習(xí)題課:安培力的應(yīng)用[科學(xué)探究]逆時(shí)針例1C[解析]如圖所示,將導(dǎo)線AB分成左、中、右三部分.中間一段開始時(shí)電流方向與磁場方向一致,不受力;左端一段所在處的磁場方向斜向上,根據(jù)左手定則可判斷,其受力方向向外;右端一段所在處的磁場方向斜向下,根據(jù)左手定則可判斷,其受力方向向里.當(dāng)轉(zhuǎn)過一定角度時(shí),中間一段電流不再與磁場方向平行,由左手定則可判斷,其受力方向向下,所以從上往下看,導(dǎo)線將沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)向下運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確.變式1C[解析]線圈通以逆時(shí)針的電流,由于處于S極的磁體附近,磁感線從右側(cè)進(jìn)入S極,根據(jù)左手定則可得,線圈左邊受垂直于紙面向內(nèi)的安培力,線圈右邊受垂直于紙面向外的安培力,所以線圈會(huì)以懸線為軸旋轉(zhuǎn),不屬于單純地平移,故A、B錯(cuò)誤;從上往下看,線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),由于開始時(shí)環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場垂直于紙面向外,所以轉(zhuǎn)過90°角的過程中,環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場N極在左,與條形磁鐵S極逐漸靠近,二者為異名磁極,相互吸引,導(dǎo)致線圈在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向磁鐵靠近,故C正確,D錯(cuò)誤.[科學(xué)探究]畫出金屬棒的受力示意圖如圖所示,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知,安培力的大小為F=mgtanθ.例2(1)mgtanθIl(2)[解析](1)若磁場方向豎直向上,則從a向b觀察,導(dǎo)體棒受力情況如圖甲所示.由平衡條件得,在水平方向上有F-Nsinθ=0,在豎直方向上有mg-Ncosθ=0,其中F=IlB,聯(lián)立解得B=mgtan(2)若要求磁感應(yīng)強(qiáng)度最小,則一方面應(yīng)使磁場方向與通電導(dǎo)體棒垂直,另一方面應(yīng)調(diào)整磁場方向使之與重力、支持力的合力相平衡的安培力最小.如圖乙所示,由力的矢量三角形可知,當(dāng)安培力與支持力垂直時(shí),安培力最小,對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小,若設(shè)其值為Bmin,則IlBmin=mgsinθ,解得Bmin=mgsin根據(jù)左手定則可判斷,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于斜面向上.例3BC[解析]兩種情況下,導(dǎo)體棒受力如圖所示,甲圖中導(dǎo)體棒所受的安培力沿斜面向上,如圖甲所示,根據(jù)共點(diǎn)力平衡得F1=mgsinθ,N1=mgcosθ,乙圖中導(dǎo)軌棒所受的安培力水平向右,如圖乙所示,根據(jù)共點(diǎn)力的平衡得F2=mgtanθ,N2=mgcosθ,又F1=BI1L,F2=BI2L,所以I1I2=F1F2=sinθtanθ=cosθ1=45,斜面對(duì)導(dǎo)體棒的彈力大小之比N1變式2B[解析]對(duì)導(dǎo)體棒受力分析,受水平向右的安培力,則電流的方向垂直于紙面向里,由平衡條件可知mgtan30°=BIL,解得I=3mg3BL,故隨堂鞏固1.C[解析]同向電流相互吸引,異向電流相互排斥,根據(jù)微元法思想可知,兩導(dǎo)線環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是相互靠近;由牛頓第二、三運(yùn)動(dòng)定律可知兩環(huán)加速度大小相同,故C正確.2.B[解析]將環(huán)形電流等效成一個(gè)條形磁鐵,由安培定則可知,其左端為S極,根據(jù)異性磁極相互吸引可知,線圈將向左運(yùn)動(dòng).也可將左側(cè)條形磁鐵等效成一環(huán)形電流,根據(jù)結(jié)論“同向電流相互吸引,反向電流相互排斥”,也可判斷出線圈向左運(yùn)動(dòng),故B正確.3.A[解析]以MN為研究對(duì)象,從M向N觀察,受力分析如圖所示,根據(jù)平衡條件有tanθ=F安mg=IlBmg,由該式知,金屬棒中的電流變大時(shí),θ角變大,A正確;兩懸線變短時(shí),不影響平衡狀態(tài),θ角不變,B錯(cuò)誤;金屬棒質(zhì)量變大時(shí),θ角變小,C錯(cuò)誤;磁感應(yīng)強(qiáng)度變大時(shí),θ角變大4.豎直向下0.01kg[解析]開關(guān)閉合后,電流方向從b到a,由左手定則可知,金屬棒所受的安培力方向豎直向下.開關(guān)斷開時(shí),兩彈簧各自相對(duì)于其原長的伸長量為Δl1=0.5cm.由胡克定律和平衡條件得2kΔl1=mg開關(guān)閉合后,金屬棒所受安培力的大小