安培力典型例題

1、磁場(chǎng)、安培力典型例題例1磁體的磁極周圍的磁場(chǎng)跟電流周圍的磁場(chǎng)，本質(zhì)上是否相同？為什么？答磁體的磁極周圍的磁場(chǎng)跟電流周圍的磁場(chǎng)本質(zhì)上是相同的因?yàn)樗鼈兌际怯捎陔姾傻倪\(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的前者由電荷的微觀運(yùn)動(dòng)（即分子、原子中的電子運(yùn)動(dòng)形成的分子電流）所產(chǎn)生的；后者是由電荷的宏觀定向運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的例2一束帶電粒子沿水平方向飛過(guò)小磁針上方，如圖所示若帶電粒子飛過(guò)小磁針上方向的瞬間，小磁針N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，這帶電粒子可能是 A向右飛行的正離子束B(niǎo)向左飛行的正離子束C向右飛行的負(fù)離子束D向左飛行的負(fù)離子束分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于有一股電流：帶正電的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流方向即粒子運(yùn)動(dòng)方向；帶負(fù)電的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流方向與其運(yùn)動(dòng)

2、方向相反因此，在運(yùn)動(dòng)的帶電粒子周圍空間也會(huì)形成磁場(chǎng)小磁針N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，表示粒子飛行軌跡的下方區(qū)域，其磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)根據(jù)安培定則，由運(yùn)動(dòng)粒子形成的等效電流方向應(yīng)從左向右，所以可能是向右運(yùn)動(dòng)的正離子束或向左運(yùn)動(dòng)的負(fù)離子束答A、D例3如圖所示，在水平桌面上放一條形磁鐵，在磁鐵的右上方固定一根通電直導(dǎo)線，則磁鐵對(duì)桌面的作用力的情況是 A磁鐵對(duì)桌面有向右的摩擦力和大于重力的壓力B磁鐵對(duì)桌面有向左的摩擦力和小于重力的壓力C磁鐵對(duì)桌面只有大于重力的壓力D磁鐵對(duì)桌面只有小于重力的壓力分析按常規(guī)思路直接分析磁鐵的受力情況，問(wèn)題甚至陷入困境若以通電導(dǎo)線為研究對(duì)象，由安培定則可知，導(dǎo)線受到右向上的安培力，

3、再根據(jù)牛頓第三定律可知磁鐵將受到左向下的安培力答A例4一個(gè)小磁針掛在大線圈內(nèi)部、磁針靜止時(shí)與線圈在同一平面內(nèi)（圖1）當(dāng)大線圈中通以圖示方向電流時(shí)，則 A小磁針的N極向紙面里轉(zhuǎn)B小磁針的N極向紙面外轉(zhuǎn)C小磁針在紙面內(nèi)向左擺動(dòng)D小磁針在紙面內(nèi)向右擺動(dòng)分析通電后，在大線圈周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)用安培定則判定磁場(chǎng)方向時(shí)，可采用兩種方法：（1）把大線圈分割成許多小段，每一小段圓弧導(dǎo)線都可以看作一小段直導(dǎo)線，然后用通電直導(dǎo)線磁場(chǎng)方向的判斷方法由圖2可知，環(huán)繞每一小段導(dǎo)線的磁感線在線圈內(nèi)部都垂直紙面向里，因此小磁針N極也受到指向紙面向里的力，將向里轉(zhuǎn)動(dòng)（2）把這個(gè)大線圈看成單匝的螺線管，用右手握住這個(gè)線圈，即可由電流

4、方向判知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里（圖3），因此小磁針N極也將受到指向紙面向里的力，向紙面里轉(zhuǎn)動(dòng)答A例5在圖1所示通電螺線管的管口、外部中央、管內(nèi)中央的a、b、c三處放置三枚可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針時(shí)，畫(huà)出小磁針靜止時(shí)N極的指向分析先用安培定則確定這個(gè)通電螺線管的磁感線環(huán)繞方向，然后根據(jù)通過(guò)a、b、c三處磁感線的切線方向確定磁場(chǎng)方向，這就是小磁針靜止時(shí)N極的指向答a、b、c三處小磁針靜止時(shí)N極的指向如剖面圖2中所示說(shuō)明用安培定則確定通電螺線管磁場(chǎng)方向，大拇指的指向表示管內(nèi)磁感線的方向定出管內(nèi)磁感線的方向后，再根據(jù)磁感線是閉合曲線的特征，就可畫(huà)出整個(gè)通電螺線管周圍磁感線的環(huán)繞方向例6在同一平面內(nèi)有

5、兩根平行的通電導(dǎo)線a與b（圖1），關(guān)于它們相互作用力方向的判斷正確的是 A通以同向電流時(shí)，互相吸引B通以同向電流時(shí)，互相排斥C通以反向電流時(shí)，互相吸引D通以反向電流時(shí)，互相排斥分析設(shè)兩導(dǎo)線中都通以向上的同向電流根據(jù)安培定則，導(dǎo)線a中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，在其右側(cè)都垂直紙面向內(nèi)這個(gè)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線b的作用力Fab的方向，由左手定則可判知，在紙面內(nèi)向左同理，導(dǎo)線b中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在其左側(cè)都垂直紙面向外，它對(duì)導(dǎo)線a的作用力Fba的方向在紙面內(nèi)向右結(jié)果，兩導(dǎo)線互相吸引（圖2）若其中b導(dǎo)線的電流反向（即兩導(dǎo)線中通以反向電流），則a導(dǎo)線的右邊垂直紙面向內(nèi)的磁場(chǎng)對(duì)b導(dǎo)線的作用力Fab的方向在紙面內(nèi)向右；同理b導(dǎo)

6、線的左邊垂直紙面向內(nèi)的磁場(chǎng)對(duì)a導(dǎo)線的作用力Fba的方向在紙面內(nèi)向左結(jié)果，兩導(dǎo)線互相排斥（圖3）答AD說(shuō)明由上述分析可知，電流間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的即例7把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來(lái)，使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸，并使它組成如圖1所示的電路，當(dāng)電鍵S接通后，將看到的現(xiàn)象是 A彈簧向上收縮 B彈簧被拉長(zhǎng)C彈簧上下跳動(dòng) D彈簧仍靜止不動(dòng)分析通電后，彈簧的每一個(gè)圈都相當(dāng)一個(gè)環(huán)形電流，且各圈的電流繞向相同任取其中兩圈（圖2），其相鄰兩側(cè)一定形成異極性，因此互相吸引（或者，也可把任意兩圈的相鄰各段，看作兩個(gè)同向電流而相互吸引）彈簧的各圈互相吸引后，彈簧收縮，下端脫離水銀面，使電路斷開(kāi)電路斷

7、開(kāi)后，彈簧中的電流消失，磁場(chǎng)作用失去，彈簧在自身重力作用下下落于是，電路又接通，彈簧又收縮，如此周而復(fù)始，形成彈簧作上下跳動(dòng)答C例8在同一平面有四根彼此絕緣的通電直導(dǎo)線，如圖所示，四導(dǎo)線中電流il=i3i2i4，要使O點(diǎn)磁場(chǎng)增強(qiáng)，則應(yīng)切斷哪一根導(dǎo)線中的電流？ A切斷i1 B切斷i2C切斷i3 D切斷i4分析根據(jù)場(chǎng)的疊加原理，O點(diǎn)的磁場(chǎng)由四根導(dǎo)線中的電流共同產(chǎn)生由安培定則可知，直線電流i1、i2、i3在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度的方向都是垂直紙面向里，電流i4在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度方向恰是垂直紙面向外因此，為了使O點(diǎn)的磁場(chǎng)增強(qiáng)，應(yīng)切斷i4中的電流答D例9如圖1所示，在光滑水平桌面上，有兩根彎成直角的相同金

8、屬棒，它們一端均可繞固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸O自由轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端b相互接觸，組成一個(gè)正方形線框，正方形每邊長(zhǎng)度均為l，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直桌面向下當(dāng)線框中通以圖示方向的電流I時(shí)，兩金屬棒在b點(diǎn)的相互作用力為f，則此時(shí)磁感強(qiáng)度的大小為_(kāi)（不計(jì)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)）分析通電后，直角棒的每一段都受到方向垂直棒指向框內(nèi)，大小相等的安培力（圖2），其值為FB=IlB取左邊的一根棒oab為研究對(duì)象其oa、ab兩段所受安培力的水平分力必被右邊一根ocb棒在o、b兩處的水平作用力所平衡由對(duì)稱性知，a、b兩處的相互作用力相等令f0=fb=f，則說(shuō)明熟悉力矩平衡的同學(xué)，可以解得更為簡(jiǎn)捷：取左邊的一根棒oab為研究對(duì)象其oa、ab兩段所受

9、安培力對(duì)轉(zhuǎn)軸o的力矩應(yīng)等于b點(diǎn)所受水平作用力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩由例10如圖1所示，把輕質(zhì)線圈用細(xì)線掛在一個(gè)固定的磁鐵的N極附近，磁鐵的軸線穿過(guò)線圈的圓心且垂直于線圈的平面當(dāng)線圈內(nèi)通電時(shí)，下列結(jié)論中正確的是 A電流方向如圖中所示時(shí)，線圈將向左偏移B電流方向如圖中所示時(shí)，線圈將向右偏移C電流方向與圖中相反時(shí)，線圈將向左偏移D電流方向與圖中相反時(shí)，線圈將向右偏移分析線圈通電后，線圈會(huì)受到磁鐵磁場(chǎng)的作用根據(jù)磁鐵周圍磁感線的分布（圖2），用左手定則可知，當(dāng)線圈中通以圖示方向電流時(shí)，線圈受到的力向左，被吸向磁鐵；當(dāng)線圈中通以與圖中方向相反的電流時(shí)，線圈受到的力向右，被磁鐵推斥答A、D說(shuō)明由于磁鐵N極附近的磁感線

10、是立體分布的，直接從圖2用左手定則時(shí)，會(huì)感到不便確定它們的方向?yàn)榇?，可改用等效方法考慮：（1）由于通電小線圈兩側(cè)呈現(xiàn)一定的極性，相當(dāng)一根小磁鐵通以圖示方向電流時(shí)，其左側(cè)呈現(xiàn)S極右側(cè)呈現(xiàn)N極，如圖3（a）所示由磁極間相互作用，易知小線圈會(huì)被吸向磁鐵當(dāng)電流方向相反時(shí)，則被磁鐵推斥（2）也可以把原來(lái)的磁鐵看成由一個(gè)通電線圈，磁鐵與小線圈的作用等效成兩個(gè)通電線圈的作用當(dāng)小線圈中通以圖示方向電流時(shí)，兩線圈中電流同向，互相吸引，如圖3（b）所示當(dāng)小線圈中電流方向相反時(shí)，兩線圈中電流反向，相互排斥例11如圖1所示，在蹄形磁鐵上水平放置一根直導(dǎo)線ab，當(dāng)通以從a流向b的電流時(shí)直導(dǎo)線將 A在水平面內(nèi)順時(shí)針向轉(zhuǎn)動(dòng)

11、B在水平面內(nèi)逆時(shí)針向轉(zhuǎn)動(dòng)C在水平面內(nèi)順時(shí)針向轉(zhuǎn)動(dòng)并向下運(yùn)動(dòng)D在水平面內(nèi)逆時(shí)針向轉(zhuǎn)動(dòng)并向下運(yùn)動(dòng)分析畫(huà)出蹄形磁鐵的一根磁感線如圖2中曲線所示設(shè)蹄形磁鐵在a、b兩處的磁感強(qiáng)度分別為Ba、Bb由于它們與電流方向不垂直，可以把它們分別沿著電流方向和垂直電流方向分解成兩個(gè)分量Bax、Bay、Bbx、Bby其中，水平分量Bax、Bbx對(duì)通電導(dǎo)線不產(chǎn)生作用力豎直分量Bay對(duì)直導(dǎo)線的作用力方向指向紙外，Bby的作用力則指向紙內(nèi)它們共同作用的結(jié)果使導(dǎo)線在水平面內(nèi)逆時(shí)針向轉(zhuǎn)動(dòng)（即a端轉(zhuǎn)向紙外b端轉(zhuǎn)向紙內(nèi)）轉(zhuǎn)動(dòng)后，原來(lái)在水平面oxy內(nèi)的兩個(gè)水平分量Bax、Bbx不再與導(dǎo)線平行它們?cè)谒矫鎯?nèi)垂直于導(dǎo)線的分量Bax、Bb

12、x對(duì)直導(dǎo)線的作用力方向都向下,即沿著Z軸方向（圖3）結(jié)果使導(dǎo)線下落答D說(shuō)明當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向不垂直時(shí)，必須對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行分解，并考慮每一個(gè)分量的作用本題空間概念強(qiáng)，自學(xué)中可用細(xì)鉛絲、鉛筆做成立體模型，比較容易得出正確判斷例12在傾角=30的斜面上，固定一金屬框，寬l=0.25m，接入電動(dòng)勢(shì)=12V、內(nèi)阻不計(jì)的電池垂直框面放有一根質(zhì)量m=0.2kg的金屬框面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中（圖1）當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)時(shí)，可使金屬棒靜止在框架上？框架與棒的電阻不計(jì)，g=10ms2分析金屬棒受到四個(gè)力作用：重力mg，垂直框面向上的支持力N，沿框面向上的安培力F，沿框面的摩擦力f金屬棒靜止在框架上時(shí)，摩

13、擦力f的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分兩種情況考慮解當(dāng)變阻器R取值較大時(shí)，I較小，安培力F較小，在金屬棒重力分力mgsin作用下使棒有沿框架下滑趨勢(shì)，框架對(duì)棒的摩擦力沿框面向上（圖2）金屬棒剛好不下滑時(shí)滿足平衡條件當(dāng)變阻器R取值較小時(shí)，I較大，安培力F較大，會(huì)使金屬棒產(chǎn)生沿框面上滑趨勢(shì)因此，框架對(duì)棒的摩擦力沿框面向下（圖3）金屬棒剛好不上滑時(shí)滿足平衡條件所以滑動(dòng)變滑器R的取值范圍應(yīng)為1.5R4.8例13在原子反應(yīng)堆中抽動(dòng)液態(tài)金屬等導(dǎo)電液時(shí)，由于不允許傳動(dòng)機(jī)械部分與這些流體相接觸，常使用一種電磁泵圖1表示這種電磁泵的結(jié)構(gòu)將導(dǎo)管置于磁場(chǎng)中，當(dāng)電流I穿過(guò)導(dǎo)電液體時(shí)，這種導(dǎo)電液體即被驅(qū)動(dòng)若導(dǎo)管的

14、內(nèi)截面積為ah，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為L(zhǎng)，磁感強(qiáng)度為B，液態(tài)金屬穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的電流為I，求驅(qū)動(dòng)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)差是多大？分析本題的物理情景是：當(dāng)電流I通過(guò)金屬液體沿圖示豎直向上流動(dòng)時(shí)，電流將受到磁場(chǎng)的作用力，磁場(chǎng)力的方向可以由左手定則判斷（如圖2所示），這個(gè)磁場(chǎng)力即為驅(qū)動(dòng)液態(tài)金屬流動(dòng)的動(dòng)力解由這個(gè)驅(qū)動(dòng)力而使金屬液體沿流動(dòng)方向兩側(cè)產(chǎn)生壓強(qiáng)差p故有F=BIh，聯(lián)立解得 p=BI/a A隨通電導(dǎo)線中電流I的減小而增大B隨通電導(dǎo)線長(zhǎng)度l的減小而增大C隨著I1乘積的減小而增大D隨通電導(dǎo)線受力F的增大而增大E跟F、Il的變化無(wú)關(guān)分析磁感強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)本身特性的物理量，與磁場(chǎng)中是否放置通電導(dǎo)線以及所放置通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度

15、l、通入的電流I、受到的磁場(chǎng)力F的大小、磁場(chǎng)中某一確定的位置上，垂直磁場(chǎng)放置的通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力F與其I1的比值恒定，跟F、lI的變化無(wú)關(guān)答E例15關(guān)于磁感強(qiáng)度的下列說(shuō)法中，正確的是 A放在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線，電流越大，受到的磁場(chǎng)力也越大，表示該處的磁感強(qiáng)度越大B磁感線的指向就是磁感強(qiáng)度的方向C垂直磁場(chǎng)放置的通電導(dǎo)線的受力方向就是磁感強(qiáng)度方向D磁感強(qiáng)度的大小、方向與放入磁場(chǎng)的通電導(dǎo)線的電流大小、導(dǎo)線長(zhǎng)度、導(dǎo)線取向等均無(wú)關(guān)分析磁感強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)特性的量，由磁場(chǎng)本身決定，與放入磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線的電流強(qiáng)度、導(dǎo)線長(zhǎng)度、取向、受力大小等均無(wú)關(guān)A錯(cuò)，D正確磁感強(qiáng)度的方向應(yīng)是磁感線的切線方向，而不是磁感線的指

16、向B錯(cuò)根據(jù)左手定則，磁感強(qiáng)度的方向與導(dǎo)線中電流方向，導(dǎo)線的受力方向所組成的平面垂直，受力方向不是磁感強(qiáng)度的方向C錯(cuò)答D例16用一根長(zhǎng)l的導(dǎo)線組成一個(gè)怎樣的線圈，如何放置，在磁感強(qiáng)度一定的磁場(chǎng)中可使穿過(guò)該線圈的磁通量最大？分析可根據(jù)磁通量的計(jì)算公式和幾何圖形中周長(zhǎng)與面積的關(guān)系得出根據(jù)磁通公式=BS當(dāng)B一定時(shí)，S越大，磁通也越大因?yàn)樵谝欢ㄖ荛L(zhǎng)的幾何圖形中，圓的面積最大，所以應(yīng)把這根導(dǎo)線繞成單匝的圓線圈由這個(gè)圓線圈應(yīng)垂直磁場(chǎng)放置，得到的最大磁通量為例17一個(gè)單匝矩形線圈abcd，邊長(zhǎng)ab=30cm，bc=20cm，如圖所示放在oxyz直角坐標(biāo)內(nèi)，線圈平面垂直oxy平面，與ox軸，oy軸的夾角分別為=

17、30，=60勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B=10-2T試計(jì)算當(dāng)磁場(chǎng)方向分別沿ox、oy、oz方向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量各為多少？分析勻強(qiáng)磁場(chǎng)中穿過(guò)垂直于磁場(chǎng)方向、面積為S的磁通量為=BS題中磁場(chǎng)沿ox、oy、oz方向時(shí)，需先找出矩形線圈在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積，就可直接用上述公式計(jì)算解答矩形線圈的面積Sabbc0.300.20m2610-2m2它在垂直于三根坐標(biāo)軸上的投影面積的大小分別為當(dāng)磁感強(qiáng)度B沿ox方向時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量=BSx=10-2310-2Wb=310-4Wb當(dāng)磁感強(qiáng)度B沿oy方向時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量當(dāng)磁感強(qiáng)度B沿oz方向時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量z=BSz=0磁場(chǎng)、安培力典型例題例1磁體的磁極周

18、圍的磁場(chǎng)跟電流周圍的磁場(chǎng)，本質(zhì)上是否相同？為什么？答磁體的磁極周圍的磁場(chǎng)跟電流周圍的磁場(chǎng)本質(zhì)上是相同的因?yàn)樗鼈兌际怯捎陔姾傻倪\(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的前者由電荷的微觀運(yùn)動(dòng)（即分子、原子中的電子運(yùn)動(dòng)形成的分子電流）所產(chǎn)生的；后者是由電荷的宏觀定向運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的例2一束帶電粒子沿水平方向飛過(guò)小磁針上方，如圖所示若帶電粒子飛過(guò)小磁針上方向的瞬間，小磁針N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，這帶電粒子可能是 A向右飛行的正離子束B(niǎo)向左飛行的正離子束C向右飛行的負(fù)離子束D向左飛行的負(fù)離子束分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于有一股電流：帶正電的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流方向即粒子運(yùn)動(dòng)方向；帶負(fù)電的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反因此，在運(yùn)動(dòng)的帶電粒子周圍空

19、間也會(huì)形成磁場(chǎng)小磁針N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，表示粒子飛行軌跡的下方區(qū)域，其磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)根據(jù)安培定則，由運(yùn)動(dòng)粒子形成的等效電流方向應(yīng)從左向右，所以可能是向右運(yùn)動(dòng)的正離子束或向左運(yùn)動(dòng)的負(fù)離子束答A、D例3如圖所示，在水平桌面上放一條形磁鐵，在磁鐵的右上方固定一根通電直導(dǎo)線，則磁鐵對(duì)桌面的作用力的情況是 A磁鐵對(duì)桌面有向右的摩擦力和大于重力的壓力B磁鐵對(duì)桌面有向左的摩擦力和小于重力的壓力C磁鐵對(duì)桌面只有大于重力的壓力D磁鐵對(duì)桌面只有小于重力的壓力分析按常規(guī)思路直接分析磁鐵的受力情況，問(wèn)題甚至陷入困境若以通電導(dǎo)線為研究對(duì)象，由安培定則可知，導(dǎo)線受到右向上的安培力，再根據(jù)牛頓第三定律可知磁鐵將受到左向

20、下的安培力答A例4一個(gè)小磁針掛在大線圈內(nèi)部、磁針靜止時(shí)與線圈在同一平面內(nèi)（圖1）當(dāng)大線圈中通以圖示方向電流時(shí)，則 A小磁針的N極向紙面里轉(zhuǎn)B小磁針的N極向紙面外轉(zhuǎn)C小磁針在紙面內(nèi)向左擺動(dòng)D小磁針在紙面內(nèi)向右擺動(dòng)分析通電后，在大線圈周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)用安培定則判定磁場(chǎng)方向時(shí)，可采用兩種方法：（1）把大線圈分割成許多小段，每一小段圓弧導(dǎo)線都可以看作一小段直導(dǎo)線，然后用通電直導(dǎo)線磁場(chǎng)方向的判斷方法由圖2可知，環(huán)繞每一小段導(dǎo)線的磁感線在線圈內(nèi)部都垂直紙面向里，因此小磁針N極也受到指向紙面向里的力，將向里轉(zhuǎn)動(dòng)（2）把這個(gè)大線圈看成單匝的螺線管，用右手握住這個(gè)線圈，即可由電流方向判知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)方向垂直紙面向

21、里（圖3），因此小磁針N極也將受到指向紙面向里的力，向紙面里轉(zhuǎn)動(dòng)答A例5在圖1所示通電螺線管的管口、外部中央、管內(nèi)中央的a、b、c三處放置三枚可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針時(shí)，畫(huà)出小磁針靜止時(shí)N極的指向分析先用安培定則確定這個(gè)通電螺線管的磁感線環(huán)繞方向，然后根據(jù)通過(guò)a、b、c三處磁感線的切線方向確定磁場(chǎng)方向，這就是小磁針靜止時(shí)N極的指向答a、b、c三處小磁針靜止時(shí)N極的指向如剖面圖2中所示說(shuō)明用安培定則確定通電螺線管磁場(chǎng)方向，大拇指的指向表示管內(nèi)磁感線的方向定出管內(nèi)磁感線的方向后，再根據(jù)磁感線是閉合曲線的特征，就可畫(huà)出整個(gè)通電螺線管周圍磁感線的環(huán)繞方向例6在同一平面內(nèi)有兩根平行的通電導(dǎo)線a與b（圖1），關(guān)

22、于它們相互作用力方向的判斷正確的是 A通以同向電流時(shí)，互相吸引B通以同向電流時(shí)，互相排斥C通以反向電流時(shí)，互相吸引D通以反向電流時(shí)，互相排斥分析設(shè)兩導(dǎo)線中都通以向上的同向電流根據(jù)安培定則，導(dǎo)線a中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，在其右側(cè)都垂直紙面向內(nèi)這個(gè)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線b的作用力Fab的方向，由左手定則可判知，在紙面內(nèi)向左同理，導(dǎo)線b中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在其左側(cè)都垂直紙面向外，它對(duì)導(dǎo)線a的作用力Fba的方向在紙面內(nèi)向右結(jié)果，兩導(dǎo)線互相吸引（圖2）若其中b導(dǎo)線的電流反向（即兩導(dǎo)線中通以反向電流），則a導(dǎo)線的右邊垂直紙面向內(nèi)的磁場(chǎng)對(duì)b導(dǎo)線的作用力Fab的方向在紙面內(nèi)向右；同理b導(dǎo)線的左邊垂直紙面向內(nèi)的磁場(chǎng)對(duì)a導(dǎo)線的

23、作用力Fba的方向在紙面內(nèi)向左結(jié)果，兩導(dǎo)線互相排斥（圖3）答AD說(shuō)明由上述分析可知，電流間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的即例7把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來(lái)，使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸，并使它組成如圖1所示的電路，當(dāng)電鍵S接通后，將看到的現(xiàn)象是 A彈簧向上收縮 B彈簧被拉長(zhǎng)C彈簧上下跳動(dòng) D彈簧仍靜止不動(dòng)分析通電后，彈簧的每一個(gè)圈都相當(dāng)一個(gè)環(huán)形電流，且各圈的電流繞向相同任取其中兩圈（圖2），其相鄰兩側(cè)一定形成異極性，因此互相吸引（或者，也可把任意兩圈的相鄰各段，看作兩個(gè)同向電流而相互吸引）彈簧的各圈互相吸引后，彈簧收縮，下端脫離水銀面，使電路斷開(kāi)電路斷開(kāi)后，彈簧中的電流消失，磁場(chǎng)作用失去

24、，彈簧在自身重力作用下下落于是，電路又接通，彈簧又收縮，如此周而復(fù)始，形成彈簧作上下跳動(dòng)答C例8在同一平面有四根彼此絕緣的通電直導(dǎo)線，如圖所示，四導(dǎo)線中電流il=i3i2i4，要使O點(diǎn)磁場(chǎng)增強(qiáng)，則應(yīng)切斷哪一根導(dǎo)線中的電流？ A切斷i1 B切斷i2C切斷i3 D切斷i4分析根據(jù)場(chǎng)的疊加原理，O點(diǎn)的磁場(chǎng)由四根導(dǎo)線中的電流共同產(chǎn)生由安培定則可知，直線電流i1、i2、i3在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度的方向都是垂直紙面向里，電流i4在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度方向恰是垂直紙面向外因此，為了使O點(diǎn)的磁場(chǎng)增強(qiáng)，應(yīng)切斷i4中的電流答D例9如圖1所示，在光滑水平桌面上，有兩根彎成直角的相同金屬棒，它們一端均可繞固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸O自由

25、轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端b相互接觸，組成一個(gè)正方形線框，正方形每邊長(zhǎng)度均為l，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直桌面向下當(dāng)線框中通以圖示方向的電流I時(shí)，兩金屬棒在b點(diǎn)的相互作用力為f，則此時(shí)磁感強(qiáng)度的大小為_(kāi)（不計(jì)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)）分析通電后，直角棒的每一段都受到方向垂直棒指向框內(nèi)，大小相等的安培力（圖2），其值為FB=IlB取左邊的一根棒oab為研究對(duì)象其oa、ab兩段所受安培力的水平分力必被右邊一根ocb棒在o、b兩處的水平作用力所平衡由對(duì)稱性知，a、b兩處的相互作用力相等令f0=fb=f，則說(shuō)明熟悉力矩平衡的同學(xué)，可以解得更為簡(jiǎn)捷：取左邊的一根棒oab為研究對(duì)象其oa、ab兩段所受安培力對(duì)轉(zhuǎn)軸o的力矩應(yīng)等于b點(diǎn)所受水

26、平作用力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩由例10如圖1所示，把輕質(zhì)線圈用細(xì)線掛在一個(gè)固定的磁鐵的N極附近，磁鐵的軸線穿過(guò)線圈的圓心且垂直于線圈的平面當(dāng)線圈內(nèi)通電時(shí)，下列結(jié)論中正確的是 A電流方向如圖中所示時(shí)，線圈將向左偏移B電流方向如圖中所示時(shí)，線圈將向右偏移C電流方向與圖中相反時(shí)，線圈將向左偏移D電流方向與圖中相反時(shí)，線圈將向右偏移分析線圈通電后，線圈會(huì)受到磁鐵磁場(chǎng)的作用根據(jù)磁鐵周圍磁感線的分布（圖2），用左手定則可知，當(dāng)線圈中通以圖示方向電流時(shí)，線圈受到的力向左，被吸向磁鐵；當(dāng)線圈中通以與圖中方向相反的電流時(shí)，線圈受到的力向右，被磁鐵推斥答A、D說(shuō)明由于磁鐵N極附近的磁感線是立體分布的，直接從圖2用左手定則時(shí)

27、，會(huì)感到不便確定它們的方向?yàn)榇?，可改用等效方法考慮：（1）由于通電小線圈兩側(cè)呈現(xiàn)一定的極性，相當(dāng)一根小磁鐵通以圖示方向電流時(shí)，其左側(cè)呈現(xiàn)S極右側(cè)呈現(xiàn)N極，如圖3（a）所示由磁極間相互作用，易知小線圈會(huì)被吸向磁鐵當(dāng)電流方向相反時(shí)，則被磁鐵推斥（2）也可以把原來(lái)的磁鐵看成由一個(gè)通電線圈，磁鐵與小線圈的作用等效成兩個(gè)通電線圈的作用當(dāng)小線圈中通以圖示方向電流時(shí)，兩線圈中電流同向，互相吸引，如圖3（b）所示當(dāng)小線圈中電流方向相反時(shí)，兩線圈中電流反向，相互排斥例11如圖1所示，在蹄形磁鐵上水平放置一根直導(dǎo)線ab，當(dāng)通以從a流向b的電流時(shí)直導(dǎo)線將 A在水平面內(nèi)順時(shí)針向轉(zhuǎn)動(dòng)B在水平面內(nèi)逆時(shí)針向轉(zhuǎn)動(dòng)C在水平面內(nèi)

28、順時(shí)針向轉(zhuǎn)動(dòng)并向下運(yùn)動(dòng)D在水平面內(nèi)逆時(shí)針向轉(zhuǎn)動(dòng)并向下運(yùn)動(dòng)分析畫(huà)出蹄形磁鐵的一根磁感線如圖2中曲線所示設(shè)蹄形磁鐵在a、b兩處的磁感強(qiáng)度分別為Ba、Bb由于它們與電流方向不垂直，可以把它們分別沿著電流方向和垂直電流方向分解成兩個(gè)分量Bax、Bay、Bbx、Bby其中，水平分量Bax、Bbx對(duì)通電導(dǎo)線不產(chǎn)生作用力豎直分量Bay對(duì)直導(dǎo)線的作用力方向指向紙外，Bby的作用力則指向紙內(nèi)它們共同作用的結(jié)果使導(dǎo)線在水平面內(nèi)逆時(shí)針向轉(zhuǎn)動(dòng)（即a端轉(zhuǎn)向紙外b端轉(zhuǎn)向紙內(nèi)）轉(zhuǎn)動(dòng)后，原來(lái)在水平面oxy內(nèi)的兩個(gè)水平分量Bax、Bbx不再與導(dǎo)線平行它們?cè)谒矫鎯?nèi)垂直于導(dǎo)線的分量Bax、Bbx對(duì)直導(dǎo)線的作用力方向都向下,即沿著

29、Z軸方向（圖3）結(jié)果使導(dǎo)線下落答D說(shuō)明當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向不垂直時(shí)，必須對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行分解，并考慮每一個(gè)分量的作用本題空間概念強(qiáng)，自學(xué)中可用細(xì)鉛絲、鉛筆做成立體模型，比較容易得出正確判斷例12在傾角=30的斜面上，固定一金屬框，寬l=0.25m，接入電動(dòng)勢(shì)=12V、內(nèi)阻不計(jì)的電池垂直框面放有一根質(zhì)量m=0.2kg的金屬框面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中（圖1）當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)時(shí)，可使金屬棒靜止在框架上？框架與棒的電阻不計(jì)，g=10ms2分析金屬棒受到四個(gè)力作用：重力mg，垂直框面向上的支持力N，沿框面向上的安培力F，沿框面的摩擦力f金屬棒靜止在框架上時(shí)，摩擦力f的方向可能沿框面向上，也可能向

30、下，需分兩種情況考慮解當(dāng)變阻器R取值較大時(shí)，I較小，安培力F較小，在金屬棒重力分力mgsin作用下使棒有沿框架下滑趨勢(shì)，框架對(duì)棒的摩擦力沿框面向上（圖2）金屬棒剛好不下滑時(shí)滿足平衡條件當(dāng)變阻器R取值較小時(shí)，I較大，安培力F較大，會(huì)使金屬棒產(chǎn)生沿框面上滑趨勢(shì)因此，框架對(duì)棒的摩擦力沿框面向下（圖3）金屬棒剛好不上滑時(shí)滿足平衡條件所以滑動(dòng)變滑器R的取值范圍應(yīng)為1.5R4.8例13在原子反應(yīng)堆中抽動(dòng)液態(tài)金屬等導(dǎo)電液時(shí)，由于不允許傳動(dòng)機(jī)械部分與這些流體相接觸，常使用一種電磁泵圖1表示這種電磁泵的結(jié)構(gòu)將導(dǎo)管置于磁場(chǎng)中，當(dāng)電流I穿過(guò)導(dǎo)電液體時(shí)，這種導(dǎo)電液體即被驅(qū)動(dòng)若導(dǎo)管的內(nèi)截面積為ah，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為L(zhǎng)，磁感強(qiáng)度為B，液態(tài)金屬穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的電流為I，求驅(qū)動(dòng)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)差是多大？分析本題的物理情景是：當(dāng)電流I通過(guò)金屬液體沿圖示豎直向上流動(dòng)時(shí)，電流將受到磁場(chǎng)的作用力，磁場(chǎng)力的方向可以由左手定則判斷（如圖2所示），這個(gè)磁場(chǎng)力即為驅(qū)動(dòng)液態(tài)金屬流動(dòng)的動(dòng)力解由這個(gè)驅(qū)動(dòng)力而使金屬液體沿流動(dòng)方向兩側(cè)產(chǎn)生壓強(qiáng)差p