第1節(jié) 安培力及其應(yīng)用

第1章|

安培力與洛倫茲力第1節(jié)安培力及其應(yīng)用核心素養(yǎng)點(diǎn)擊

物理觀念(1)通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識安培力的方向和大小。(2)了解安培力在生產(chǎn)生活中的運(yùn)用。(3)觀察磁電式電流計(jì)的結(jié)構(gòu)，了解電動機(jī)的構(gòu)造和原理。科學(xué)思維(1)會用左手定則判斷安培力的方向。(2)經(jīng)歷一般情況下安培力表達(dá)式的得出過程，體會矢量分析的方法?？茖W(xué)探究能分析物理現(xiàn)象，提出有針對性的物理問題?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任認(rèn)識到電磁技術(shù)的應(yīng)用對人類生活的影響。一、安培力1．填一填(1)定義：

對通電導(dǎo)線的作用力。(2)

方向判斷：

定則。

如圖所示，伸開左手，拇指與其余四指

，且都與手掌處于同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過

，四指指向

的方向，此時(shí)，拇指所指的方向即為安培力的方向。(3)大?。篎＝

。(4)公式的適用條件①通電導(dǎo)線與磁場方向

。②

或非勻強(qiáng)磁場中很短的通電直導(dǎo)線。磁場左手垂直手心電流IlB垂直勻強(qiáng)磁場2．判一判(1)通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力為零，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零。

()(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與安培力的方向垂直。

()(3)通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力F一定等于IlB。

(

)××√3．想一想

如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會通過磁場發(fā)生相互作用，在什么情況下兩條直導(dǎo)線相互吸引，什么情況下兩條直導(dǎo)線相互排斥？提示：每一條通電直導(dǎo)線均處在另一直導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場中，根據(jù)安培定則可判斷出通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的方向，再根據(jù)左手定則可判斷出每一條通電直導(dǎo)線所受安培力的方向，由此可知，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。二、安培力的應(yīng)用1．填一填(1)電動機(jī)的構(gòu)造①定子：由兩個(gè)

組成。②轉(zhuǎn)子：

。(2)電動機(jī)的原理：通電的線圈——轉(zhuǎn)子，在定子產(chǎn)生的磁場中受

而運(yùn)動。(3)電動機(jī)的應(yīng)用：生活、生產(chǎn)、建設(shè)、交通、科研、娛樂等一切通過用電獲得

______的設(shè)備、機(jī)器，如電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、電動車、磁盤的驅(qū)動、制冷設(shè)備的壓縮機(jī)都離不開由

使其轉(zhuǎn)動的電動機(jī)。磁極線圈安培力動力安培力(4)電流計(jì)工作原理：

①構(gòu)造：如圖所示，圓柱形鐵芯固定于

間，鐵芯外面套有纏繞著線圈并可轉(zhuǎn)動的鋁框，鋁框的轉(zhuǎn)軸上裝有指針和游絲。②原理：當(dāng)被測電流通入線圈時(shí)，線圈受安培力作用而轉(zhuǎn)動，使游絲扭轉(zhuǎn)形變，從而對線圈的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生阻礙。當(dāng)安培力的作用與游絲形變產(chǎn)生的阻礙達(dá)到平衡時(shí)，指針便停留在某一刻度。______越大，安培力越大，

越大。電流指針偏轉(zhuǎn)角度U形磁鐵兩極2．判一判(1)安培力可以使電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來。

()(2)電流計(jì)通過指針偏轉(zhuǎn)的角度便可知道電流的大小。

(

)(3)電流計(jì)偏轉(zhuǎn)線圈所處的磁場為勻強(qiáng)磁場。

()√√×3．選一選所謂電流表的靈敏度，是指在通入相同電流的情況下，指針偏轉(zhuǎn)角度的大小。偏轉(zhuǎn)角度越大，靈敏度越高。下列關(guān)于提高磁電式電流表靈敏度的方法不正確的是(

)A．增強(qiáng)永久磁鐵的磁性

B．增大螺旋彈簧的勁度系數(shù)C．增大線圈與鐵芯軸線平行的邊的長度 D．增加線圈的匝數(shù)解析：通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時(shí)，螺旋彈簧變形，反抗線圈轉(zhuǎn)動。電流越大，安培力越大，螺旋彈簧的形變越大。要提高電流表的靈敏度，就要在通入相同的電流時(shí)，讓指針的偏轉(zhuǎn)角度增大。所以要減小螺旋彈簧的勁度系數(shù)，同時(shí)使安培力變大，即增強(qiáng)永久磁鐵的磁性、增大線圈與鐵芯軸線平行的邊的長度和增加線圈的匝數(shù),故A、C、D正確，B錯誤。答案：B探究(一)

左手定則的應(yīng)用[問題驅(qū)動]如果磁場和電流的方向如圖所示，試判斷導(dǎo)體棒所受安培力的方向？提示：

如圖所示可將磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為B1、B2兩個(gè)分量：平行于導(dǎo)線的分量B2不對通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由B1決定，根據(jù)左手定則可判斷，導(dǎo)體棒所受安培力的方向垂直B、I所在平面向外。

[重難釋解]1．安培力方向的特點(diǎn)(1)當(dāng)電流方向跟磁場方向垂直時(shí)，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(shí)，磁感線從掌心垂直進(jìn)入，拇指、其余四指和磁感線三者兩兩垂直。(2)當(dāng)電流方向跟磁場方向不垂直時(shí)，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(shí)，拇指與四指、拇指與磁感線均垂直，但磁感線與四指不垂直。2．安培定則與左手定則對比理解

安培定則左手定則用途判斷電流產(chǎn)生的磁場方向判斷電流在磁場中的受力方向因果關(guān)系電流是因，磁場是果電流和磁場都是因，安培力是果結(jié)論判斷安培力的方向不是用安培定則，而是用左手定則

在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)A、B、C處，各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中均通有大小相等的恒定電流，方向如圖所示。過C點(diǎn)的導(dǎo)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[解析]

根據(jù)通電直導(dǎo)線中電流相互作用的規(guī)律可知A處導(dǎo)線與C處導(dǎo)線相互吸引，B處導(dǎo)線與C處導(dǎo)線也相互吸引，且安培力大小相等，所以C處導(dǎo)線所受的合力方向一定指向左邊且與AB邊垂直，選項(xiàng)C正確。[答案]

C安培力方向的判斷技巧(1)安培定則與左手定則的選取原則(2)兩平行通電直導(dǎo)線的相互作用規(guī)律：同向電流互相吸引，反向電流互相排斥。[素養(yǎng)訓(xùn)練]1.

如圖所示是濟(jì)南某地標(biāo)性建筑，高度為303米，高聳的尖頂實(shí)質(zhì)

是避雷針，當(dāng)帶有負(fù)電的烏云經(jīng)過避雷針上方時(shí)，避雷針開始

放電形成瞬間電流，烏云所帶負(fù)電荷通過避雷針導(dǎo)入大地。則

地磁場對避雷針的作用力的方向?yàn)?/p>

(

)A．正東 B．正西C．正南

D．正北解析：當(dāng)帶有負(fù)電的烏云經(jīng)過避雷針上方時(shí)，避雷針開始放電形成瞬間電流，負(fù)電荷從上而下通過雷針，所以電流的方向?yàn)閺南露?，地磁場的方向從南向北，根?jù)左手定則，安培力的方向向西，故B正確，A、C、D錯誤。答案：B

2.

截面為正方形的絕緣彈性長管中心有一固定長直

導(dǎo)線，長管外表面固定著對稱分布的四根平行長直導(dǎo)線。若中心直導(dǎo)線通入電流I1，四根平行直導(dǎo)線均通入電流I2，I1?I2，電流方向如圖所示，下列截面圖中可能正確表示通電后長管發(fā)生形變的是

(

)解析：因I1?I2，則可不考慮四個(gè)邊上的直導(dǎo)線之間的相互作用；根據(jù)兩通電直導(dǎo)線間的安培力作用滿足“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”，則正方形左右兩側(cè)的直導(dǎo)線I2要受到I1吸引的安培力，形成凹形，正方形上下兩邊的直導(dǎo)線I2要受到I1排斥的安培力，形成凸形，故變形后的形狀如選項(xiàng)C所示。答案：C

3．畫出下圖中通電導(dǎo)體棒所受的安培力的方向。解析：題中A、B、C給出的立體圖，如果直接把通電導(dǎo)體棒受到的安培力畫在立體圖上則較為抽象。為了直觀，一般都畫成平面圖。對A、B、C中的各圖從外向內(nèi)看的正視平面圖如圖所示(此時(shí)通電導(dǎo)體棒是一個(gè)橫截面圖)。答案：見解析圖探究(二)

安培力的計(jì)算[問題驅(qū)動]如圖所示，將長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等，夾角為60°的“V”形，并置于圖示的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流I時(shí)，該通電導(dǎo)線受到的安培力大小是2BIl嗎？提示：不是2BIl，有效長度為l，所以F＝BIl。

[重難釋解]1．安培力大小計(jì)算的三種情況

同一通電導(dǎo)線，按不同方式放在同一磁場中，受到的安培力情況不同，如圖所示。(1)如圖甲，通電導(dǎo)線與磁場方向垂直，此時(shí)所受安培力最大，F(xiàn)＝IlB。(2)如圖乙，通電導(dǎo)線與磁場方向平行，此時(shí)所受安培力最小，F(xiàn)＝0。(3)如圖丙，通電導(dǎo)線與磁場方向成θ角，此時(shí)可以分解磁感應(yīng)強(qiáng)度，如圖丁所示，于是所受安培力大小為F＝IlBsinθ，這也是一般情況下通電導(dǎo)線所受安培力的表達(dá)式。2．對安培力的幾點(diǎn)說明(1)F＝IlBsinθ適用于勻強(qiáng)磁場中的通電直導(dǎo)線，求彎曲導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中所受安培力時(shí)，l為有效長度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿l由始端流向末端，如圖所示。

如圖所示，在天花板下用細(xì)線懸掛一半徑為R的金屬圓環(huán)，圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)，圓環(huán)一部分處在垂直于環(huán)面的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的水平勻強(qiáng)磁場中，環(huán)與磁場邊界交點(diǎn)A、B與圓心O連線的夾角為120°，此時(shí)懸線的拉力為F。若圓環(huán)通電，使懸線的拉力剛好為零，則環(huán)中電流的大小和方向是

(

)[答案]

A計(jì)算安培力時(shí)的注意要點(diǎn)(1)公式F＝IlBsinθ中θ是B和I方向的夾角，不能盲目應(yīng)用題目中所給的夾角，要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。(2)公式F＝IlBsinθ中的lsinθ可以理解為l在垂直于磁場方向上的“有效長度”。(3)公式F＝IlBsinθ適用于電流處于勻強(qiáng)磁場中計(jì)算安培力的情況。[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．一段通電直導(dǎo)線垂直于磁場方向放入勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線中的電流

方向由上而下，如圖所示。在導(dǎo)線繞其中心點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動180°的

過程中，導(dǎo)線受到的安培力

(

)A．大小不變，方向不變B．大小由最大減小到零再增至最大，方向時(shí)刻改變C．大小由最大減小到零再增至最大，方向不變D．大小由最大減小到零再增至最大，方向由垂直紙面向外變?yōu)榇怪奔埫嫦蚶锝馕觯焊鶕?jù)安培力公式F＝IlBsinθ，導(dǎo)線轉(zhuǎn)動前，電流方向與磁場方向垂直，θ＝90°；當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度θ后，電流方向與磁場方向不再垂直，安培力變??；當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90°時(shí)，電流方向與磁場方向平行，安培力為零。根據(jù)左手定則判斷知，導(dǎo)線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動0～90°過程中，安培力的方向始終垂直紙面向外；在導(dǎo)線再繼續(xù)轉(zhuǎn)動90°過程中，安培力由零增至最大，方向始終垂直紙面向里，選項(xiàng)D正確。答案：D

2．(2021·廣州大學(xué)附屬中學(xué)模擬)如圖所示，在與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻

強(qiáng)磁場垂直的平面內(nèi)，有一根長為s的導(dǎo)線，導(dǎo)線的兩端點(diǎn)間的距

離為d，導(dǎo)線中通過的電流為I，則下列有關(guān)導(dǎo)線所受安培力的大小和方向的表述正確的是

(

)A．大小為BIs，方向沿ab指向bB．大小為BIs，方向垂直于abC．大小為BId，方向沿ab指向aD．大小為BId，方向垂直于ab解析：把導(dǎo)線ab等效成直導(dǎo)線，則等效長度為d，故安培力大小為F＝BId，根據(jù)左手定則可知，方向垂直于ab，故D正確。答案：D

3．(多選)如圖所示，有兩根用超導(dǎo)材料制成的長直平行細(xì)導(dǎo)線a、b，分別通以80A和100A流向相同的電流，兩導(dǎo)線構(gòu)成的平面內(nèi)有一點(diǎn)p，到兩導(dǎo)線的距離相等。下列說法正確的是

(

)A．兩導(dǎo)線受到的安培力Fb＝125FaB．導(dǎo)線所受的安培力可以用F＝ILB計(jì)算C．移走導(dǎo)線b前后，p點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向改變D．在離兩導(dǎo)線所在的平面有一定距離的有限空間內(nèi)，不存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置解析：兩導(dǎo)線受到的安培力是相互作用力，大小相等，故A錯誤；導(dǎo)線所受的安培力可以用F＝ILB計(jì)算，因?yàn)榇艌雠c導(dǎo)線垂直，故B正確；移走導(dǎo)線b前，b的電流較大，則p點(diǎn)磁場方向與導(dǎo)線b產(chǎn)生磁場方向同向，方向垂直紙面向里，移走導(dǎo)線b后，p點(diǎn)磁場方向與導(dǎo)線a產(chǎn)生磁場方向相同，方向垂直紙面向外，故C正確；在離兩導(dǎo)線所在的平面有一定距離的有限空間內(nèi)，兩導(dǎo)線在任意點(diǎn)產(chǎn)生的磁場均不在同一條直線上，故不存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置，故D正確。答案：BCD探究(三)

安培力作用下通電導(dǎo)線運(yùn)動的分析[問題驅(qū)動]

如果將一根柔軟的彈簧懸掛起來，使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸。討論：(1)通電后，你會觀察到什么現(xiàn)象？(2)為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？提示：(1)彈簧上下振動，電路交替通斷。(2)通電時(shí)，彈簧各相鄰線圈通有同向電流，線圈相互吸引，彈簧收縮；由于彈簧收縮，電路斷開，相互吸引力消失，由于彈簧自重，回落至與水銀接觸，電路又接通。這個(gè)過程反復(fù)進(jìn)行，使得彈簧上下振動，電路交替通斷。

[重難釋解]不管是電流還是磁體，對通電導(dǎo)線的作用都是通過磁場來實(shí)現(xiàn)的，因此必須要清楚導(dǎo)線所在位置的磁場分布情況，然后結(jié)合左手定則準(zhǔn)確判斷導(dǎo)線的受力情況或?qū)⒁l(fā)生的運(yùn)動，在實(shí)際操作過程中，往往采用以下幾種方法：電流元法把整段導(dǎo)線分為多段電流元，先用左手定則判斷每段電流元受力的方向，然后判斷整段導(dǎo)線所受合力的方向，從而確定導(dǎo)線運(yùn)動方向等效法環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個(gè)環(huán)形電流，反過來的等效也成立特殊位置法通過轉(zhuǎn)動通電導(dǎo)線到某個(gè)便于分析的特殊位置，然后判斷其所受安培力的方向，從而確定其運(yùn)動方向結(jié)論法兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的反作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動方向續(xù)表

如圖所示，將通電直導(dǎo)線AB用絲線懸掛在電磁鐵的正上方，直導(dǎo)線可自由轉(zhuǎn)動，則接通開關(guān)K的瞬間

(

)A．A端向上運(yùn)動，B端向下運(yùn)動，懸線張力不變B．A端向下運(yùn)動，B端向上運(yùn)動，懸線張力不變C．A端向紙外運(yùn)動，B端向紙內(nèi)運(yùn)動，懸線張力變小D．A端向紙內(nèi)運(yùn)動，B端向紙外運(yùn)動，懸線張力變大[解析]

當(dāng)開關(guān)K接通時(shí)，根據(jù)安培定則知電磁鐵附近磁感線的分布如圖所示，由左手定則知通電直導(dǎo)線此時(shí)A端受力指向紙內(nèi)，B端受力指向紙外，故導(dǎo)線將轉(zhuǎn)動，由特殊位置法知當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)到與磁感線垂直時(shí)，整根導(dǎo)線受到的磁場力方向豎直向下，故懸線張力變大，D正確[答案]

D判斷安培力作用下通電導(dǎo)線的運(yùn)動方向的思路(1)首先應(yīng)畫出通電導(dǎo)線所在位置的磁感線方向。(2)根據(jù)左手定則確定通電導(dǎo)線所受安培力的方向。(3)由通電導(dǎo)線的受力情況判斷通電導(dǎo)線的運(yùn)動方向。

[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．用兩根細(xì)線把兩個(gè)完全相同的圓形導(dǎo)線環(huán)懸掛起來，讓二者等高平行放

置，如圖所示，當(dāng)兩導(dǎo)線環(huán)中通入方向相同的電流I1、I2時(shí)，則有

(

)A．兩導(dǎo)線環(huán)相互吸引B．兩導(dǎo)線環(huán)相互排斥C．兩導(dǎo)線環(huán)無相互作用力D．兩導(dǎo)線環(huán)先吸引后排斥解析：通電的導(dǎo)線環(huán)周圍能夠產(chǎn)生磁場，磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用。由于兩導(dǎo)線環(huán)中通入的電流方向相同，二者同位置處的電流方向完全相同，相當(dāng)于通入同向電流的直導(dǎo)線，據(jù)同向電流相互吸引的規(guī)律，知兩導(dǎo)線環(huán)應(yīng)相互吸引，故A正確。答案：A

2．如圖所示，用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)導(dǎo)線框，導(dǎo)線框是由兩個(gè)同心半圓弧

導(dǎo)線和直導(dǎo)線ab、cd連接而成的閉合回路，ab、cd段在同一條水平直線

上，導(dǎo)線框中通有圖示方向的電流，處于靜止?fàn)顟B(tài)。半圓弧導(dǎo)線的圓心處沿垂直于導(dǎo)線框平面的方向放置一根長直導(dǎo)線P。當(dāng)P中通以方向向外的電流時(shí)

(

)A．導(dǎo)線框?qū)⑾蜃髷[動B．導(dǎo)線框?qū)⑾蛴覕[動C．從上往下看，導(dǎo)線框?qū)㈨槙r(shí)針轉(zhuǎn)動D．從上往下看，導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動解析：由安培定則判斷出通電導(dǎo)線P在ab處的磁場方向向下，在cd處的磁場方向向上，根據(jù)左手定則可知，ab受到的安培力向外，cd受到的安培力向里，從上往下看，導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動。答案：D

3．

如圖所示，一重為G1的通電圓環(huán)置于水平桌面上，圓環(huán)中電流

方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從上往下看)，在圓環(huán)的正上方用輕繩懸掛一

條形磁鐵，磁鐵的中心軸線通過圓環(huán)中心，磁鐵的上端為N極，

下端為S極，磁鐵自身的重力為G2。則關(guān)于圓環(huán)對桌面的壓力F和磁鐵對輕繩的拉力F′的大小，下列關(guān)系中正確的是

(

)A．F＞G1，F(xiàn)′＞G2

B．F＜G1，F(xiàn)′＞G2C．F＜G1，F(xiàn)′＜G2 D．F＞G1，F(xiàn)′＜G2解析：順時(shí)針方向的環(huán)形電流可以等效為一個(gè)豎直放置的小磁針，由安培定則可知，該小磁針的N極向下，S極向上，故與磁鐵之間的相互作用力為斥力，所以圓環(huán)對桌面的壓力F大于圓環(huán)的重力G1，磁鐵對輕繩的拉力F′小于磁鐵的重力G2，選項(xiàng)D正確。答案：D探究(四)

安培力綜合問題分析[重難釋解]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，磁場方向、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(shí)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。3．在剖面圖中，垂直剖面方向的電流可用“?”或“⊙”表示，垂直剖面方向的磁場可用“×”或“·”表示，但垂直剖面方向的力不能用“×”或“·”表示。

如圖所示，在傾角為α＝30°的斜面上，固定一寬l＝0.25m的平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動變阻器R。電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝1Ω，一質(zhì)量m＝20g的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.80T、垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場中(導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì))。金屬導(dǎo)軌是光滑的，g取10m/s2，要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止，求：(1)金屬棒所受到的安培力大小。(2)滑動變阻器R接入電路中的阻值。[答案]

(1)0.1N

(2)23Ω[遷移·發(fā)散](1)保持[典例激活4]其他條件不變，并且已知R＝23Ω，若裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，要使金屬棒在斜面導(dǎo)軌上保持靜止，則磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為多大？(2)保持[典例激活4]其他條件不變，并且已知R＝23Ω，若使金屬棒在斜面導(dǎo)軌上保持靜止且對斜面導(dǎo)軌的壓力恰好為0，則所加的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？方向如何？(1)必須先將立體圖轉(zhuǎn)換為平面圖，然后對物體進(jìn)行受力分析，要注意安培力方向的確定，最后根據(jù)平衡條件或物體的運(yùn)動狀態(tài)列出方程。(2)注意靜摩擦力可以有不同的方向，因而求解結(jié)果是一個(gè)范圍。答案：A

2．如圖所示，光滑的平行導(dǎo)軌傾角為θ，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁

場中，導(dǎo)軌中接入電動勢為E、內(nèi)阻為r的直流電源。電路中有一阻

值為R的電阻，其余電阻不計(jì)，將質(zhì)量為m、長度為l的導(dǎo)體棒由靜止

釋放，求導(dǎo)體棒在釋放瞬間的加速度的大小。一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維1．如圖所示，某興

趣小組制作了一個(gè)簡易電動機(jī)，此裝置中的銅線框

能在豎直平面內(nèi)在磁場作用下從靜止開始以虛線OO′為中心軸轉(zhuǎn)動

起來，那么

(

)A．若磁鐵上方為N極，從上往下看，銅線框?qū)㈨槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)B．若磁鐵上方為S極，從上往下看，銅線框?qū)㈨槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)C．不管磁鐵上方為N極還是S極，從上往下看，銅線框都將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)D．在銅線框加速轉(zhuǎn)動過程中，電池的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為銅線框的動能解析：若磁鐵上方為N極，銅線框左邊的電流方向是向下的，磁場方向是向左的，根據(jù)左手定則可知，安培力方向是向內(nèi)的；銅線框右邊的電流方向也是向下的，磁場方向是向右的，根據(jù)左手定則可知，安培力方向是向外的，故從上往下看，銅線框?qū)㈨槙r(shí)針轉(zhuǎn)動，同理可判斷，若磁鐵上方為S極，從上往下看，銅線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動，故A正確，B、C錯誤。在銅線框加速轉(zhuǎn)動過程中，電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為銅線框的動能和電路中的焦耳熱，故D錯誤。答案：A

2．(2022·湖南高考)如圖(a)，直導(dǎo)線MN被兩等長且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸OO′上，其所在區(qū)域存在方向垂直指向OO′的磁場，與OO′距離相等位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且不隨時(shí)間變化，其截面圖如圖(b)所示。導(dǎo)線通以電流I，靜止后，懸線偏離豎