新課改高中物理選修二同步專題講義：01 C磁場對通電導線的作用力 提升版（學生版）

磁場對通電導線的作用力知識點：磁場對通電導線的作用力一、安培力的方向1．安培力：通電導線在磁場中受的力．2．左手定則：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．安培力方向與磁場方向、電流方向的關(guān)系：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B與I所決定的平面．二、安培力的大小1．垂直于磁場B的方向放置的長為l的通電導線，當通過的電流為I時，所受安培力為F＝IlB.2．當磁感應(yīng)強度B的方向與電流方向成θ角時，公式F＝IlBsin_θ.三、磁電式電流表1．原理：安培力與電流的關(guān)系．通電線圈在磁場中受到安培力而偏轉(zhuǎn)，線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，被測電流就越大．根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流的方向．2．構(gòu)造：磁體、線圈、螺旋彈簧、指針、極靴．3．特點：極靴與鐵質(zhì)圓柱間的磁場沿半徑方向，線圈無論轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，且線圈左右兩邊所在處的磁感應(yīng)強度大小相等．4．優(yōu)點：靈敏度高，可以測出很弱的電流．缺點：線圈的導線很細，允許通過的電流很弱．技巧點撥一、安培力的方向1．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，即垂直于電流I和磁場B所決定的平面．(1)當電流方向跟磁場方向垂直時，安培力的方向、磁場方向和電流方向兩兩相互垂直．應(yīng)用左手定則判斷時，磁感線從掌心垂直進入，拇指、其余四指和磁感線三者兩兩垂直．(2)當電流方向跟磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直于電流方向，也垂直于磁場方向．應(yīng)用左手定則判斷時，磁感線斜著穿入掌心．2．判斷安培力方向的步驟(1)明確研究對象；(2)用安培定則或根據(jù)磁體的磁場特征，畫出研究對象所在位置的磁場方向；(3)由左手定則判斷安培力方向．3．應(yīng)用實例應(yīng)用左手定則和安培定則可以判定平行通電直導線間的作用力：同向電流相互吸引，反向電流相互排斥．二、安培力的大小1．公式F＝IlBsinθ中B對放入的通電導線來說是外加磁場的磁感應(yīng)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F＝IlBsinθ中θ是B和I方向的夾角(1)當θ＝90°時，即B⊥I，sinθ＝1，公式變?yōu)镕＝IlB.(2)當θ＝0°時，即B∥I，F(xiàn)＝0.3．公式F＝IlBsinθ中l(wèi)指的是導線在磁場中的“有效長度”，彎曲導線的有效長度l，等于連接兩端點直線的長度(如下圖所示)；相應(yīng)的電流沿導線由始端流向末端．推論：對任意形狀的閉合平面線圈，當線圈平面與磁場方向垂直時，線圈的有效長度l＝0，故通電后線圈在勻強磁場中所受安培力的矢量和一定為零，如下圖所示．例題精練1．（2020秋?鼓樓區(qū)校級期中）如圖所示，用粗細均勻的同種材料做成的半徑為L的圓形金屬線框，圓心為O，自由放置在絕緣水平面上（俯視圖），處于以MN為界線的豎直方向勻強磁場中，界線左、右兩側(cè)的磁場方向相反（圖中已標出），磁感應(yīng)強度大小分別為B、2B?，F(xiàn)將a、b兩點接入電路，圖中電流表的示數(shù)為I，金屬線框靜止。已知∠aOb＝120°，則下列說法正確的是（）A．MN左、右兩側(cè)金屬框通過的電流大小之比為2：1 B．圓形金屬線框所受摩擦力水平向右 C．圓形金屬線框所受安培力合力大小為 D．MN左、右兩側(cè)磁場中的金屬框所受安培力大小之比為1：42．（2021?廣東模擬）如圖所示，一材料相同，橫截面積處處相同的圓形導線固定于勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，磁場方向垂直于圓形導線所在的平面，P、Q為圓形導線直徑的一恒定電壓U0，此圓形導線單位長度的電阻為r，則圓形導線受到的安培力大小為（）A．0 B． C． D．隨堂練習1．（2021?重慶模擬）如圖，用同一導線做成的邊長為L的正方形單匝線框abcd固定在磁場中，ab、bc邊在垂直紙面向里的勻強磁場中，cd、da邊在垂直紙面向外的勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度大小均為B。若a、b兩端與恒壓電源相連，通過ab邊的電流大小為I，則金屬框受到的安培力大小為（）A．0 B．IBL C． D．2．（2021?朝陽區(qū)二模）如圖所示，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，有一段靜止的長為L的通電導線，磁場方向垂直于導線。設(shè)單位長度導線中有n個自由電荷，每個自由電荷的電荷量都為q，它們沿導線定向移動的平均速率為v。下列選項正確的是（）A．導線中的電流大小為nLqv B．這段導線受到的安培力大小為nLqvB C．沿導線方向電場的電場強度大小為vB D．導線中每個自由電荷受到的平均阻力大小為qvB3．（2021?湖南模擬）有一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)絕緣彈簧，將邊長為d的正三角形勻質(zhì)金屬線框（線框由電阻為R的金屬絲折合而成）如圖甲、乙情況放置，靜止時彈簧的長度分別為L1和L2。現(xiàn)將該金屬線框如圖丙所示接入電路，導線的左右接觸點分別為線框左右兩邊的中點，磁場方向垂直紙面向外，大小為B，電源的電動勢為E，內(nèi)電阻為r，導線與線框之間作用力可以忽略，則閉合開關(guān)S后，彈簧的長度L3為（）A． B． C． D．綜合練習一．選擇題（共20小題）1．（2021?重慶模擬）如圖所示，兩根光滑金屬導軌平行放置，導軌所在平面與水平面間夾角為θ，整個裝置處于勻強磁場中。重量為G的金屬桿ab垂直導軌放置，金屬桿長度等于軌道間距d，當金屬桿中通有從a到b的恒定電流I時，金屬桿處于靜止狀態(tài)，則勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小至少為（）A． B． C． D．2．（2021春?菏澤期中）質(zhì)量為m、長度為L的金屬細桿放在傾角為θ的斜面上，桿與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，桿中通有垂直紙面向里的恒定電流，整個裝置處在如圖所示的勻強磁場中，金屬桿處于靜止狀態(tài)，其中桿與斜面間的摩擦力不可能為零的是（）A． B． C． D．3．（2021?茂名二模）如圖所示，光滑斜面傾角為37°，斜面上有一根長為0.5m、質(zhì)量為0.1kg的通電直導線，電流大小I＝1A、方向垂直于紙面向外，導線用平行于斜面的輕繩拴住不動，整個裝置放在方向豎直向上的勻強磁場中。設(shè)t＝0時，B＝2.0T，磁感應(yīng)強度每秒鐘變化為﹣0.5T，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，則（）A．初始時刻導體棒對斜面無壓力 B．t＝4s時，繩子拉力最大 C．t＝7s時，繩子拉力為零 D．經(jīng)過一定時間導體棒將沿斜面做一段勻加速直線運動4．（2021?石家莊一模）一個各邊電阻相同、邊長均為L的正六邊形金屬框abcdef放置在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直金屬框所在平面向外的勻強磁場中。若從a、b兩端點通以如圖所示方向的電流，電流大小為I，則關(guān)于金屬框abcdef受到的安培力的判斷正確的是（）A．大小為BIL，方向垂直ab邊向左 B．大小為BIL，方向垂直ab邊向右 C．大小為2BIL，方向垂直ab邊向左 D．大小為2BIL，方向垂直ab邊向右5．（2021?徐匯區(qū)二模）如圖，導線框與電源、滑動變阻器、電流表、開關(guān)組成閉合回路，將導線框用彈簧測力計懸掛起來，導線框下端置于一磁鐵兩極之間，與磁場方向垂直放置。接通電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器，觀察并記錄電流表讀數(shù)I和彈簧測力計讀數(shù)F。則根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪出的圖像不可能是（）A． B． C． D．6．（2021?長沙模擬）如圖所示，在傾角為θ＝37°的斜面上固定兩根足夠長的平行金屬導軌PQ和MN，兩導軌間距為L＝1m，導軌處于磁場方向垂直導軌平面向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B＝2T，導體棒ab垂直跨放在導軌上并與導軌接觸良好，棒的質(zhì)量為m＝0.2kg，棒的中點用絕緣細繩經(jīng)定滑輪與物體相連，物體的質(zhì)量M＝0.4kg。棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5（設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，導軌與棒的電阻不計，g取10m/2）。為了使物體保持靜止，則通過導體棒ab的電流為（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（）A．電流從b流向a，1.0A≤I≤1.8A B．電流從b流向a，I≤1.0A C．電流從a流向b，1.0A≤I≤1.8A D．電流從a流向b，I≥1.8A7．（2021?朝陽區(qū)一模）科學家們曾設(shè)想存在磁單極子，即一些僅帶有N極或S極單一磁極的磁性物質(zhì)。假設(shè)在P點有一個固定的磁單極子，在其周圍形成均勻輻射磁場，磁感線如圖所示。當質(zhì)量為m、半徑為R的導體圓環(huán)通有恒定的電流時，恰好能靜止在該磁單極子正上方，環(huán)心與P點的距離為H，且圓環(huán)平面恰好沿水平方向。已知距磁單極子r處的磁感應(yīng)強度大小為B＝，其中k為已知常量，重力加速度為g。下列選項正確的是（）A．圓環(huán)靜止時磁場對環(huán)的安培力使其有沿半徑方向擴張的趨勢 B．圓環(huán)靜止時可由題中條件求出環(huán)中電流的大小 C．若將圓環(huán)豎直向上平移一小段距離后由靜止釋放，下落過程中環(huán)中電流不受影響 D．若將圓環(huán)豎直向上平移一小段距離后由靜止釋放，下落過程中環(huán)的加速度先增大后減小8．（2021春?浙江月考）如圖所示，兩根完全相同的細導體棒a、b，分別放置在的斜面左右兩側(cè)，斜面傾角為45°。當兩導體棒中均通有同向電流時，a、b均能保持靜止且在同一水平面上，則下列說法正確的是（）A．a(chǎn)棒一定受到4個力的作用 B．當兩導體棒中通有反向電流時，ab還能保持靜止 C．a(chǎn)棒受到的摩擦力方向可能沿斜面向上 D．斜面對a棒的作用力方向是豎直向上9．（2021?門頭溝區(qū)一模）永磁體之間的相互作用與電荷之間的相互作用相似，人們將電荷的相關(guān)概念引入磁現(xiàn)象的研究之中。認為磁棒的兩極存在兩種磁荷，N極帶正磁荷，S極帶負磁荷?！按藕伞庇^點認為磁荷可以激發(fā)磁場，描述磁場的基本物理量定義為磁場強度H。類比電場強度的定義方法，用正磁荷在磁場中受到的磁場力F和其磁荷Q的比值表示磁場強度H，方向與該處正磁荷受力方向一致。用如圖裝置，可以測量通電線圈產(chǎn)生的磁場和“磁荷”間的作用力。假設(shè)圖中N極的磁荷QN，線圈不通電時，測力計示數(shù)為F0。（）A．當線圈中通順時針方向（俯視）電流時，測力計示數(shù)小于F0 B．磁鐵N極所處位置的磁場強度大小HN＝ C．通電后測力計示數(shù)改變量為F，則磁鐵N極所處位置的磁場強度大小HN＝ D．如果將一根較短磁鐵掛在測力計上，并使磁鐵完全放入線圈中，則通電后測力計的示數(shù)變小10．（2021?肇慶二模）如圖所示，兩同學把一條長導線的兩端連接在一靈敏電流計的兩個接線柱上，構(gòu)成閉合電路，然后兩個同學沿東西方向站在赤道上，上下快速搖動導線的一部分。赤道附近地磁場方向可認為平行于水平地面，下列說法正確的是（）A．導線向下運動過程中所受安培力的方向平行地面向南 B．導線向上運動過程中所受安培力的方向平行地面向北 C．導線向下運動過程中所受安培力的方向垂直地面向上 D．導線向上運動過程中所受安培力的方向垂直地面向上11．（2021?始興縣校級模擬）半徑為R的內(nèi)壁絕緣光滑的半圓筒如圖所示固定，在a、b、c三點分別垂直于紙面放置三根等長的長直導線（a、b兩點位于水平直徑兩端），導線a中通有垂直紙面向里、大小為I1的恒定電流，導線c中電流方向也垂直紙面向里，但大小未知。導線a、b固定，導線c處于靜止狀態(tài)，且與筒壁間無相互作用力，Oc與Oa的夾角為θ＝60°。已知長直導線在距導線r處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度大小為為常數(shù)，I為長直導線中的電流），不考慮邊緣效應(yīng)，則b中通過電流的大小和方向為（）A．電流大小為I1、方向垂直紙面向里 B．電流大小為、方向垂直紙面向里 C．電流大小為I1、方向垂直紙面向外 D．電流大小為、方向垂直紙面向外12．（2020秋?珠海期末）陰極射線從陰極射線管中的陰極發(fā)出，在其間的高電壓下加速飛向陽極，如圖所示。若要使射線向上偏轉(zhuǎn)，所加磁場的方向應(yīng)為（）A．平行于紙面向左 B．平行于紙面向上 C．垂直于紙面向里 D．垂直于紙面向外13．（2020秋?內(nèi)江期末）如圖所示，有一金屬棒ab，質(zhì)量為m，電阻不計，靜止在間距為L的兩條平行軌道上.軌道平面與水平面的夾角為θ，置于垂直于軌道平面向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，金屬棒與軌道間動摩擦因數(shù)為μ（金屬棒與軌道間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），回路中電源電動勢為E，內(nèi)阻不計.則下列說法正確的是（）A．導體棒所受靜摩擦力的方向一定沿軌道平面向上 B．導體棒所受摩擦力大小一定為Ff＝μmgcosθ C．滑動變阻器接入電路的有效電阻 D．改變滑動變阻器R接入電路的有效阻值，導體棒所受的摩擦力可能先減小后增大14．（2020秋?廣州期末）如圖所示，邊長為L的等邊三角形線框ABC由相同的導體連接而成，固定于勻強磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強度方向垂直，將線框按圖中所示接入電路，設(shè)導體AC受到的安培力大小為F1，導體ABC受到的安培力大小為F2，則F1：F2為（）A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．4：115．（2020秋?合肥期末）如圖所示的勻強磁場中有一根放入其中的通電直導線，圖中已經(jīng)標出了電流I和磁感應(yīng)強度B以及磁場對電流作用力F三者的方向，其中不正確的是（）A． B． C． D．16．（2020秋?番禺區(qū)期末）如圖所示，兩光滑金屬導軌傾斜放置，與水平面夾角為30°，導軌間距L，一質(zhì)量為m的導體棒與導軌垂直放置，電源輸出電流保持恒定，不計導軌電阻。當磁場水平向右時，導體棒恰能靜止，現(xiàn)磁場發(fā)生變化，方向沿逆時針旋轉(zhuǎn)，最終豎直向上，在磁場變化的過程中，導體棒始終靜止，關(guān)于B的大小的變化說法正確的是（）A．逐漸增大 B．逐漸減小 C．先減小后增大 D．先增大后減小17．（2020秋?肥東縣校級期末）如圖所示，在傾角為θ的光滑斜面上，垂直紙面水平放置一根長為L、質(zhì)量為m的通電直導線，電流方向垂直紙面向里，欲使導線靜止于斜面上，則外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小和方向可以是（）A．B＝，方向垂直斜面向下 B．B＝，方向豎直向下 C．B＝，方向水平向左 D．B＝，方向水平向右18．（2020秋?太原期末）如圖，陰極射線管水平放置，左端為陰極，右端為陽極，電子在高壓作用下由陰極加速飛向陽極。如果將陰極射線管放入磁場中使射線向下偏轉(zhuǎn)，則磁場方向為（）A．垂直紙面向外 B．垂直紙面向里 C．平行紙面向左 D．平行紙面向上19．（2020秋?宿州期末）如圖所示，在玻璃器皿的中心放一個圓柱形電極，沿邊緣內(nèi)壁放另一個圓環(huán)形電極，把它們分別與電池的兩極相連，然后在玻璃器皿中倒入導電液體，整個裝置放在如圖所示的磁場中，接通電源，會發(fā)現(xiàn)液體旋轉(zhuǎn)起來。若俯視觀察液體旋轉(zhuǎn)方向為（）A．逆時針旋轉(zhuǎn) B．順時針旋轉(zhuǎn) C．不旋轉(zhuǎn) D．無法判斷20．（2021?江蘇模擬）某同學做“旋轉(zhuǎn)液體”實驗，如圖甲所示，將玻璃皿放置在蹄形磁鐵兩極間，玻璃皿中心放一電極接電源的負極，沿邊緣放一個圓環(huán)形電極接電源的正極，圖乙為俯視圖，閉合開關(guān)S后（）A．由上往下看，液體順時針旋轉(zhuǎn) B．只將N、S極互換，液體旋轉(zhuǎn)方向不變 C．旋轉(zhuǎn)液體消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱 D．滑動變阻器R的阻值變小，液體轉(zhuǎn)速變大二．多選題（共10小題）21．（2021?寶雞模擬）某同學設(shè)計如圖所示的電路研究“旋轉(zhuǎn)的液體實驗”，在玻璃皿的中心和邊緣內(nèi)壁分別放一個圓柱形電極接入電路中，若蹄形磁鐵兩極間正對部分的磁場視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為0.2T，玻璃皿的橫截面半徑為0.05m，電源電動勢為1.5V，內(nèi)阻為0.1Ω，玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為0.3Ω，當電阻箱R阻值調(diào)為3.9Ω時，閉合開關(guān)S后，液體順時針旋轉(zhuǎn)且（從上往下看）電壓表示數(shù)恒為0.3V，則下列說法正確的是（）A．蹄形磁鐵上端為N極 B．電源內(nèi)阻消耗功率為0.1W C．液體所受安培力的大小為3×10﹣3N D．若增大電阻箱R的阻值，則液體的旋轉(zhuǎn)會加快22．（2021?南山區(qū)校級模擬）某電子天平原理如圖所示，E形磁鐵的兩側(cè)為N極，中心為S極，兩極間的磁感應(yīng)強度大小均為B，磁極寬度均為L，忽略邊緣效應(yīng)，一正方形線圈套于中心磁極，其骨架與秤盤連為一體，且骨架與秤盤的總質(zhì)量為m0，線圈兩端C、D與外電路連接。當質(zhì)量為m的重物放在秤盤上時，彈簧從長度L0被壓縮至L1，秤盤和線圈一起向下運動（骨架與磁極不接觸），隨后外電路對線圈供電，秤盤和線圈恢復到未放重物時的位置L0并靜止，由此時對應(yīng)的供電電流I可確定重物的質(zhì)量。已知線圈的匝數(shù)為n，線圈的總電阻為R，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）A．線圈向下運動過程中，C端電勢高于D端電勢 B．外電路對線圈供電時，彈簧長度從L1恢復至L0的過程中，C端電勢高于D端電勢 C．外電路對線圈供電電流為I，且彈簧長度恢復至L0并靜止時，重物的質(zhì)量m＝ D．若線圈電阻為R，且線圈上的熱功率不能超過P，線圈上安培力的最大值為23．（2021春?膠州市期中）如圖，質(zhì)量為m、長為L的直導線用兩根輕質(zhì)絕緣細線懸掛于OO1，并處于勻強磁場中、當導線中通以沿y正方向的電流I，且導線保持靜止時，細線與豎直方向的夾角為θ。則磁感應(yīng)強度的方向和大小可能是（）A．x負向，tanθ B．y正向，tanθ C．z負向， D．沿懸線向下，sinθ24．（2021?青島一模）如圖，距地面h高處水平放置間距為L的兩條光滑平行金屬導軌，導軌左端接有電動勢為E的電源，質(zhì)量為m的金屬桿靜置于導軌上，與導軌垂直且電接觸良好，空間有豎直向下的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場?，F(xiàn)將開關(guān)S閉合，一段時間后金屬桿從導軌右端水平飛出，測得其水平射程為d，下列說法正確的是（）A．金屬桿離開導軌前做勻變速直線運動 B．金屬桿離開導軌前做非勻速直線運動 C．電源消耗的電能為 D．從閉合開關(guān)到金屬桿要落地時，金屬桿受到的沖量為m25．（2020秋?河池期末）如圖所示，兩根長均為L、質(zhì)量均為m的細導體棒a、b水平放置在光滑半圓柱體的上方。當兩棒均通以大小為I的電流時，兩棒均恰好靜止。已知a、b在同一水平面上且相互平行，a、b與圓心連線間的夾角為60°，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．b棒所受安培力一定水平向右 B．b棒在a棒處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小B＝ C．b棒在a棒處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小B＝ D．若僅改變兩根導體棒中電流的方向，兩棒仍可靜止在原位置26．（2020秋?蚌埠期末）如圖所示，質(zhì)量為m、長為L的直導線置于傾角為θ的光滑斜面上，并處于勻強磁場中。當導線中通以垂直紙面向外、大小為I的電流時，導線保持靜止，則勻強磁場的磁感應(yīng)強度方向和大小可能為（）A．垂直斜面向上，B＝ B．水平向右，B＝ C．豎直向上，B＝ D．豎直向下，B＝27．（2020秋?廈門期末）如圖所示為“旋轉(zhuǎn)液體的實驗”裝置。盛有液體的玻璃容器放入蹄形磁鐵中，蹄形磁鐵內(nèi)的磁場視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度B＝0.2T，容器內(nèi)側(cè)邊緣和中心分別通過電極與電源的正極、負極相連接。玻璃容器的橫截面的半徑a＝0.05m，電源的電動勢E＝6V，內(nèi)阻r＝2Ω，限流電阻R0＝8Ω，玻璃容器中液體不動時，測得兩電極間的液體電阻R＝5Ω。閉合開關(guān)，液體開始旋轉(zhuǎn)，經(jīng)足夠長時間后，電壓表的示數(shù)恒為4V，則（）A．由上往下看，液體順時針旋轉(zhuǎn) B．由上往下看，液體逆時針旋轉(zhuǎn) C．液體所受的安培力大小為2×10﹣3N D．液體的轉(zhuǎn)動功率大小為3.2W28．（2020秋?大通縣期末）如圖所示，在豎直向上的勻強磁場中，用兩根等長的絕緣細線水平懸掛金屬棒MN，通以M到N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向的夾角均為θ。如果僅改變下列某一個條件，即可使得θ變大的是（）A．兩懸線等長變短 B．金屬棒質(zhì)量變大 C．磁感應(yīng)強度變大 D．棒中的電流變大29．（2020秋?邯鄲期末）如圖所示，兩根相同的輕彈簧懸掛著一根通有電流I0的直銅棒MN，置于磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場中，此時兩根彈簧處于原長狀態(tài)。若在銅棒下面懸掛一質(zhì)量為m的物塊（圖中未畫出），將銅棒中的電流改為I1，彈簧可恢復為原長狀態(tài)；若在銅棒下懸掛質(zhì)量為M的物塊，將銅棒中的電流改為I2或保持I1不變使磁場增大為B′均可使彈簧恢復為原長狀態(tài)，下列說法中正確的是（）A．電流方向由M指向N B．若I2＝2I1，則M＝2m C．若M＝2m，B不變，則I2＜2I1 D．若M＝2m，電流為I1，則B′＜2B30．（2020秋?河池期末）如圖所示，兩根光滑金屬導軌平行放置，導軌所在平面與水平面間的夾角為θ．一質(zhì)量為m、長為L的導體棒ab垂直導軌放置，整個裝置處于垂直斜面向上的勻強磁場中。當導體棒ab中通有方向從a到b的恒定電流I時，磁場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，導體棒始終靜止，則磁感應(yīng)強度的大?。ǎ〢．先增大后減小 B．逐漸增大 C．可能為 D．可能為三．填空題（共10小題）31．（2020春?潁州區(qū)校級期中）如圖為研究磁場對通電導線的作用力的實驗，問：（1）若閉合開關(guān)，導體棒AB受到的安培力方向（“向左”或“向右”）（2）如果向右滑動“滑動變阻器”觸頭，導體棒AB受到安培力方向（“反向”或“不變”），安培力大?。ā白兇蟆?、“不變”或“變小”）32．（2020秋?會寧縣校級期中）如圖所示，把長為L的導體棒置于豎直向下的勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B，導體棒與磁場方向垂直，棒中通有電流I，則導體棒所受安培力的大小為．33．（2019?新疆學業(yè)考試）在赤道附近的地磁場可看做是沿南北方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小是6×10﹣5T．如果赤道上有一根沿東西方向的直導線，長50m，通有從西向東的電流1A，則地磁場對這根導線的作用力為N，方向向。34．（2019秋?興隆臺區(qū)校級期末）某種物質(zhì)發(fā)射的三種射線如圖所示的磁場中分裂成①、②、③三束．那么在這三束射線中，帶正電的是，帶負電的是，不帶電的是．35．（2019秋?會寧縣校級期中）如圖所示，一個通電矩形線圈abcd放在勻強磁場中，矩形線圈的OO′軸與磁場垂直，線圈平面與磁場平行．a(chǎn)b邊所受的安培力方向為，cd邊所受的安培力方向為，bc邊安培力（填“受”或“不受”）．沿OO′軸方向看，矩形線圈將沿方向轉(zhuǎn)動．36．（2019?渾源縣模擬）如圖為“電流天平”，可用于測定磁感應(yīng)強度．在天平的右端掛有一矩形線圈，設(shè)其匝數(shù)n＝5匝，底邊cd長L＝20cm，放在垂直于紙面向里的待測勻強磁場中，且線圈平面與磁場垂直．當線圈中通入如圖方向的電流I＝100mA時，調(diào)節(jié)砝碼使天平平衡．若保持電流大小不變，使電流方向反向，則要在天平右盤加質(zhì)量m＝8.2g的砝碼，才能使天平再次平衡．則cd邊所受的安培力大小為N，磁感應(yīng)強度B的大小為T（g＝10m/s2）．37．（2018秋?福田區(qū)校級月考）電流周圍也會產(chǎn)生磁場，它是丹麥物理學家發(fā)現(xiàn)的。磁場對處于場中的磁體和電流有力的作用，同時電流之間也有安培力作用：同方向電流相互，反方向電流相互。38．（2018秋?思明區(qū)校級期中）磁場對通電導體的作用力稱為力，圖為研究這種力的實驗裝置圖，兩條AB、CD水平直導線相互平行，其中AB用彈簧懸掛，CD用支架固定支撐。當兩條直導線中分別通以A→B、C→D方向的電流時，懸掛導線AB的彈簧長度將（填“變長”、“變短”或“不變”）。39．（2017秋?東湖區(qū)校級月考）如圖，用粗細均勻的電阻絲折成平面三角形框架，三邊的長度分別為3L、4L和5L，電阻絲L長度的電阻為r。該框架與一電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源相連通，垂直于框架平面有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，則框架受到的磁場力大小為，方向是。40．（2018春?和平區(qū)校級期中）光滑金屬軌道寬度為1m，傾角為60°，處在豎直向上的勻強磁場中，金屬棒水平放在軌道上，通過它的電流為3A，棒的重為3N，恰好靜止在軌道上，磁感應(yīng)強度的大小為T。四．計算題（共10小題）41．（2021?豐臺區(qū)校級三模）如圖所示，是磁流體動力發(fā)電機的工作原理圖。一個水平放置的上下、前后封閉的矩形塑料管，其寬度為a，高度為b，其內(nèi)充滿電阻率為ρ的水銀，由渦輪機產(chǎn)生的壓強差p使得這個流體具有恒定的流速v0?，F(xiàn)在在管道的前后兩個表面分別安裝長為L，高為b的銅質(zhì)平板，實際流體的運動非常復雜，為簡化起見作如下假設(shè)：a.盡管流體有粘滯性，但整個橫截面上的速度均勻；b.流體受到的阻力總是與速度成正比；c.導體的電阻：R＝，其中ρ、l和S分別為導體的電阻率、長度和橫截面積；d.流體不可壓縮。若由銅組成的前后兩個側(cè)面外部短路，一個豎直向上的勻強磁場只加在這兩個銅面之間的區(qū)域，磁感應(yīng)強度為B（如圖）。（1）加磁場后，新的穩(wěn)定速度為v，求流體受到的安培力；（2）寫出加磁場后流體新的穩(wěn)定速度v的表達式（用v0、p、L、B、ρ表示）；（3）加磁場后若要維持流體速度依然為v0，分析并定性畫出渦輪機的功率P0隨磁感應(yīng)強度的平方B2變化的圖像。42．（2021春?船山區(qū)校級期中）如圖所示，傾角α＝37°、寬為l＝0.5m的金屬框架上放一質(zhì)量為m＝80g、電阻R1＝1Ω的導體棒，導體棒與框架間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5。已知電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻不計，滑動變阻器R2的最大阻值為30Ω，B＝0.6T，方向豎直向上，當合上K后，導體棒在斜面上處于靜止狀態(tài)。金屬框架電阻不計，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6。求：（1）當R2＝5Ω時，金屬棒受到的安培力大??；（2）當R2＝5Ω時，金屬棒受到的摩擦力大?。唬?）若磁場方向變?yōu)榇怪毙泵嫦蛏?，大小不變，為了使金屬棒保持靜止，滑動變阻器R2應(yīng)在什么范圍內(nèi)調(diào)節(jié)？43．（2021春?鄒城市期中）兩根平行、光滑的傾斜金屬導軌相距L＝0.2m，與水平面間的夾角為θ＝37o，有一根質(zhì)量為m＝0.2kg的金屬桿ab垂直導軌搭在導軌上，勻強磁場與導軌平面垂直。當桿中通以從b到a的電流I＝5A時，桿可靜止在斜面上，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。（1）求勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的方向和大?。唬?）若保持其他條件不變，只是突然把磁場方向改為豎直向上，此時施加一個平行于導軌方向的外力F，使金屬桿仍保持靜止狀態(tài)，求作用在金屬桿上的外力F的方向和大小。44．（2021春?裕安區(qū)校級月考）如圖，兩根平行的光滑的銅桿與水平面的夾角為θ＝45°，其上端與電源和滑動變阻器相連，處于豎直向下的勻強磁場中，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，當電流表的讀數(shù)I＝2.5A時，橫放在銅桿上的鋁棒恰好靜止，鋁棒的質(zhì)量M＝0.2kg，兩桿的間距L＝0.4m，求磁感應(yīng)強度B是多少？（g取10m/s2）45．（2021?順義區(qū)二模）利用超導體可以實現(xiàn)磁懸浮如圖甲是超導磁懸浮的示意圖。在水平桌面上有一個周長為L的超導圓環(huán)，將一塊永磁鐵沿圓環(huán)中心軸線從圓環(huán)的正上方緩慢向下移動，由于超導圓環(huán)與永磁鐵之間有排斥力，結(jié)果永磁鐵能夠懸浮在超導圓環(huán)的正上方h1高處。（1）從上向下看試判斷超導圓環(huán)中的電流方向；（2）若此時超導圓環(huán)中的電流強度為I1，圓環(huán)所處位置的磁感應(yīng)強度為B1，磁場方向與水平方向的夾角為θ1，求超導圓環(huán)所受的安培力F；（3）在接下來的幾周時間內(nèi)，發(fā)現(xiàn)永磁鐵在緩慢下移。經(jīng)過較長時間t0后，永磁鐵的平衡位置變?yōu)殡x桌面h2高處。有一種觀點認為超導體也有很微小的電阻率，只是現(xiàn)在一般儀器無法直接測得超導圓環(huán)內(nèi)電流的變化造成了永磁鐵下移，若已知永磁鐵在h2高處時，圓環(huán)所處位置的磁感應(yīng)強度大小為B2，磁場方向與水平方向的夾角為θ2，永磁鐵的質(zhì)量為m，重力加速度為g。a．永磁鐵的平衡位置變?yōu)殡x桌面h2高處時，求超導圓環(huán)內(nèi)的電流強度I2；b．若超導圓環(huán)中的電流強度的平方隨時間變化的圖像如圖乙所示，且超導圓環(huán)的橫截面積為S，求該超導圓環(huán)的電阻率ρ。46．（2020秋?珠海期末）如圖所示，水平導軌間距為L＝1m，導軌電阻忽略不計；導體棒ab的質(zhì)量m＝1kg，連入導軌間的電