一小段所受安培力的方

向垂直紙面向里，從上往下看，知導線逆時針轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)動90。時，導線所受的安培力方向向下，所以導

線的運動情況為逆時針轉(zhuǎn)動，同時彈簧變長。故選D。

考點二：安培力的大小

4.如圖所示，勻強磁場的磁感應強度為瓦V形導線通以恒定電流/,放置在磁場中。已知仍與磁場方向

垂直，仍與6c夾角為60。，邊長均為/,該導線受到的安培力為（）

A.0

B.大小為方向垂直紙面向外

C.大小為23〃，方向垂直紙面向里

D.大小為:BII,方向垂直紙面向里

【答案】D

【詳解】有效長度5-拓6。宜

該導線受到的安培力為八研二9〃

根據(jù)左手定則可知方向垂直紙面向里。

故選D。

5.如圖所示，水平桌面內(nèi)固定一金屬導線做成的心形擺件，該擺件由兩個半圓形導線和一個V形導線組成,

6

其中△ACVP為邊長為￡的等邊三角形，M、N為兩部分導線連接點，空間存在磁感應強度大小為8、豎直

向下的勻強磁場，從M、N點引出導線，向擺件中通以恒定電流/，擺件受到的安培力大小為（）

C.—D.不知上下兩部分的電阻大小關(guān)系，無法求解

71

【答案】B

【詳解】電流從M點流到N點，有效長度為乙根據(jù)安培力公式可知尸=2〃

故選Bo

6.在北京上空某處放置一根長為工的直導線，導線中通有恒定電流/,地磁場在該處的磁感應強度為8,

若不考慮磁偏角的影響，那么地磁場對該導線的作用力大小及方向可能是（）

A.BIL,水平向南

B.；BIL,向西

C.BIL,指向地心

D.BIL,水平向北

【答案】B

【詳解】ACD.北京的地磁場斜向下，有向下和向北的分量，當電流與磁場方向垂直，安培力最大，為F=BIL

根據(jù)左手定則可知地磁場對該導線的安培力方向可能北上或者南下，故ACD錯誤；

B.當電流由南指向北時，根據(jù)左手定則可知地磁場對該導線的安培力方向向西，大小小于B7L,可能為,

故B正確。

故選Bo

考點三：安培力作用下導體的平衡和運動問題

7.如圖所示，間距為工的粗糙平行金屬導軌水平固定放置，處在磁感應強度為3的勻強磁場中，磁場方向

與導軌平面成30。角斜向上，一質(zhì)量為他的金屬桿垂直放在金屬導軌上并保持良好接觸，當閉合開關(guān)時，

通過金屬桿的電流為/,金屬桿保持靜止，重力加速度為g,下列關(guān)于金屬桿受力情況的說法正確的是（）

7

A.安培力大小為:

B.支持力大小為mg+—^BIL

C.安培力和摩擦力的合力方向豎直向上

D.若僅將磁場反向，金屬桿仍能靜止，則摩擦力減小

【答案】B

【詳解】A.對金屬桿進行受力分析如圖所示，金屬桿受重力、支持力、斜向下的安培力以及水平向左的摩

擦力，安培力為七=8〃

A錯誤；

B.支持力大小為7^=加8+/安。0530°=7咫+5-8"

B正確；

C.根據(jù)受力分析圖可知安培力和摩擦力的合力方向豎直向下，C錯誤；

D.當磁場方向反向時，摩擦力和安培力皆反向，摩擦力仍然等于安培力沿水平方向的分力，大小未變，所

以D錯誤。

故選Bo

8.如圖所示，寬為/的光滑導軌與水平面成0角，質(zhì)量為小、長為/的金屬桿水平放置在導軌上?？臻g存

在著勻強磁場，當回路總電流為/時，金屬桿恰好能靜止。則磁感應強度（）

A.最小值為丐吆，方向豎直向上

B.最小值為八片,方向豎直向下

C.最小值為詈產(chǎn)，方向垂直導軌平面向上

D.最小值為制吧，方向垂直導軌平面向下

8

【答案】c

【詳解】導體棒的重力沿導軌向下的分量為加gsina,當安培力方向沿導軌向上時安培力最小，磁感應強度

最小，則根據(jù)平衡條件mgsina=BIl

磁感應強度B的最小值為8="個：。

根據(jù)左手定則，可知磁感應強度方向垂直導軌平面向上。

故選Co

9.電磁炮原理簡圖如圖所示，間距為￡的平行導軌水平放置，整個空間有豎直方向的勻強磁場；電源電動

勢為￡、內(nèi)阻為心導電金屬桿安裝上炮彈垂直放在導軌上，已知炮彈與金屬桿總質(zhì)量為機，電阻為R,導

軌電阻不計，忽略一切摩擦。閉合開關(guān)后，炮彈沿圖示方向運動，下列說法正確的是（）

B.炮彈運動中安培力對金屬桿不做功

EBL

C.開關(guān)閉合瞬間，炮彈的加速度大小。=加（夫+廠）

D.若同時將電流和磁場方向改為反向，則金屬桿受安培力方向也改為反向

【答案】C

【詳解】A.炮彈受安培力方向向右，根據(jù)左手定則可知，磁場方向豎直向上，選項A錯誤；

B.炮彈運動中安培力對金屬桿做功，使其動能增加，選項B錯誤；

BILEBL

C.開關(guān)閉合瞬間，炮彈的加速度大小。=——=/八、

選項C正確；

D.由左手定則，若同時將電流和磁場方向改為反向，則金屬桿受安培力方向不變，選項D錯誤。

故選C。

目知識導圖記憶

9

判定：用左手定則判定

特點：既垂直于電流方向，也垂直于磁場方向

公式：F=IlBsin0

運算：平行四邊形定則

目知識目標復核

1.會左手定則判斷安培力的方向。

2.會用安培力的公式F=IlBsin9進行有關(guān)計算。

3.會處理安培力作用下導體的平衡、加速問題。

1.如圖所示，一根長為L的金屬細桿通有電流/時，恰好能水平靜止在傾角為。的光滑絕緣固定斜面上。已

知斜面處在方向豎直向上、磁感應強度大小為8的勻強磁場中。若電流和磁場的方向均不變，電流大小變

為0.5/,磁感應強度大小變?yōu)?3,重力加速度為g。則此時金屬細桿（）

A.電流流向垂直紙面向外

B.受到的安培力大小為28〃sin0

C.對斜面壓力大小變?yōu)樵瓉淼?倍

D.將沿斜面向上加速

【答案】D

【詳解】A.安培力的方向一定與磁感應強度方向垂直，因?qū)w棒處于靜止狀態(tài)，其受力如圖所示

根據(jù)左手定則可知，電流方向垂直于紙面向里，故A錯誤;

B.此時金屬桿受到的安培力為尸=48.0.5/1=2Att

故B錯誤；

10

C.根據(jù)受力平衡可知，原來斜面對金屬細桿的支持力為Nu^gcosO+BTLsin。

后來斜面對金屬細桿的支持力為N'=mgcosd+2Attsind

所以N'wN

結(jié)合牛頓第三定律可知，金屬細桿對斜面的壓力不等于原來的2倍，故C錯誤；

D.金屬細桿所受的安培力變大，所受合力沿斜面向上，所以將沿斜面向上加速，故D正確。

故選D。

2.如圖所示，放置在水平面上的條形磁鐵上方，以。點所在豎直線為軸可以水平自由旋轉(zhuǎn)的輕彈簧懸掛了

一直導體棒，某一時刻給該導線通以由。向6方向的電流（作為計時起點）。磁鐵始終保持靜止，下列說法

正確的是（）

A.在計時起點時，。端向里轉(zhuǎn)動，6向外轉(zhuǎn)動

B.從計時起點開始轉(zhuǎn)過90。時，條形磁鐵受到地面的支持力不變

C.從計時起點開始轉(zhuǎn)過90。時，彈簧的彈力變大

D.從計時起點開始轉(zhuǎn)過90。時，彈簧可能被壓縮

【答案】C

【詳解】A.在計時起點時，導體棒左端處于斜向右上方的磁場中，右側(cè)處于右下方的磁場中，則由左手定

則，。端受安培力向外，6端受安培力向里，則。端向外轉(zhuǎn)動，6向里轉(zhuǎn)動，選項A錯誤；

BCD.從計時起點開始轉(zhuǎn)過90。時，a端在外，6端在里，此時導體棒受安培力豎直向下，由牛頓第三定律,

條形磁體受向上的磁場力，條形磁鐵受到地面的支持力減小，彈簧的彈力變大，彈簧被拉長，選項BD錯

誤，C正確。

故選Co

3.如圖所示，兩個相同的條形磁鐵置于水平粗糙桌面上，N、S極正對。在兩磁鐵的豎直對稱軸上某點固

定一垂直于紙面的長直導線，導線中通以向里的恒定電流，則下列說法正確的是（）

9

SNSN

A.長直導線不受安培力

B.長直導線所受安培力方向豎直向上

C.兩條形磁鐵對桌面的壓力均小于各自的重力

D.放上該長直導線后兩條形磁鐵與桌面間的摩擦力一定減小

【答案】C

【詳解】AB.長直導線處的磁感應強度水平向右，根據(jù)左手定則可知安培力方向豎直向下，故AB錯誤;

11

C.根據(jù)左手定則可知左側(cè)條形磁鐵對導線的安培力向右下，右側(cè)條形磁鐵對導線的安培力向左下，根據(jù)牛

頓第三定律可知，導線對左、右條形磁鐵的力分別向左上和右上，故兩條形磁鐵對桌面的壓力小于各自的

重力，故C正確；

D.若導線中電流很大，磁鐵與桌面間的摩擦力有可能反向增大，故D錯誤。

故選C。

4.如圖所示，正方形線框由N8C。的四條邊和對角線NC組成，且是材質(zhì)、粗細均完全相同的金屬棒，固

定于勻強磁場中，線框平面與磁感應強度方向垂直，線框頂點A、C與直流電源兩端相接，己知導體棒

受到的安培力大小為F，則正方形線框整體受到的安培力的大小為（）

A.4FB.4A/2F

C.（2a+2MD.（4V2+2）F

【答案】C

【詳解】設段電阻為凡則/8C段、/DC段電阻為2R,/C段電阻為血尺，設/C段電壓U,正方形

邊長為L則導體棒受到的安培力大小F=BIL=工BL

2R

則正方形線框整體受到的安培力的大小罪=B^x?x2+B息x?

聯(lián)立解得為=（2拒+2）尸

故選C。

5.如圖所示，水平面上固定一傾角為e的光滑斜面，斜面質(zhì)量為w,斜面上放置一根長/質(zhì)量為〃，的直導

線，空間中有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B,當給直導線通以垂直紙面向外，大小為/的電流時，

通電直導線恰好保持靜止，下列說法正確的是（重力加速度為g）（）

A.通電直導線受到的安培力方向沿斜面向上

B.斜面對水平面的壓力小于（M+7"）g

C.通電直導線受到的安培力大小為瓦/sin。

12

D.通電直導線的電流/=—

IB

【答案】D

【詳解】A.由左手定則可知，通電直導線受到的安培力方向水平向右，選項A錯誤；

B.對整體分析可知，豎直方向受重力和地面的支持力，可知斜面對水平面的壓力等于（M+/w）g,選項B

錯誤；

C.通電直導線受到的安培力大小為尸=3〃

選項C錯誤；

D.由平衡可知加gsin。=/cos。

可得通電直導線的電流/=駕警

IB

選項D正確。

故選D。

6.如圖，在傾角為6的絕緣斜面上固定間距為上的兩平行金屬導軌，導軌上端接入電動勢為￡、內(nèi)阻不計

的電源和滑動變阻器R。一質(zhì)量為優(yōu)的金屬棒仍垂直置于導軌上處于靜止狀態(tài)，金屬棒成與導軌間的動

摩擦因數(shù)為〃。整個裝置處于磁感應強度大小為2、方向豎直向上的勻強磁場中。最大靜摩擦力等于滑動摩

擦力，重力加速度大小為g,不計導軌與金屬棒成的電阻。當滑動變阻器尺的滑片從下向上滑動時，下列

說法正確的是（）

A.金屬棒所受安培力的方向沿斜面向上

B.若金屬棒仍始終保持靜止，則金屬棒/所受摩擦力一定先減小后增大

C.若金屬棒仍始終保持靜止，則金屬棒帥所受摩擦力的方向始終沿斜面向下

D.若金屬棒仍能滑動起來，則開始滑動時滑動變阻器尺接入電路的阻值為一,“不

冽g（sm〃+//cosa）

【答案】D

【詳解】A.對金屬棒仍進行受力分析，如圖所示

電流方向由6到。，由左手定則可知，金屬棒所受安培力方向水平向右（從6向?？矗?，故A錯誤；

BC.當滑動變阻器尺的滑片從下向上滑動時，滑動變阻器尺接入電路的阻值減小，電流/增大，金屬棒成

13

所受安培力％=8〃增大;

若岡U開始時加gsin。＞尸安cos。,貝！J有mgsin。=/靜+尸安cos6

當心增大時，心減小，后可能會反向增大；

若剛開始時“zgsin。＜/安cos0,則有mgsind+f^"安cos。

當心增大時，啟沿斜面向下不斷增大；故BC錯誤；

D.金屬棒仍剛開始滑動時有危=/■動，方向沿斜面向下，對金屬棒仍進行受力分析有

,、E

cos0=mgsin\mgcos0+7^sin0=BIL,I=一

BEL(cossin6)

聯(lián)立可得氏=

mg(sin8+〃cos8)

故D正確。

故選D。

7.如圖所示，兩個相同的彈簧測力計下方豎直懸掛通電線框尸〃N。，線框放在以虛線為邊界的勻強磁場中,

磁場方向垂直紙面向里。已知"N的長度為乙通過的電流大小為/,電流方向為P-M-N-。，兩彈

簧測力計的示數(shù)均為片。僅將電流反向，兩彈簧測力計的示數(shù)均為月。電流產(chǎn)生的磁場忽略不計，重力加

速度為g,下列說法正確的是（）

B.兩次彈簧測力計示數(shù)月="

C.通電線框PAW。的質(zhì)量機=芻土殳

g

D.勻強磁場的磁感應強度大小3=烏薩

【答案】C

【詳解】A.9和N。都受安培力，它們受到的安培力大小相等、方向相反，選項A錯誤；

BCD.電流反向前，根據(jù)左手定則，可知"N邊的安培力方向豎直向上，根據(jù)線框的平衡有21+3〃="g

電流反向后，根據(jù)左手定則，可知九W邊的安培力方向豎直向下，根據(jù)線框的平衡有2居-祖=機g

解得加=4+與，B二憶片

gIL

選項C正確，BD錯誤。

故選Co

14

8.如圖所示，質(zhì)量為加、長為/的銅棒仍，用長度相同的輕質(zhì)絕緣導線水平懸吊在豎直向上的勻強磁場中,

磁感應強度為3,未通電時，銅棒靜止，通入恒定電流后，棒向外偏轉(zhuǎn)的最大角度為重力加速度為g,

不計空氣阻力。則（）

///////////八8///////////

/'/3

a__________b

A.棒中電流的方向為6—a

B.棒中電流的大小為.----L

Blsin3

C.棒中電流的大小為鹿震

D.若只增大輕導線的長度，則e角變大

【答案】c

【詳解】A.根據(jù)圖示可知，安培力方向水平向外，根據(jù)左手定則可知，棒中電流的方向為故A錯

誤；

BC.對銅棒進行分析，根據(jù)平衡條件有加gtan6=3〃

解得/二還”

BI

故B錯誤，C正確；

D.結(jié)合上述解得tand=也

mg

可知，。角大小與輕導線的長度無關(guān)，即若只增大輕導線的長度，則。角不變，故D錯誤。

故選C。

9.如圖所示，有兩根長為工、質(zhì)量為用的細導體棒b,。被水平放置在傾角為45。的光滑斜面上，6被

水平固定在與。在同一水平面的另一位置，且4、b平行。當兩導體棒中均通有電流為/的同向電流時，“恰

能在斜面上保持靜止，重力加速度大小為g,則下列說法正確的是（）

A.兩導體棒相互排斥

B.。的電流在。處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小為2整

IL

C.若使b下移，則?？赡鼙３朱o止

D.若使6上移，則?？赡鼙３朱o止

【答案】D

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【詳解】A.兩導體棒中通有同向電流，相互吸引，選項A錯誤；

B.導體棒。受支持力、重力和水平向右的安培力（同向電流相互吸引），處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可

得戶=6==加以21145°

解得磁感應強度B=吧；；45。=等

IL1L.J

選項B錯誤；

CD.導體棒。受重力、支持力和安培力，根據(jù)平衡條件可知，三個力可以構(gòu)成首尾相連的矢量三角形，如

圖所示，假設6下移后。保持靜止，根據(jù)平衡條件可知，安培力需要增大，而兩導體棒間距增大會導致安培

力減小，假設不成立，故6下移后導體棒。一定不能平衡；同理可得若使6上移，。有可能依然保持靜止，

選項C錯誤，D正確。

故選D。

10.如圖所示，兩根相距為d的平行金屬導軌與水平方向的夾角為仇兩導軌右下端與滑動變阻器、電源、

開關(guān)連接成閉合回路，在兩導軌間輕放一根質(zhì)量為加、長為d的導體棒導軌間存在著垂直于導軌平面

向下的勻強磁場，閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器，當通過導體棒的電流方向相同，大小為/和3/時，導體

棒VN均恰好靜止。已知重力加速度為g,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。則（）

A.。端為電源的負極

B.當通過導體棒的電流為3/時，摩擦力沿斜面向上

C.勻強磁場的磁感應強度8=里半

2Id

3

D.導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)〃=]tan。

【答案】C

【詳解】A.根據(jù)題意可知，導體棒受到沿導軌向上的安培力，根據(jù)左手定則可知，導體棒中的電流方向由

M指向N,則。端為電源的正極，故A錯誤；

B.當通過導體棒的電流為3/時，安培力較大，則摩擦力沿斜面向下，故B錯誤；

16

C.根據(jù)平衡條件可得%/+/=機gsine,3BId^f+mgsmO

聯(lián)立解得"氣薩

故C正確;

D.由于/=〃綜=〃mgcos6

泰一一r/口tan6*

聯(lián)立可得〃=三一

故D錯誤。

故選C。

11.電磁炮是一種新式兵器，某科技小組設計了一個電磁炮模型，其主要原理如圖所示：水平面內(nèi)有寬為

5cm、長為80cm的水平金屬軌道，內(nèi)部有大小為1T、方向豎直向上的勻強磁場，現(xiàn)將質(zhì)量為5g、電阻為

0.01。的金屬炮彈垂直放置在水平軌道上。某次發(fā)射測試中，通100A的恒定電流后，電磁炮由靜止做勻加

速直線運動并發(fā)射成功。忽略一切阻力、不計軌道電阻，則（）

2tD'B

_>

C

A.電磁炮剛發(fā)射時的加速度為Im/s?

B.該次測試電磁炮發(fā)射的時間為0.4s

C.該次發(fā)射消耗的電能為8J

D.只要給電磁炮接IV的恒定電壓就可實現(xiàn)該次發(fā)射

【答案】C

【詳解】A.電磁炮剛發(fā)射時的加速度為

BIL1x100x0.05

Q=-------m/s2=100Qn/s2

m0.005

選項A錯誤;

B.該次測試電磁炮發(fā)射的時間為

湍s=0-04S

選項B錯誤；

C.該次發(fā)射消耗的電能為

E=BILx+I-Rt=?)i

選項C正確;

D.電磁炮的原理與電動機原理相似，雖然電流為100A導體棒電阻0.01Q,導體棒內(nèi)阻消耗的電壓為IV,

但是根據(jù)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，電磁炮兩端電壓不是IV,即不是給電磁炮接IV的恒定電壓就可實現(xiàn)該次發(fā)射，

選項D錯誤。

故選Co

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12.如圖甲、乙、丙所示，將完全相同的電源、導體棒用和平行金屬導軌形成閉合回路放入磁感應強度大

小相等的勻強磁場中。甲、乙中導軌平面水平，丙中導軌與水平面成。角。甲、丙中磁場方向均垂直導軌平

面向上，乙中磁場方向與水平面成e角。三圖中導體棒均靜止，則（）

甲乙丙

A.甲圖中導體棒對導軌壓力最大B.乙圖中導體棒對導軌壓力最大

C.乙圖中軌道對導體棒的摩擦力最大D.丙圖中軌道對導體棒的摩擦力一定沿軌道向下

【答案】B

【詳解】AB.由左手定則可知，甲圖中安培力水平向右，導體棒對軌道壓力等于導體棒的重力；乙圖中安

培力向右下方，導體棒對軌道壓力大于導體棒的重力；丙圖中安培力沿斜面向上，導體棒對軌道壓力等于

導體棒重力沿斜面的分力，小于導體棒的重力；故乙圖中導體棒對導軌壓力最大，A錯誤，B正確；

C.甲圖中軌道對導體棒的摩擦力大小等于安培力，乙圖中軌道對導體棒的摩擦力小于安培力，C錯誤；

D.丙圖中由于安培力與導體棒重力沿斜面向下的分力大小關(guān)系未知，故軌道對導體棒的摩擦力可能沿軌道

向下，也可能沿斜面向上，也可能為零，D錯誤。

故選B。

13.如圖所示為兩條平行的光滑絕緣導軌，其中半圓導軌豎直，水平導軌與半圓軌道相切于C、E點，整個

裝置處于豎直向上的勻強磁場中。現(xiàn)將一導體棒垂直導軌放置，開始時位于圖中的/點處，當導體棒中通

有如圖所示方向的電流時，導體棒由靜止開始運動，并能到達與半圓導軌圓心等高的。點。已知導軌的間

距為Z=0.4m,磁場的磁感應強度大小3=0.5T,導體棒的質(zhì)量為根=0.05kg、長度為〃=0.5m,導體棒中

的電流大小為/=2A,NC=OD=lm,重力加速度為g=10m/s2?下列說法中正確的是（）

A.導體棒在/點的加速度大小為8m/s2

B.導體棒在D點的速度大小為5m/s

C.導體棒在