通電導線在磁場中受力的典型例題練習

1、-. z.典例1：磁場對通電導線的作用力典例1：考察概念。以下關(guān)于通電直導線在磁場中受磁場力的說法中，正確的選項是A導線所受磁場力的大小只跟磁場的強弱和電流的強弱有關(guān)B導線所受磁場力的方向可以用左手定則來判定C導線所受磁場力的方向跟導線中的電流方向、磁場方向都有關(guān)系D如果導線受到的磁場力為零，導線所在處的磁感應(yīng)強度一定為零E安培力的方向可以不垂直于直導線F安培力的方向總是垂直于磁場的方向G安培力的大小與通電導線和磁場方向的夾角無關(guān)H將直導線從中折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话氲淅?：關(guān)于通電導線所受安培力F的方向，磁場B的方向和電流I的方向之間的關(guān)系，以下說確的是A. F、B、I三者必

2、須保持相互垂直B. F必須垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C. B必須垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D. I必須垂直F、B，但F、B可以不相互垂直典例3：以下各圖中，表示磁場方向、電流方向及導線所受安培力方向的相互關(guān)系，其中正確的選項是 B. C. D.E. F GH典例4：如下圖一邊長為L底邊，BC的電阻R，是兩腰AB、AC的電阻RAB、RAC的兩倍RBC=2RAB=2RAC的正三角形金屬框放置在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。假設(shè)通以圖示方向的電流且從B端流人的總電流強度為I，則金屬框受到的總磁場力的大小為A0BBILCD2 BIL易錯訓練：如下圖，導線框中電流為I，導線框垂直于磁場放置

3、，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，AB與CD相距為d，則MN所受安培力大小為AF=BId BF=BIdsin CF=BId/sin D F=BIdcos安培力作用下的運動常用方法：等效法、電流元法1、特殊值法2、推論法、轉(zhuǎn)換研究對象法典例1：如下圖，用絕緣細線懸掛一個導線框，導線框是由兩同心半圓弧導線和直導線ab、cdab、cd在同一條水平直線上連接而成的閉合回路，導線框有圖示方向的電流，處于靜止狀態(tài)。在半圓弧導線的圓心處沿垂直于導線框平面的方向放置一根長直導線P當P以方向向外的電流時典例1圖 典例2圖 A導線框?qū)⑾蜃髷[動B導線框?qū)⑾蛴覕[動C從上往下看，導線框?qū)㈨槙r針轉(zhuǎn)動D從上往下看，導線框?qū)⒛鏁r針

4、轉(zhuǎn)動典例2：如下圖，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導線可以自由移動，當導線通過圖示方向電流I時，導線的運動情況是從上往下看順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 B順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升C逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 D逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升典例3：通電矩形導線框abcd與無限長通電直導線MN在同一平面.電流方向如下圖，ad邊與MN平行，假設(shè)直導線中的順時針的電流，關(guān)于MN的磁場對線框的作用，以下表達正確的選項是： 變式訓練1圖A線框有兩條邊所受的安培力方向一樣B線框有兩條邊所受的安培力大小一樣C線框所受安培力合力向里D線框所受安培力合力為零變式訓練1：在等邊三角形的三個頂點a、b、

5、c處，各有一條長直導線垂直穿過紙面，導線有大小相等的恒定電流，方向如下圖.過c點的導線所受安培力的方向A.與ab邊平行，豎直向上B.與ab邊平行，豎直向下C.與ab邊垂直，指向左邊D.與ab邊垂直，指向右邊典例4：單項選擇題如圖4所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在其右上方固定一根與磁鐵垂直的長直導線，假設(shè)向?qū)Ь€通有方向如圖示的電流時，通電后磁鐵仍不動，則：A磁鐵對桌面的壓力大于磁鐵的重力，且磁鐵受到向右的摩擦力B磁鐵對桌面的壓力大于磁鐵的重力，且磁鐵受到向左的摩擦力C磁鐵對桌面的壓力小于磁鐵的重力，且磁鐵受到向右的摩擦力D磁鐵對桌面的壓力小于磁鐵的重力，且磁鐵受到向左的摩擦力典例5：2014如

6、圖1，兩根光滑平行導軌水平放置，間距為L，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B垂直于導軌水平對稱放置一根均勻金屬棒從t=0時刻起，棒上有如圖2的持續(xù)交變電流I、周期為T，最大值為Im，圖1中I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做正功三、安培力作用下的平衡問題分析典例1：如下圖，質(zhì)量為m、長為L的直導線用兩絕緣細線懸掛于水平軸上，并處于勻強磁場中。當導線以沿*正方向的電流I，且導線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為。則磁感應(yīng)強度的最小值及對應(yīng)的方向為，y軸正向: B，z軸負向 C，沿懸線向下 D，沿懸

7、線向上典例2：如下圖，金屬細棒質(zhì)量為m，用兩根一樣輕彈簧吊放在水平方向的勻強磁場中，彈簧的勁度系數(shù)為k，棒ab有穩(wěn)恒電流，棒處于平衡，并且彈簧的彈力恰好為零假設(shè)電流大小不變而方向相反，則()A每根彈簧彈力的大小為mgB每根彈簧彈力的大小為2mgC彈簧形變量為mg/kD彈簧形變量為2mg/k典例3：如下圖，在傾角為a的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L，質(zhì)量為m的直導體棒當導體棒中的電流I垂直紙面向里時，欲使導體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強磁場，當外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的方向由垂直斜面向上沿逆時針轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，以下關(guān)于B的大小變化的說法中，正確的選項是A逐漸增大B逐漸減小C

8、先減小后增大D先增大后減小變式訓練：單項選擇題如下圖，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面放置一根直導體棒，在導體棒有垂直紙面向里的電流，圖中a點在導體棒正下方，b點與導體棒的連線與斜面垂直，c點在a點左側(cè)，d點在b點右側(cè)?，F(xiàn)欲使導體棒靜止在斜面上，以下措施可行的是 A在a處放置一電流方向垂直紙面向里的直導體棒B在b處放置一電流方向垂直紙面向里的直導體棒C在c處放置一電流方向垂直紙面向里的直導體棒D在d處放置一電流方向垂直紙面向里的直導體棒:典例4：如下圖，質(zhì)量為m=0.04kg的導電細桿ab置于傾角為=30的平行放置的導軌上，導軌寬為d=0.4m，細桿ab與導軌垂直，導軌所在區(qū)域存在垂直導軌平面向

9、下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B=1T，電源電動勢E=1.5V，阻r=0.2，導軌和細桿的電阻均忽略不計g取10m/s21假設(shè)導軌光滑，為保證釋放細桿后ab保持靜止不動，則滑動變阻器接入電路的阻值是多大？2假設(shè)導軌粗糙，且與細桿的動摩擦因數(shù)=3/6，為保證釋放細桿后ab仍保持靜止不動，則通過細桿的電流圍是多少？最大靜摩擦力等于滑動摩擦力變式訓練1：如下圖，PQ和MN為水平放置的光滑的平行金屬導軌，間距為l=1.0m，導體棒ab垂直跨放在導軌上，棒的質(zhì)量為m=2kg，棒的中點用細繩經(jīng)輕滑輪與質(zhì)量為M=0.2kg的物體相連，物體M放在傾角為=30的固定的斜面上，與M連接的輕繩與斜面平行。整個裝置區(qū)域存

10、在一個方向與導體棒垂直且與水平面的夾角=53o斜向左上方的勻強磁場，重力加速度g取10m/s2。變式訓練1：假設(shè)磁感應(yīng)強度B=0.5T，物塊M與斜面之間的動摩擦因素，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，要保持導體棒ab靜止不動，應(yīng)該在棒入電流的圍？電流的方向如何？()變式訓練2：15分如下圖，PQ和MN為水平放置的平行金屬導軌，間距為l=1.0m，導體棒ab跨放在導軌上，棒的質(zhì)量為m=20g，棒的中點用細繩經(jīng)輕滑輪與物體c相連，物體c的質(zhì)量M=30g。在垂直導軌平面方向存在磁感應(yīng)強度B=0.2T的勻強磁場，磁場方向豎直向上，重力加速度g取10m/s2。1假設(shè)導軌是光滑的，為了使物體c能保持靜止，應(yīng)該

11、在棒入多大的電流？電流的方向如何？2假設(shè)導軌是粗糙的，且導體棒與導軌間的最大靜摩擦力為導體棒ab重力的0.5倍，假設(shè)要保持物體c靜止不動，應(yīng)該在棒入多大的電流？電流的方向如何？四：安培力的應(yīng)用典例1：電磁炮的根本原理如下圖，把待發(fā)射的炮彈導體放置在強磁場中的兩條平行導軌導軌與水平方向成角上，磁場方向和導軌平面垂直，假設(shè)給導軌以很大的電流I，使用權(quán)炮彈作為一個載流導體在磁場的作用下，沿導軌作加速運動，以*一速度發(fā)射出去，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，兩導軌間的距離為L，磁場中導軌的長度為S，炮彈的質(zhì)量為m，炮彈和導軌間摩擦以及炮彈本身的長度均不計，試求炮彈離開炮口時的速度變式訓練1：根據(jù)磁場對電流會

12、產(chǎn)生作用力的原理，人們研制出一種新型的發(fā)射炮彈的裝置電磁炮，其原理如下圖：把待發(fā)炮彈導體放置在強磁場中的兩平行導軌上，給導軌通以大電流，使炮彈作為一個通電導體在磁場作用下沿導軌加速運動，并以*一速度發(fā)射出去?，F(xiàn)要提高電磁炮的發(fā)射速度，你認為以下方案在理論上可行的是A增大磁感應(yīng)強度B的值B增大電流I的值C減小磁感應(yīng)強度B的值D改變磁感應(yīng)強度B的方向，使之與炮彈前進方向平行典例2：如下圖為一電流表的原理示意圖。質(zhì)量為m的均質(zhì)細金屬棒MN的中點處通過一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k.在矩形區(qū)域abcd有勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向外。與MN的右端N連接的一絕緣輕指針

13、可指示標尺上的讀數(shù)，MN的長度大于。當MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合；當MN中有電流通過時，指針示數(shù)可表示電流強度。1)當電流表示數(shù)為零時，彈簧伸長多少？(重力加速度為g)(2)假設(shè)要電流表正常工作，MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接？(3)假設(shè)k2.0N/m，0.20m，0.050m，B0.20T，此電流表的量程是多少？(不計通電時電流產(chǎn)生的磁場的作用)(4)假設(shè)將量程擴大2倍，磁感應(yīng)強度應(yīng)變?yōu)槎啻?？典?：圖中虛線框存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強磁場?，F(xiàn)通過測量通電導線在磁場中所受的安培力，來測量磁場的磁感應(yīng)強度大小、并判定其方向。所用局部器材已在圖中給出，其中D為位于紙面的U形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長；E為直流電源；R為電阻箱；A為電流表；S為開關(guān)。此外還有細沙、天平、米尺和假設(shè)干輕質(zhì)導線。1在圖中畫線連