2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第 1講 磁場及其對電流的作用

第1講磁場及其對電流的作用

?回扣基礎(chǔ)知識訓(xùn)練基礎(chǔ)題目

知識點一磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度

i.磁場

(1)基本特性：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有的作用.

(2)方向：小磁針的所受磁場力的方向.

2.磁感應(yīng)強(qiáng)度

(1)物理意義：描述磁場的和.

(2)大小：B=(通電導(dǎo)線垂直于磁場放置).

(3)方向：小磁針靜止時的指向.

(4)單位：特斯拉(T).

N---------S

3.勻強(qiáng)磁場

(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、方向的磁場稱為勻強(qiáng)磁場.

(2)特點：疏密程度相同、方向相同的平行直線.

知識點二磁感線通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向

1.磁感線及特點

⑴磁感線：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點的

____________的方向一致.

\\\1勿

條形磁鐵蹄形磁鐵

⑵特點

①磁感線上某點的方向就是該點的磁場方向.

②磁感線的定性地表示磁場的強(qiáng)弱.

③磁感線是_______曲線，沒有起點和終點.

④磁感線是假想的曲線，客觀上________.

2.電流的磁場

通電直導(dǎo)線通電螺線管環(huán)形電流

\\\

\

X

安培定則i

/n-?/_]|______1

f/_

_i___i=211

知識點三安培力、安培力的方向勻強(qiáng)磁場中的安培力

1.安培力的大小

產(chǎn)=〃咫in。(其中。為6與/之間的夾角)

⑴磁場和電流垂直時：尸=.

n-1

u-I

(2)磁場和電流平行時：F=.

2.安培力的方向

左手定則判斷：

(1)伸出左手，讓拇指與其余四指,并且都在同一個平面內(nèi).

(2)讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向方向.

(3)所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向.

思考辨析

(1)磁場是客觀存在的，磁感線實際上是不存在的，磁感線上各點的切線方向表示該點

的磁場方向.()

(2)磁場中某點磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，跟放在該點的試探電流元所受磁場力的方向一

致.()

(3)相鄰兩條磁感線之間的空白區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.()

(4)將通電導(dǎo)線放入磁場中，若不受安培力，說明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.()

(5)通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的地方所受安培力越大.()

(6)磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在6處受力

小.()

教材改編

［人教版選修3—1?PM?T,改編］下面的幾個圖顯示了磁場對通電直導(dǎo)線的作用力，其

中正確的是()

考點一磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線與安培定則

師生共研

題型磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解

(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身決定，因此不能根據(jù)定義式6=——認(rèn)為6與6成正比，與〃

成反比.

(2)測量磁感應(yīng)強(qiáng)度時小段通電導(dǎo)線必須垂直磁場放入，如果平行磁場放入，則其所受

安培力為零，但不能說該點的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.

(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其方向為放入其中的小磁針靜止時N極的指向.

例1關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度且下列說法中正確的是()

A.磁場中某點6的大小，跟放在該點的試探電流元的情況有關(guān)

B.磁場中某點8的方向，跟放在該點的試探電流元受到磁場力的方向一致

C.若在磁場中某點的試探電流元不受磁場力作用，該點8為零

D.長度為/、電流為/的導(dǎo)線在磁場中受力為F,則磁感應(yīng)強(qiáng)度6大于或等于一

題型21磁感線的分布及性質(zhì)

例2磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則()

A.a、6兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，B〉B?

B.a、8兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，B<Bb

C.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在￡處受力大

D.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小

題型31電流的磁場及安培定則

在運用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時應(yīng)分清“因”和“果”.

因果

原因（電流方向）結(jié)果（磁場方向）

磁場

直線電流的磁場大拇指四指

環(huán)形電流的磁場四指大拇指

例3如圖所示，直導(dǎo)線46、螺線管反電磁鐵。三者相距較遠(yuǎn)，其磁場互不影響，當(dāng)開

關(guān)S閉合后，則小磁針北極N（黑色一端）指示磁場方向正確的是（)

A.aB.bC.cD.d

題型41磁場的疊加

例4[2020?浙江7月，9]特高壓直流輸電是國家重點能源工程.如圖所示，兩根等高、

相互平行的水平長直導(dǎo)線分別通有方向相同的電流人和A,I,ha、b、，三點連線與兩根導(dǎo)

線等高并垂直，8點位于兩根導(dǎo)線間的中點，a、c兩點與b點距離相等，d點位于b點正下方.不

考慮地磁場的影響，貝M）

A.6點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0

B.d點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0

C.a點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下

D.。點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下

練1如圖所示，在帶負(fù)電荷的橡膠圓盤附近懸掛一個小磁針.現(xiàn)驅(qū)動圓盤繞中心軸高

速旋轉(zhuǎn)，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn).下列說法正確的是（）

A.偏轉(zhuǎn)原因是圓盤周圍存在電場

B.偏轉(zhuǎn)原因是圓盤周圍產(chǎn)生了磁場

C.僅改變圓盤的轉(zhuǎn)動方向，偏轉(zhuǎn)方向不變

1）.僅改變圓盤所帶電荷的電性，偏轉(zhuǎn)方向不變

練2如圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為氐的勻強(qiáng)磁場中，兩長直導(dǎo)線夕和。垂直于紙面固定

放置，兩者之間的距離為/.在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流/時.，紙面內(nèi)與兩

導(dǎo)線距離均為1的a點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.如果讓。中的電流反向、其他條件不變，則a

點處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為（）

A.0B.爭）C.[&D.

考點二安培力及安培力作用下導(dǎo)體的平衡問題

師生共研

題型11安培力的分析與計算

1.用公式尸=6〃計算安培力大小時應(yīng)注意

（1）6與/垂直.

（2）￡是有效長度.

①公式尸=6〃中/指的是“有效長度”.當(dāng)6與/垂直時，F(xiàn)最大,F=BIL；當(dāng)B與I

平行時，尸=0.

②彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于在垂直磁場平面內(nèi)的投影兩端點所連線段的長度（如圖所

示），相應(yīng)的電流方向沿/由始端流向末端.

③閉合線圈通電后，在勻強(qiáng)磁場中受到的安培力的矢量和為零.

2.方向：根據(jù)左手定則判斷.

例5如圖所示，閉合圓環(huán)由一段粗細(xì)均勻的電阻絲做成，圓環(huán)半徑為人,圓心為“A

。在圓環(huán)上，/POQ=90°,圓環(huán)處在垂直于圓面的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為8.兩根

導(dǎo)線的一端分別連接只0兩點，另一端分別與直流電源正、負(fù)極相連，已知圓環(huán)的電阻為4r,

電源的電動勢為￡,內(nèi)阻為黃，則圓環(huán)受到的安培力的大小為（）

4

題型21安培力作用下導(dǎo)體的平衡

6[2021?湖南瀏陽一中月考]（多選）一根重為G的金屬棒中通以恒定電流，平放在傾角

為30。的光滑斜面上，如圖所示為截面圖.當(dāng)勻強(qiáng)磁場的方向與斜面成60°角斜向上時，金

屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時金屬棒對斜面的壓力大小為A,保持磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不變，將磁

場的方向順時針旋轉(zhuǎn)a角時，金屬棒再次處于平衡狀態(tài)，此時金屬棒對斜面的壓力大小為“2,

則下列說法不正確的是（）

A.金屬棒中的電流方向垂直紙面向外

B.金屬棒受到的安培力為孝6

C.。=60°

題型31安培力作用下導(dǎo)體的動態(tài)平衡

例7[2021?河北百校聯(lián)盟聯(lián)考]質(zhì)量均勻分布的直導(dǎo)體棒放置于四分之一光滑圓弧軌

道上，其截面如圖所示.導(dǎo)體棒中通有大小為/的電流，空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8的勻

強(qiáng)磁場，磁場的方向豎直向上.導(dǎo)體棒平衡時.，導(dǎo)體棒與圓弧軌道圓心的連線跟豎直方向的

夾角為《（，＜45。），軌道與導(dǎo)體棒間的彈力大小為尺下列說法正確的是（）

A.若僅將磁場方向沿逆時針緩慢轉(zhuǎn)過90°,則6逐漸減小

B.若僅將磁場方向沿逆時針緩慢轉(zhuǎn)過90°,則K逐漸增大

C.若僅將電流/緩慢增大，則〃逐漸減小

D.若僅將電流/緩慢增大，則區(qū)逐漸增大

練3[2019?全國卷I,17]如圖，等邊三角形線框"邠由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成,

固定于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點以N與直流電源兩端相接.已

知導(dǎo)體棒歷V受到的安培力大小為F,則線框受到的安培力的大小為（）

A.2FB.1.5尸

C.0.5FD.0

練4如圖所示，在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒兩端由等長輕質(zhì)軟導(dǎo)線水平懸

掛，平衡時兩導(dǎo)線與水平面的夾角均為）,緩慢調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片位置以改變

通過棒中的電流/?則下列四幅圖象中，能正確反映。與/的變化規(guī)律的是（）

練5[2021?江蘇淮陰中學(xué)、姜堰中學(xué)等五校聯(lián)考]如圖所示，在同一水平面內(nèi)的兩導(dǎo)

軌相互平行，相距1=2m并處于豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為8=0.75T的勻強(qiáng)磁場中，一根質(zhì)

量為勿=3.0kg的金屬棒放在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌垂直.當(dāng)金屬棒中通入方向如圖所示、大小為

/=5A的電流時，金屬棒恰好做勻速直線運動(g取10m/s')求：

(1)導(dǎo)軌與金屬棒間的動摩擦因數(shù)；

(2)若只改變電流的大小，使電流增加到9A時，金屬棒將獲得多大的加速度；

(3)若只改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向，使金屬棒靜止在導(dǎo)軌上并且與導(dǎo)軌之間無擠壓,

則所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向.

題后反思

求解安培力作用下導(dǎo)體平衡問題的關(guān)鍵

(1)安培力作用下的平衡問題與力學(xué)中的平衡問題分析方法是相同的，只不過多了安培

力，關(guān)鍵仍是受力分析.

(2)視圖轉(zhuǎn)換：對于安培力作用下的力學(xué)問題，導(dǎo)體的電流方向及其受力方向往往分布

在三維空間的不同方向上，這時應(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.

考點三安培力作用下導(dǎo)體運動情況的判斷

師生共研

電流分割為電流元左天星則安培力方向一整段導(dǎo)體所

元法受合力方向f運動方向

特殊

在特殊位置一安培力方向f運動方向

位置法

環(huán)形電流小磁針

等效法

條形磁鐵通電螺線管多個環(huán)形電流

同向電流互相吸引，異向電流互相排斥，兩不平行的直線電流相互作

結(jié)論法

用時，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢

轉(zhuǎn)換研究先分析電流所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流

對象法磁場的作用力

例8如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈

的圓心且垂直線圈平面.當(dāng)線圈內(nèi)通以圖中方向的電流后，線圈的運動情況是（）

A.線圈向左運動

B.線圈向右運動

C.從上往下看順時針轉(zhuǎn)動

D.從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動

練6一個可以自由運動的線圈4和一個固定的線圈4互相絕緣垂直放置，且兩個線圈

的圓心重合，如圖所示.當(dāng)兩線圈中通以圖示方向的電流時，從左向右看，線圈4將（）

A.不動B.順時針轉(zhuǎn)動

C.逆時針轉(zhuǎn)動D.在紙面內(nèi)平動

練7[2020?廣東深圳月考]如圖所示,一平行于光滑斜面的輕彈簧一端固定于斜面上,

一端拉住條形磁鐵，條形磁鐵處于靜止?fàn)顟B(tài)，磁鐵中垂面上放置一通電導(dǎo)線，導(dǎo)線中電流方

向垂直紙面向里且緩慢增大，下列說法正確的是（）

A.彈簧彈力逐漸變小

B.彈簧彈力先減小后增大

C.磁鐵對斜面的壓力逐漸變小

D.磁鐵對斜面的壓力逐漸變大

題后反思

判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運動或運動趨勢的常規(guī)思路

思維拓展

安培力作用下導(dǎo)體的加速問題（一題多變）

在安培力和其它力的作用下，會使通電導(dǎo)體在磁場中加速，解題思路與力學(xué)一樣，一般

要用平衡方程、牛頓第二定律、動能定理、能量守恒定律求解.

典例（多選）如圖甲所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為L,其間有豎直向下的

勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為8.垂直于導(dǎo)軌水平對稱放置一根均勻金屬棒.從￡=0時刻起，棒上

有如圖乙所示的持續(xù)交變電流I,周期為T,最大值為L,圖甲中/所示方向為電流正方向.則

金屬棒（）

A.一直向右移動

B.速度隨時間周期性變化

C.受到的安培力隨時間周期性變化

D.受到的安培力在一個周期內(nèi)做正功

［教你解決問題］

（1）讀題f抓關(guān)鍵點一提取信息

①“光滑平行導(dǎo)軌水平放置”一金屬棒不受摩擦力作用

隱令

②“豎直向下的勻強(qiáng)磁場”二磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，且方向垂直于金屬棒

③“持續(xù)交變電流”二金屬棒所受安培力的方向是變化的

（2）讀圖一獲取信息

【考法拓展1：改變電流的變化規(guī)律】（多選）將【典例】中通過金屬棒的電流從

時刻起按如圖所示的規(guī)律變化，則下列說法正確的是（）

A.金屬棒的加速度隨時間不發(fā)生變化

B.金屬棒的加速度隨時間周期性變化

C.￡=下時刻金屬棒距離出發(fā)點最遠(yuǎn)

D.t=7時刻金屬棒距離出發(fā)點最遠(yuǎn)

「I

【考法拓展2：改變磁場】僅改變【典例】中的勻強(qiáng)磁場，從t=0時刻起，使導(dǎo)軌

間的磁場隨時間按如圖的規(guī)律變化，典例圖甲中6的方向為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向，則金屬棒

()

A.一直向右勻加速運動

B.速度在一個周期內(nèi)先增大后減小

C.受到的安培力隨時間周期性變化

D.受到的安培力在一個周期內(nèi)做功為零

【考法拓展3：改變電流的起始狀態(tài)】（多選）僅將【典例】中棒上的交變電流按如圖

所示的規(guī)律變化，則金屬棒（）

A.一直向右移動

B.速度隨時間周期性變化

C.受到的安培力隨時間周期性變化

D.受到的安培力在一個周期內(nèi)做正功

I—1

練[2020?陜西寶雞期末]電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理如圖所示，利用這

種裝置可以把質(zhì)量為m=2.0g的彈體（包括金屬桿環(huán)的質(zhì)量）加速到6km/s,若這種裝置的

軌道寬為d=2m,長￡=100m,電流Z=10A,軌道摩擦不計且金屬桿項與軌道始終接觸良

好，則下列有關(guān)軌道間所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和磁場力的最大功率結(jié)果正確的是

A.6=18T,R=1.08X10'W

B.B=0.6T,R=7.2X10'W

C.8=0.6T,R=3.6X10'W

D.3=18T,Pa=2.16X10°W

第1講磁場及其對電流的作用

基礎(chǔ)落實

知識點-

1.(D磁場力(2)N極

2.⑴強(qiáng)弱方向(24(3)N極

3.(1)處處相等處處相同

知識點二

1.(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度(2)切線疏密閉合不存在

知識點三

1.⑴8〃(2)0

2.(1)垂直(2)電流(3)拇指

思考辨析

(1)J(2)X(3)X(4)X(5)X(6)X

教材改編

答案：C

考點突破

例1解析：磁感應(yīng)強(qiáng)度6是由磁場本身決定的，與試探電流元的情況無關(guān)，A錯誤；B

的方向與電流元受力方向垂直，B錯誤：電流元受力還與電流和磁場方向的夾角有關(guān)，當(dāng)兩者

平行時，電流元不受力，C錯誤；當(dāng)電流方向與磁場方向垂直時，8=5，當(dāng)成一定夾角J時,

6=不上下，故6大于或等于5，D正確.

ILsin0IL

答案：D

例2解析：磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，安培力的大小跟該處的磁感應(yīng)

強(qiáng)度的大小、/、/和導(dǎo)線放置的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的夾角有關(guān)，故c、D錯誤；由a、

6兩處磁感線的疏密程度可判斷出房＞氏，所以A正確，B錯誤.

答案：A

例3解析：根據(jù)安培定則可判斷出電流的磁場方向，再根據(jù)小磁針靜止時N極的指向

為磁場的方向可知C正確.

答案：C

例4解析：由于7,、人不相等，而兩長直導(dǎo)線到6、d的距離相等，所以兩長直導(dǎo)線

各自在這兩點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不等，雖方向相反但矢量和不為零，故A、B錯誤；

根據(jù)安培定則可知，兩電流在a點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向均豎直向下，在c點產(chǎn)生

的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向均豎直向上，C正確，D錯誤.

答案：C

練1解析：小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)是因為帶負(fù)電荷的橡膠圓盤高速旋轉(zhuǎn)形成電流，而電流周

圍有磁場，磁場會對放入其中的小磁針有力的作用，故A錯誤，B正確；僅改變圓盤的轉(zhuǎn)動方

向，形成的電流的方向與初始相反，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向也與之前相反，故C錯誤；僅改變圓

盤所帶電荷的電性，形成的電流的方向與初始相反，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向也與之前相反，故D

錯誤.故選B.

答案：B

練2解析：兩長直導(dǎo)線P和。在a點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等，設(shè)為幾方向如圖

甲所示，此時a點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則兩磁感應(yīng)強(qiáng)度的合磁感應(yīng)強(qiáng)度6介的大小等于如

方向與民相反，即用的方向水平向左，此時片丁鼻二=當(dāng)反；讓尸中的電流反向、其他條件

2cos303

不變，兩長直導(dǎo)線。和。在a點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小仍為6,方向如圖乙所示，則兩磁感應(yīng)

強(qiáng)度的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為6,方向豎直向上，6與氏垂直，其合磁感應(yīng)強(qiáng)度為8=J2+彳

=浮反，選項C正確.

甲乙

答案：C

例5解析：優(yōu)弧圖的電阻為3r,劣弧P0的電阻為r,兩部分并聯(lián)在電路中，并聯(lián)的

總電阻斯=為電路總電阻仁》+如=二流過優(yōu)弧圖的電流由〃到。,流過劣弧網(wǎng)的電流

由尸到0,電流分別為Ex：=f,優(yōu)、劣弧都可以等效為直導(dǎo)線aQ故兩段弧所受

r44rr44r

安培力為月=城?方乙"=砰?調(diào)/,所以合力為尸=￡+4=更，故D正確.

4r4rr

答案：D

例6解析：本題考查左手定則、受力分析、物體的平衡等.金屬棒受力平衡，可知安

培力垂直磁場方向斜向上，根據(jù)左手定則可知金屬棒中的電流方向垂直紙面向里，選項A錯

誤；分析金屬棒受力，如圖所示，沿斜面方向根據(jù)平衡條件可得Asin60°=Gsin30°,

解得金屬棒受到的安培力為氏=苧。選項B錯誤；由于安培力沿斜面方向的分力與重力沿斜

面向下的分力相等，則磁場旋轉(zhuǎn)后安培力方向關(guān)于斜面對稱，根據(jù)幾何關(guān)系可得磁場的方向

順時針旋轉(zhuǎn)。=60°,選項C正確；根據(jù)平衡條件可得品=Gcos30°一同sin30°=yG,

&=Gcos30°+Asin30°=當(dāng)/,所以獸選項D正確.

3卜N22

________________A

G

答案：AB

例7

廠一、

/、

▽::BIL\

解析：本題考查安培力作用下的導(dǎo)體棒動態(tài)平衡問題.導(dǎo)體棒受到重力儂、安培力8〃

和彈力尺三個力，安培力8〃和彈力人的合力始終與重力儂等大反向，安培力的大小不變，

受力分析如圖所示，安培力的方向始終與磁場方向垂直，根據(jù)矢量圖可知若僅將磁場方向沿

逆時針緩慢轉(zhuǎn)過90°,?先增大再減小，A逐漸減小，選項A、B錯誤；若僅將電流/緩慢增

大，〃逐漸增大，"逐漸增大，選項C錯誤，選項D正確.

答案：D

練3解析：設(shè)三根相同的導(dǎo)體棒的電阻均為此長度均為/,其中,監(jiān)和〃V為串聯(lián)關(guān)

系，總電阻為2『由并聯(lián)電路特點可知，通過版V的電流為通過，物和AN中的電流的兩倍，若

WV受到的安培力F=BI1,則屹和乙V受到的安培力的合力4=詈，柳V受到的安培力與ML和

受到的安培力的合力的方向相同，故線框受到的安培力為?合=什￡=1.5尸，故選B.

答案：B

練4

解析：對a6棒受力分析如圖所示：

由平衡條件有tan。=券，得六胎一，又知黑為常數(shù)，故A項正確，B、C、D項

BILBLtan0BL

錯誤.

答案：A

練5解析：本題考查安培力與受力分析、安培力大小計算、牛頓第二定律、物體平衡

的綜合應(yīng)用.

(1)金屬棒受到的安培力尸=8〃，由平衡條件得nmg=BIL,

代入數(shù)據(jù)得〃=0.25.

(2)電流增加到/=9AU寸，金屬棒受到的安培力尸=BI'L,

由牛頓第二定律得8/'L—limg—ma,代入數(shù)據(jù)得a=2m/s2.

(3)金屬棒靜止，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得?〃=儂，代入數(shù)據(jù)得夕=3T,根

據(jù)左手定則可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向應(yīng)為水平沿6a方向.

答案：(1)0.25(2)2m/s2(3)3T,水平沿后方向

例8

解析：方法一：等效法

把環(huán)形電流等效為一個小磁針，如圖所示，磁體和線圈相互吸引，線圈將向左運動.

還可以將條形磁體等效為環(huán)形電流，根據(jù)安培定則可知等效電流方向如圖所示.由同向

平行電流相互吸引可知，磁體和線圈相互吸引，線圈將向左運動.

方法二：電流元法

把圓形線圈分成很多小段，每一小段可以看做一段直線電流,取其中的上下兩小段分析,

其截面圖和受安培力的方向如圖所示.根據(jù)其中心對稱性可知，兩段直線電流所受合力水平

向左，所以線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運動.可見，線圈運動的根本原因

是安培力的作用.選項A正確.

答案：A

練6解析：方法一：電流元法

把線圈L沿水平轉(zhuǎn)動軸分成上下兩部分，每一部分又可以看成由無數(shù)段直線電流元組

成，電流元處在A產(chǎn)生的磁場中，根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場方向，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，線圈匕將順時針轉(zhuǎn)動.

方法二：等效法

把線圈匕等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流入的中心，小磁針的N極應(yīng)指向

該點環(huán)形電流后的磁場方向，由安培定則知心產(chǎn)生的磁場方向在其中心處豎直向上，而△等

效成小磁針后，轉(zhuǎn)動前，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，線圈匕將順時針轉(zhuǎn)動.

方法三：結(jié)論法

環(huán)形電流/、&之間不平行，則必有相對轉(zhuǎn)動，直到兩