2025人教版物理重難點-選擇性必修二專題1.1 安培力作用下的平衡問題-（人教版2019選擇性必修第二冊）（含答案）

2025人教版物理重難點-選擇性必修二專題1.1安培力作用下的平衡問題-（人教版2019選擇性必修第二冊）（含答案）專題1.1安培力作用下的平衡問題【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1安培力的大小計算、方向判斷】 【題型2安培力合成問題】 【題型3安培力作用下的共線力靜態(tài)平衡問題】 【題型4安培力作用下的不共線力靜態(tài)平衡問題】 【題型5安培力作用下的動態(tài)平衡問題】 【題型6聯(lián)系實際問題】 【題型7安培力作用下的臨界問題】 【題型1安培力的大小計算、方向判斷】【例1】關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強磁場中所受的安培力，下列說法正確的是()A．安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線B．安培力的方向總是垂直于磁場的方向C．安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)D．將直導(dǎo)線從中點折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话搿咀兪?-1】一根容易發(fā)生形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定。導(dǎo)線中通有電流，方向如圖中箭頭所示。當沒有磁場時，導(dǎo)線呈伸直狀態(tài)；當分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強磁場時，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個圖示正確的是()【變式1-2】如圖甲所示，斜面固定在水平面上，一通電導(dǎo)體棒ab置于斜面上且與底邊平行。整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，導(dǎo)體棒ab所受的安培力為F；若僅將導(dǎo)體棒ab從中點處折成相互垂直的兩段，且端點a、b連線仍與斜面底邊平行，如圖乙所示，則此時導(dǎo)體棒ab所受的安培力為()A．FB.eq\f(1,2)FC.eq\r(2)FD.eq\f(\r(2),2)F【變式1-3】如圖所示，把一根通電的硬直導(dǎo)線ab，用輕繩懸掛在通電螺線管正上方，直導(dǎo)線中的電流方向由a向b。閉合開關(guān)S瞬間，導(dǎo)線a端所受安培力的方向是()A．向上B．向下C．垂直紙面向外D．垂直紙面向里【題型2安培力合成問題】【例2】[多選]在同一平面內(nèi)有①、②、③三根等間距平行放置的長直導(dǎo)線，通入的電流強度分別為1A、2A、1A，②的電流方向為c→d且受到安培力的合力方向水平向右，則()A．①的電流方向為a→bB．③的電流方向為e→fC．①受到安培力的合力方向水平向左D．③受到安培力的合力方向水平向左【變式2-1】如圖所示，在平面直角坐標系的第一象限分布著非勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，沿y軸方向磁場分布是不變的，沿x軸方向磁感應(yīng)強度與x滿足關(guān)系B＝kx，其中k是一恒定的正數(shù)，由粗細均勻的同種規(guī)格導(dǎo)線制成的正方形線框ADCB邊長為a，A處有一極小開口AE，整個線框放在磁場中，且AD邊與y軸平行，AD邊與y軸距離為a，線框A、E兩點與一電源相連，穩(wěn)定時流入線框的電流為I，關(guān)于線框受到的安培力情況，下列說法正確的是()A．整個線框受到的合力方向與BD連線垂直B．整個線框沿y軸方向所受合力為0C．整個線框在x軸方向所受合力為eq\f(1,4)ka2I，沿x軸正向D．整個線框在x軸方向所受合力為eq\f(3,4)ka2I，沿x軸正向【變式2-2】如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強度方向垂直，線框頂點M、N與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為()A．2FB．1.5FC．0.5F D．0【變式2-3】如圖所示，兩根長為L的平行直導(dǎo)線P、Q固定在水平面上，整個空間存在豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。當導(dǎo)線中通入圖中所示方向相反、大小相等的電流I時，兩導(dǎo)線所受安培力均為零?，F(xiàn)將導(dǎo)線Q中的電流反向，大小不變，導(dǎo)線P受到的安培力為()A．BILB．2BILC．3BIL D．4BIL【題型3安培力作用下的共線力靜態(tài)平衡問題】【例3】如圖所示，兩根相同的豎直懸掛的彈簧，上端固定，下端連接一質(zhì)量為40g的金屬導(dǎo)體棒。部分導(dǎo)體棒處于邊界寬度為d＝10cm的有界勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面向里。導(dǎo)體棒通入4A的電流后靜止時，彈簧伸長量是未通電時的1.5倍。若彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，導(dǎo)體棒一直保持水平，則磁感應(yīng)強度B的大小為(取重力加速度g＝10m/s2)()A．0.25TB．0.5TC．0.75T D．0.83T【變式3-1】如圖，力傳感器固定在天花板上，邊長為L的正方形勻質(zhì)導(dǎo)線框abcd用不可伸長的輕質(zhì)絕緣細線懸掛于力傳感器的測力端，導(dǎo)線框與磁感應(yīng)強度方向垂直，線框的bcd部分處于勻強磁場中，b、d兩點位于勻強磁場的水平邊界線上。若在導(dǎo)線框中通以大小為I、方向如圖所示的恒定電流，導(dǎo)線框處于靜止狀態(tài)時，力傳感器的示數(shù)為F1，只改變電流方向，其它條件不變，力傳感器的示數(shù)為F2，該勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為()A.eq\f(F2－F1,4IL) B.eq\f(F1－F2,4IL)C.eq\f(\r(2)F2－F1,4IL) D.eq\f(\r(2)F1－F2,4IL)【變式3-2】如圖所示，厚度均勻的木板放在水平地面上，木板上放置兩個相同的條形磁鐵，兩磁鐵N極正對。在兩磁鐵豎直對稱軸上的C點固定一垂直于紙面的長直導(dǎo)線，并通以垂直紙面向里的恒定電流，木板和磁鐵處于靜止狀態(tài)，設(shè)兩磁鐵和木板的總重力為G，則()A．導(dǎo)線受到的安培力水平向左B．導(dǎo)線受到的安培力豎直向上C．木板對地面的壓力小于GD．木板受到地面的摩擦力水平向右【變式3-3】在光滑桌面上將長為πL的軟導(dǎo)線兩端固定，固定點的距離為2L，導(dǎo)線通有電流I，處于磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中，導(dǎo)線中的張力為()A．BIL B．2BILC．πBIL D．2πBIL【題型4安培力作用下的不共線力靜態(tài)平衡問題】【例4】如圖所示，兩平行的粗糙金屬導(dǎo)軌水平固定在勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)軌寬度為L，一端與電源連接．一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于平行導(dǎo)軌放置并接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(\r(3),3)，在安培力的作用下，金屬棒以v0的速度向右勻速運動，通過改變磁感應(yīng)強度的方向，可使流過導(dǎo)體棒的電流最小，此時磁感應(yīng)強度的方向與豎直方向的夾角為()A．37°B．30°C．45°D．60°【變式4-1】(多選)如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，放置一根長為L，質(zhì)量為m，通電電流為I的導(dǎo)線，若使導(dǎo)線靜止，應(yīng)該在斜面上施加勻強磁場B的大小和方向為()A．B＝eq\f(mgsinα,IL)，方向垂直于斜面向下B．B＝eq\f(mgsinα,IL)，方向垂直于斜面向上C．B＝eq\f(mgtanα,IL)，方向豎直向下D．B＝eq\f(mgtanα,IL)，方向水平向右【變式4-2】(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的通電導(dǎo)體棒ab置于傾角為θ的粗糙導(dǎo)軌上，在圖所加各種大小相同方向不同的勻強磁場中，導(dǎo)體棒ab均靜止，則下列判斷正確的是()A.四種情況導(dǎo)體受到的安培力大小相等B.A中導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零C.B中導(dǎo)體棒ab可能是二力平衡D.C、D中導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零【變式4-3】如圖所示，電源電動勢為3V，內(nèi)阻不計，兩個不計電阻的金屬圓環(huán)表面光滑，豎直懸掛在等長的細線上，金屬環(huán)面平行，相距1m，兩環(huán)分別與電源正負極相連?，F(xiàn)將一質(zhì)量為0.06kg、電阻為1.5Ω的導(dǎo)體棒輕放在環(huán)上，導(dǎo)體棒與環(huán)有良好電接觸。兩環(huán)之間有方向豎直向上、磁感應(yīng)強度為0.4T的勻強磁場。當開關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒上滑到某位置靜止不動，試求在此位置上棒對每一個環(huán)的壓力為多少？若已知環(huán)半徑為0.5m，此位置與環(huán)底的高度差是多少？【題型5安培力作用下的動態(tài)平衡問題】【例5】一通電直導(dǎo)體棒用兩根絕緣輕質(zhì)細線懸掛在天花板上，靜止在水平位置(如正面圖)。現(xiàn)在通電導(dǎo)體棒所處位置加上勻強磁場，使導(dǎo)體棒能夠靜止在偏離豎直方向θ角(如側(cè)面圖)的位置。如果所加磁場的強弱不同，則磁場方向的范圍是(以下選項中各圖均是在側(cè)面圖的平面內(nèi)畫出的，磁感應(yīng)強度的大小未按比例畫)()【變式5-1】如圖甲所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間的距離為L，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角為θ，導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，其質(zhì)量為m，長度為L，通過的電流為I，重力加速度為g。(1)沿棒ab中電流方向觀察，側(cè)視圖如圖乙所示，為使導(dǎo)體棒ab保持靜止，需加一勻強磁場，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，求磁感應(yīng)強度B1的大?。?2)若(1)中磁場方向改為豎直向上，如圖丙所示，求磁感應(yīng)強度B2的大??；(3)若只改變磁場，且磁場的方向始終在與棒ab垂直的平面內(nèi)，欲使導(dǎo)體棒ab保持靜止，求磁場方向變化的最大范圍?！咀兪?-2】(多選)如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，當通以圖示方向電流I時，欲使導(dǎo)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方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，下列說法中正確的是()A．此過程中磁感應(yīng)強度B逐漸增大B．此過程中磁感應(yīng)強度B先減小后增大C．此過程中磁感應(yīng)強度B的最小值為eq\f(mgsinα,IL)D．此過程中磁感應(yīng)強度B的最大值為eq\f(mgtanα,IL)【變式5-3】如圖所示，金屬MN兩端由等長的輕質(zhì)細線水平懸掛，處于豎直向上的勻強磁場中，棒中通以由M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ。如果僅改變下列某一個條件，θ角的相應(yīng)變化情況是()A.棒中的電流變大，θ角變大B.兩懸線等長變短，θ角變小C.金屬棒質(zhì)量變大，θ角變大D.磁感應(yīng)強度變大，θ角變小【題型6聯(lián)系實際問題】【例6】如圖所示為電流天平，可以用來測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度，它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈的水平邊長為L，處于勻強磁場內(nèi)，勻強磁場的方向與線圈平面垂直。當線圈中通過電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達到平衡，然后使電流反向，大小不變，這時需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再次達到新的平衡。(1)若線圈串聯(lián)一個電阻R連接到電壓為U的穩(wěn)定電源上，已知線圈電阻為r，當線圈中通過電流I時，請用題給的物理量符號表示出電阻R的大小。(2)請用重力加速度g和n、m、L、I導(dǎo)出B的表達式?！咀兪?-1】如圖所示為一種新型的電磁船的俯視圖，MN、PQ為固定在船上的豎直平行金屬板，直流電源接在M、P之間，船上裝有產(chǎn)生強磁場的裝置，可在兩平行金屬板間海水中的虛線框內(nèi)產(chǎn)生強磁場。閉合開關(guān)S后，電流通過海水從N流向Q，若船受到海水的反沖向左運動，虛線框中的磁場方向應(yīng)該()A．豎直向下 B．豎直向上C．水平向左 D．水平向右【變式6-2】電流天平是一種測量磁場力的裝置，如圖所示，兩相距很近的通電平行線圈Ⅰ和Ⅱ，線圈Ⅰ固定，線圈Ⅱ置于天平托盤上。當兩線圈均無電流通過時，天平示數(shù)恰好為零。下列說法正確的是()A．當天平示數(shù)為負時，兩線圈電流方向相同B．當天平示數(shù)為正時，兩線圈電流方向相同C．線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力大于線圈Ⅱ?qū)€圈Ⅰ的作用力D．線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力與托盤對線圈Ⅱ的作用力是一對相互作用力【變式6-3】依據(jù)如圖所示的“處在磁場中的通電金屬棒在導(dǎo)軌上運動”這一實驗現(xiàn)象及相應(yīng)規(guī)律設(shè)計的家用電器是()A.電熱水壺 B.電飯鍋C.電風扇 D.電熨斗【題型7安培力作用下的臨界問題】【例7】如圖所示，光滑導(dǎo)軌與水平面成α角，導(dǎo)軌寬為L。勻強磁場磁感應(yīng)強度為B。金屬桿質(zhì)量為m，水平放在導(dǎo)軌上。當回路總電流為I1時，金屬桿正好能靜止。求：(1)B至少多大？這時B的方向如何？(2)若保持B的大小不變而將B的方向改為豎直向上，應(yīng)把回路總電流I2調(diào)到多大才能使金屬桿保持靜止？【變式7-1】如圖所示，在傾角為θ＝37°的斜面上，固定一寬為L＝1.0m的平行金屬導(dǎo)軌?，F(xiàn)在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量m＝0.4kg、電阻R0＝2.0Ω、長為1.0m的金屬棒ab，它與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5。整個裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為B＝2T的勻強磁場中。導(dǎo)軌所接電源的電動勢為E＝12V，內(nèi)阻r＝1.0Ω，若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，滑動變阻器的阻值符合要求，其他電阻不計，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8?，F(xiàn)要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止不動，求：(1)金屬棒所受安培力的取值范圍；(2)滑動變阻器接入電路中的阻值范圍。【變式7-2】如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌CD、EF間距為L，與電動勢為E0的電源相連，質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置構(gòu)成閉合回路，回路平面與水平面成θ角，回路其余電阻不計。為使ab棒靜止，需在空間施加的勻強磁場磁感應(yīng)強度的最小值及其方向分別為()A.eq\f(mgR,E0L)，水平向右B.eq\f(mgRcosθ,E0L)，垂直于回路平面向上C.eq\f(mgRtanθ,E0L)，豎直向下D.eq\f(mgRsinθ,E0L)，垂直于回路平面向下【變式7-3】如圖所示，用三條細線懸掛的水平圓形線圈共有n匝，線圈由粗細均勻、單位長度的質(zhì)量為2.5g的導(dǎo)線繞制而成，三條細線呈對稱分布，穩(wěn)定時線圈平面水平，在線圈正下方放有一個圓柱形條形磁鐵，磁鐵中軸線OO′垂直于線圈平面且通過其圓心O，測得線圈的導(dǎo)線所在處磁感應(yīng)強度大小為0.5T，方向與豎直線成30°角，要使三條細線上的張力為零，線圈中通過的電流至少為()A.0.1A B.0.2AC.0.05A D.0.01A

參考答案【題型1安培力的大小計算、方向判斷】【例1】關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強磁場中所受的安培力，下列說法正確的是()A．安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線B．安培力的方向總是垂直于磁場的方向C．安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)D．將直導(dǎo)線從中點折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话虢馕觯哼xB根據(jù)左手定則可知，安培力方向與磁場和電流組成的平面垂直，即與電流和磁場方向都垂直，故A錯誤，B正確；磁場與電流不垂直時，安培力的大小為F＝BILsinθ，則安培力的大小與通電導(dǎo)線和磁場方向的夾角有關(guān)，故C錯誤；將直導(dǎo)線在垂直于磁場的方向的平面內(nèi)從中點折成直角，安培力的大小變?yōu)樵瓉淼膃q\f(\r(2),2)，故D錯誤?！咀兪?-1】一根容易發(fā)生形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定。導(dǎo)線中通有電流，方向如圖中箭頭所示。當沒有磁場時，導(dǎo)線呈伸直狀態(tài)；當分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強磁場時，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個圖示正確的是()解析：選D由左手定則可以判斷出，A中導(dǎo)線與磁場方向平行，所受安培力為零，B中導(dǎo)線所受安培力垂直紙面向里，C、D中導(dǎo)線所受安培力水平向右，導(dǎo)線受力以后的彎曲方向應(yīng)與受力方向一致，D正確，A、B、C錯誤?！咀兪?-2】如圖甲所示，斜面固定在水平面上，一通電導(dǎo)體棒ab置于斜面上且與底邊平行。整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，導(dǎo)體棒ab所受的安培力為F；若僅將導(dǎo)體棒ab從中點處折成相互垂直的兩段，且端點a、b連線仍與斜面底邊平行，如圖乙所示，則此時導(dǎo)體棒ab所受的安培力為()A．FB.eq\f(1,2)FC.eq\r(2)FD.eq\f(\r(2),2)F解析：選D設(shè)導(dǎo)體棒ab的長度為L，通過導(dǎo)體棒ab的電流為I，磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)體棒ab受到的安培力F＝BIL；若僅將導(dǎo)體棒ab從中點處折成相互垂直的兩段，導(dǎo)體棒ab的有效長度l＝eq\r(\f(L,2)2＋\f(L,2)2)＝eq\f(\r(2),2)L，導(dǎo)體棒ab所受安培力F′＝BIl＝eq\f(\r(2),2)BIL＝eq\f(\r(2),2)F，故D正確，A、B、C錯誤。【變式1-3】如圖所示，把一根通電的硬直導(dǎo)線ab，用輕繩懸掛在通電螺線管正上方，直導(dǎo)線中的電流方向由a向b。閉合開關(guān)S瞬間，導(dǎo)線a端所受安培力的方向是()A．向上B．向下C．垂直紙面向外D．垂直紙面向里解析：選D根據(jù)右手定則可知，開關(guān)閉合后，縲線管產(chǎn)生的磁極N極在右側(cè)。根據(jù)左手定則可知，a端受力垂直紙面向里，選項D正確?！绢}型2安培力合成問題】【例2】[多選]在同一平面內(nèi)有①、②、③三根等間距平行放置的長直導(dǎo)線，通入的電流強度分別為1A、2A、1A，②的電流方向為c→d且受到安培力的合力方向水平向右，則()A．①的電流方向為a→bB．③的電流方向為e→fC．①受到安培力的合力方向水平向左D．③受到安培力的合力方向水平向左解析：選BCD根據(jù)“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”，因②的電流方向為c→d且受到安培力的合力方向水平向右，可知①的電流方向為b→a，③的電流方向為e→f，選項A錯誤，B正確；①受到②③的排斥力，故安培力的合力方向水平向左，選項C正確；③受到②的吸引力和①的排斥力，因②的吸引力大于①的排斥力，故③受到安培力的合力方向水平向左，選項D正確?！咀兪?-1】如圖所示，在平面直角坐標系的第一象限分布著非勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，沿y軸方向磁場分布是不變的，沿x軸方向磁感應(yīng)強度與x滿足關(guān)系B＝kx，其中k是一恒定的正數(shù)，由粗細均勻的同種規(guī)格導(dǎo)線制成的正方形線框ADCB邊長為a，A處有一極小開口AE，整個線框放在磁場中，且AD邊與y軸平行，AD邊與y軸距離為a，線框A、E兩點與一電源相連，穩(wěn)定時流入線框的電流為I，關(guān)于線框受到的安培力情況，下列說法正確的是()A．整個線框受到的合力方向與BD連線垂直B．整個線框沿y軸方向所受合力為0C．整個線框在x軸方向所受合力為eq\f(1,4)ka2I，沿x軸正向D．整個線框在x軸方向所受合力為eq\f(3,4)ka2I，沿x軸正向解析：選B根據(jù)左手定則可知，DC邊和BE邊受的安培力大小相等，方向相反，AD邊受的安培力水平向左，大小為F1＝BIL＝ka·I·a＝ka2I，CB邊受的安培力水平向右，大小為F2＝B′IL＝k·2a·I·a＝2ka2I，整個線框受的安培力水平向右，大小為F2－F1＝ka2I，A、C、D錯誤，B正確?！咀兪?-2】如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強度方向垂直，線框頂點M、N與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為()A．2FB．1.5FC．0.5F D．0解析：選B設(shè)每根導(dǎo)體棒的電阻為R，長度為L，則電路中上下兩路電阻之比為R1∶R2＝2R∶R＝2∶1，上下兩支路電流之比I1∶I2＝1∶2。如圖所示，由于上路通電的導(dǎo)體棒受安培力的有效長度也為L，根據(jù)安培力計算公式F＝BIL，可知F′∶F＝I1∶I2＝1∶2，得F′＝eq\f(1,2)F，根據(jù)左手定則可知，兩力方向相同，故線框LMN所受的合力大小為F＋F′＝1.5F，B正確?！咀兪?-3】如圖所示，兩根長為L的平行直導(dǎo)線P、Q固定在水平面上，整個空間存在豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。當導(dǎo)線中通入圖中所示方向相反、大小相等的電流I時，兩導(dǎo)線所受安培力均為零?，F(xiàn)將導(dǎo)線Q中的電流反向，大小不變，導(dǎo)線P受到的安培力為()A．BILB．2BILC．3BIL D．4BIL解析：選B導(dǎo)線P所受安培力為零，由安培力公式F＝B合IL可知，P處的磁感應(yīng)強度為零，因此Q在P處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度與勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反，即Q在P處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向豎直向下，大小為B；當Q中的電流反向、大小不變時，由安培定則可知，Q中的電流在P處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小不變，仍為B，方向豎直向上，P處的合磁感應(yīng)強度大小為2B，此時導(dǎo)線P受到的安培力F′＝2BIL，故B正確，A、C、D錯誤。【題型3安培力作用下的共線力靜態(tài)平衡問題】【例3】如圖所示，兩根相同的豎直懸掛的彈簧，上端固定，下端連接一質(zhì)量為40g的金屬導(dǎo)體棒。部分導(dǎo)體棒處于邊界寬度為d＝10cm的有界勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面向里。導(dǎo)體棒通入4A的電流后靜止時，彈簧伸長量是未通電時的1.5倍。若彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，導(dǎo)體棒一直保持水平，則磁感應(yīng)強度B的大小為(取重力加速度g＝10m/s2)()A．0.25TB．0.5TC．0.75T D．0.83T解析：選B未通電時，導(dǎo)體棒的重力與兩彈簧的彈力相等，根據(jù)平衡條件可知mg＝2kx，通電后，通過導(dǎo)體棒的電流方向為從右向左，根據(jù)左手定則可知安培力方向豎直向下，根據(jù)平衡條件可知mg＋BId＝2k×1.5x，兩式相比得eq\f(mg,mg＋BId)＝eq\f(2kx,2k×1.5x)＝eq\f(1,1.5)，解得B＝0.5T，故B正確。【變式3-1】如圖，力傳感器固定在天花板上，邊長為L的正方形勻質(zhì)導(dǎo)線框abcd用不可伸長的輕質(zhì)絕緣細線懸掛于力傳感器的測力端，導(dǎo)線框與磁感應(yīng)強度方向垂直，線框的bcd部分處于勻強磁場中，b、d兩點位于勻強磁場的水平邊界線上。若在導(dǎo)線框中通以大小為I、方向如圖所示的恒定電流，導(dǎo)線框處于靜止狀態(tài)時，力傳感器的示數(shù)為F1，只改變電流方向，其它條件不變，力傳感器的示數(shù)為F2，該勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為()A.eq\f(F2－F1,4IL) B.eq\f(F1－F2,4IL)C.eq\f(\r(2)F2－F1,4IL) D.eq\f(\r(2)F1－F2,4IL)解析：選C線框在磁場中受到安培力的等效長度為bd＝eq\r(2)L，當電流方向為圖示方向時，由左手定則可知導(dǎo)線框受到的安培力豎直向上，大小為F＝eq\r(2)BIL，因此對導(dǎo)線框受力平衡可得F1＋F＝mg，當導(dǎo)線框中的電流反向，則線框所受安培力方向豎直向下，此時有mg＋F＝F2，聯(lián)立可得B＝eq\f(\r(2)F2－F1,4IL)，故C正確?！咀兪?-2】如圖所示，厚度均勻的木板放在水平地面上，木板上放置兩個相同的條形磁鐵，兩磁鐵N極正對。在兩磁鐵豎直對稱軸上的C點固定一垂直于紙面的長直導(dǎo)線，并通以垂直紙面向里的恒定電流，木板和磁鐵處于靜止狀態(tài)，設(shè)兩磁鐵和木板的總重力為G，則()A．導(dǎo)線受到的安培力水平向左B．導(dǎo)線受到的安培力豎直向上C．木板對地面的壓力小于GD．木板受到地面的摩擦力水平向右[解析]根據(jù)條形磁鐵磁場分布和疊加，可知兩條形磁鐵在導(dǎo)線處產(chǎn)生的合磁場豎直向上，根據(jù)左手定則知，長直導(dǎo)線受到的安培力水平向右；木板和磁鐵始終處于靜止狀態(tài)，且豎直方向不受導(dǎo)線的作用力，由于兩條形磁鐵和木板的總重力為G，故木板對地面的壓力等于G；又因長直導(dǎo)線受到的安培力水平向右，根據(jù)牛頓第三定律可知，長直導(dǎo)線對磁鐵的作用力水平向左，所以磁鐵和木板有向左運動的趨勢，故木板受到地面的摩擦力水平向右，故A、B、C錯誤，D正確。[答案]D【變式3-3】在光滑桌面上將長為πL的軟導(dǎo)線兩端固定，固定點的距離為2L，導(dǎo)線通有電流I，處于磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中，導(dǎo)線中的張力為()A．BIL B．2BILC．πBIL D．2πBIL解析：選A從上向下看導(dǎo)線的圖形如圖所示，導(dǎo)線的有效長度為2L，則所受的安培力大小F＝2BIL，設(shè)導(dǎo)線中的張力為T，由平衡知識可知T＝eq\f(F,2)，解得T＝BIL，故A正確，B、C、D錯誤?！绢}型4安培力作用下的不共線力靜態(tài)平衡問題】【例4】如圖所示，兩平行的粗糙金屬導(dǎo)軌水平固定在勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)軌寬度為L，一端與電源連接．一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于平行導(dǎo)軌放置并接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(\r(3),3)，在安培力的作用下，金屬棒以v0的速度向右勻速運動，通過改變磁感應(yīng)強度的方向，可使流過導(dǎo)體棒的電流最小，此時磁感應(yīng)強度的方向與豎直方向的夾角為()A．37°B．30°C．45°D．60°答案B解析由題意對棒受力分析，設(shè)磁感應(yīng)強度的方向與豎直方向成θ角，則有BILcosθ＝μ(mg－BILsinθ)，整理得BIL＝eq\f(μmg,cosθ＋μsinθ).電流有最小值，就相當于安培力有最小值，最后由數(shù)學(xué)知識解得：θ＝30°，則A、C、D錯，B對．【變式4-1】(多選)如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，放置一根長為L，質(zhì)量為m，通電電流為I的導(dǎo)線，若使導(dǎo)線靜止，應(yīng)該在斜面上施加勻強磁場B的大小和方向為()A．B＝eq\f(mgsinα,IL)，方向垂直于斜面向下B．B＝eq\f(mgsinα,IL)，方向垂直于斜面向上C．B＝eq\f(mgtanα,IL)，方向豎直向下D．B＝eq\f(mgtanα,IL)，方向水平向右解析：選AC若磁場的方向垂直于斜面向下，由左手定則可知安培力的方向沿斜面向上，由受力平衡可知mgsinα＝BIL?B＝eq\f(mgsinα,IL)，故A正確；若磁場的方向垂直于斜面向上，由左手定則可知安培力的方向沿斜面向下，因此導(dǎo)線不可能受力平衡保持靜止，故B錯誤；若磁場的方向豎直向下，由左手定則可知安培力的方向水平向左，由受力平衡可知mgtanα＝BIL?B＝eq\f(mgtanα,IL)，故C正確；若磁場的方向水平向右，由左手定則可知安培力的方向豎直向下，因此導(dǎo)線不可能受力平衡保持靜止，故D錯誤?！咀兪?-2】(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的通電導(dǎo)體棒ab置于傾角為θ的粗糙導(dǎo)軌上，在圖所加各種大小相同方向不同的勻強磁場中，導(dǎo)體棒ab均靜止，則下列判斷正確的是()A.四種情況導(dǎo)體受到的安培力大小相等B.A中導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零C.B中導(dǎo)體棒ab可能是二力平衡D.C、D中導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零答案ABC解析導(dǎo)體棒受到的安培力F＝BIL，因B大小相同，電流相同，故受到的安培力大小相等，故A正確；A圖中，導(dǎo)體棒受豎直向下的重力、水平向右的安培力和垂直于斜面向上的斜面的支持力，若三個力平衡，則不受摩擦力，故B正確；B圖中，導(dǎo)體棒受豎直向下的重力、豎直向上的安培力，若重力與安培力相等，則二力平衡，故C正確；C圖中，導(dǎo)體棒受重力、豎直向下的安培力、支持力，要想處于平衡狀態(tài)，一定受摩擦力；D圖中，導(dǎo)體棒受重力、水平向左的安培力、支持力，要想處于平衡狀態(tài)，一定受摩擦力，故D錯誤。【變式4-3】如圖所示，電源電動勢為3V，內(nèi)阻不計，兩個不計電阻的金屬圓環(huán)表面光滑，豎直懸掛在等長的細線上，金屬環(huán)面平行，相距1m，兩環(huán)分別與電源正負極相連。現(xiàn)將一質(zhì)量為0.06kg、電阻為1.5Ω的導(dǎo)體棒輕放在環(huán)上，導(dǎo)體棒與環(huán)有良好電接觸。兩環(huán)之間有方向豎直向上、磁感應(yīng)強度為0.4T的勻強磁場。當開關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒上滑到某位置靜止不動，試求在此位置上棒對每一個環(huán)的壓力為多少？若已知環(huán)半徑為0.5m，此位置與環(huán)底的高度差是多少？解析：棒受的安培力F＝BIL，棒中電流為I＝eq\f(E,R)，代入數(shù)據(jù)解得F＝eq\f(BEL,R)＝0.8N，對棒受力分析如圖所示(從右向左看)，兩環(huán)支持力的總和為2FN＝eq\r(F2＋mg2)，代入數(shù)據(jù)解得FN＝0.5N。由牛頓第三定律知，棒對每一個環(huán)的壓力為0.5N，由圖中幾何關(guān)系有tanθ＝eq\f(F,mg)＝eq\f(0.8,0.6)＝eq\f(4,3)，得θ＝53°，棒距環(huán)底的高度為h＝r(1－cosθ)＝0.2m。答案：0.5N0.2m【題型5安培力作用下的動態(tài)平衡問題】【例5】一通電直導(dǎo)體棒用兩根絕緣輕質(zhì)細線懸掛在天花板上，靜止在水平位置(如正面圖)?，F(xiàn)在通電導(dǎo)體棒所處位置加上勻強磁場，使導(dǎo)體棒能夠靜止在偏離豎直方向θ角(如側(cè)面圖)的位置。如果所加磁場的強弱不同，則磁場方向的范圍是(以下選項中各圖均是在側(cè)面圖的平面內(nèi)畫出的，磁感應(yīng)強度的大小未按比例畫)()解析：選C要使導(dǎo)體棒能夠靜止在偏離豎直方向θ角(如側(cè)面圖)的位置，則安培力的范圍是由豎直向上順時針轉(zhuǎn)到沿細線向下，可以豎直向上，但不能沿細線向下。再由左手定則可知磁感應(yīng)強度的方向是由水平向右順時針轉(zhuǎn)到垂直于細線向下，但不能沿垂直于細線向下。所以C圖正確。【變式5-1】如圖甲所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間的距離為L，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角為θ，導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，其質(zhì)量為m，長度為L，通過的電流為I，重力加速度為g。(1)沿棒ab中電流方向觀察，側(cè)視圖如圖乙所示，為使導(dǎo)體棒ab保持靜止，需加一勻強磁場，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，求磁感應(yīng)強度B1的大?。?2)若(1)中磁場方向改為豎直向上，如圖丙所示，求磁感應(yīng)強度B2的大??；(3)若只改變磁場，且磁場的方向始終在與棒ab垂直的平面內(nèi)，欲使導(dǎo)體棒ab保持靜止，求磁場方向變化的最大范圍。答案(1)eq\f(mgsinθ,IL)(2)eq\f(mgtanθ,IL)(3)見解析解析(1)對導(dǎo)體棒ab受力分析如圖所示因?qū)w棒靜止，有mgsinθ－ILB1＝0，解得B1＝eq\f(mgsinθ,IL)。(2)對導(dǎo)體棒ab受力分析如圖所示有mgtanθ－ILB2＝0，解得B2＝eq\f(mgtanθ,IL)。(3)使導(dǎo)體棒保持靜止狀態(tài)，需F合＝0，即三力平衡，安培力與另外兩個力的合力等大反向；如圖所示，因為重力與斜面支持力的合力范圍在α角范圍內(nèi)(不包括垂直于斜面方向)，故安培力在α′角范圍內(nèi)(不包括垂直于斜面方向)，根據(jù)左手定則，磁場方向可以在α′′角范圍內(nèi)變動，其中不包括沿斜面向上方向。【變式5-2】(多選)如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，當通以圖示方向電流I時，欲使導(dǎo)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方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，下列說法中正確的是()A．此過程中磁感應(yīng)強度B逐漸增大B．此過程中磁感應(yīng)強度B先減小后增大C．此過程中磁感應(yīng)強度B的最小值為eq\f(mgsinα,IL)D．此過程中磁感應(yīng)強度B的最大值為eq\f(mgtanα,IL)答案AC解析導(dǎo)體棒受重力、支持力和安培力作用而處于平衡狀態(tài)，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方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，安培力由沿斜面向上轉(zhuǎn)至豎直向上，可知安培力逐漸增大，即此過程中磁感應(yīng)強度B逐漸增大，A對，B錯；剛開始安培力F最小，有sinα＝eq\f(F,mg)，所以此過程中磁感應(yīng)強度B的最小值為eq\f(mgsinα,IL)，C對；最后安培力最大，有F＝mg，即此過程中磁感應(yīng)強度B的最大值為eq\f(mg,IL)，D錯．【變式5-3】如圖所示，金屬MN兩端由等長的輕質(zhì)細線水平懸掛，處于豎直向上的勻強磁場中，棒中通以由M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ。如果僅改變下列某一個條件，θ角的相應(yīng)變化情況是()A.棒中的電流變大，θ角變大B.兩懸線等長變短，θ角變小C.金屬棒質(zhì)量變大，θ角變大D.磁感應(yīng)強度變大，θ角變小解析選金屬棒MN為研究對象，如圖所示。金屬棒受3個力而處于平衡狀態(tài)，其中FB＝BIL＝mgtanθ，則：I增大，θ角變大，A選項正確；懸線變短，θ角不變，B選項錯誤；m增大，θ角變小，C選項錯誤；B變大，θ角變大，D選項錯誤。答案A【題型6聯(lián)系實際問題】【例6】如圖所示為電流天平，可以用來測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度，它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈的水平邊長為L，處于勻強磁場內(nèi)，勻強磁場的方向與線圈平面垂直。當線圈中通過電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達到平衡，然后使電流反向，大小不變，這時需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再次達到新的平衡。(1)若線圈串聯(lián)一個電阻R連接到電壓為U的穩(wěn)定電源上，已知線圈電阻為r，當線圈中通過電流I時，請用題給的物理量符號表示出電阻R的大小。(2)請用重力加速度g和n、m、L、I導(dǎo)出B的表達式。解析：(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得I＝eq\f(E,R＋r)解得R＝eq\f(U,I)－r。(2)根據(jù)平衡條件有：mg＝2nBIL得B＝eq\f(mg,2nIL)。答案：(1)eq\f(U,I)－r(2)B＝eq\f(mg,2nIL)【變式6-1】如圖所示為一種新型的電磁船的俯視圖，MN、PQ為固定在船上的豎直平行金屬板，直流電源接在M、P之間，船上裝有產(chǎn)生強磁場的裝置，可在兩平行金屬板間海水中的虛線框內(nèi)產(chǎn)生強磁場。閉合開關(guān)S后，電流通過海水從N流向Q，若船受到海水的反沖向左運動，虛線框中的磁場方向應(yīng)該()A．豎直向下 B．豎直向上C．水平向左 D．水平向右解析：選A閉合開關(guān)S后，電流通過海水從N流向Q，且船向左運動，船體所受的力方向向左，根據(jù)牛頓第三定律可知，海水所受的安培力方向向右，再根據(jù)左手定則可知，磁場方向豎直向下，故A正確，B、C、D錯誤。【變式6-2】電流天平是一種測量磁場力的裝置，如圖所示，兩相距很近的通電平行線圈Ⅰ和Ⅱ，線圈Ⅰ固定，線圈Ⅱ置于天平托盤上。當兩線圈均無電流通過時，天平示數(shù)恰好為零。下列說法正確的是()A．當天平示數(shù)為負時，兩線圈電流方向相同B．當天平示數(shù)為正時，兩線圈電流方向相同C．線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力大于線圈Ⅱ?qū)€圈Ⅰ的作用力D．線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力與托盤對線圈Ⅱ的作用力是一對相互作用力解析：選A通電線圈相當于條形磁鐵，兩線圈電流方向相同時，相當于異性磁極相互吸引，天平示數(shù)為負，A正確，B錯誤；線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力跟線圈Ⅱ?qū)€圈Ⅰ的作用力是一對作用力與反作用力，大小相等，C錯誤；線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力與托盤對線圈Ⅱ的作用力都是線圈Ⅱ受到的力，不是一對相互作用力，D錯誤。【變式6-3】依據(jù)如圖所示的“處在磁場中的通電金屬棒在導(dǎo)軌上運動”這一實驗現(xiàn)象及相應(yīng)規(guī)律設(shè)計的家用電器是()A.電熱水壺 B.電飯鍋C.電風扇 D.電熨斗解析處在磁場中的通電金屬棒在導(dǎo)軌上運動，是通電導(dǎo)體在磁場中受安培力問題，A、B、D選項均為電流的熱效應(yīng)，只有C選項符合題意。答案C【題型7安培力作用下的臨界問題】【例7】如圖所示，光滑導(dǎo)軌與水平面成α角，導(dǎo)軌寬為L。勻強磁場磁感應(yīng)強度為B。金屬桿質(zhì)量為m，水平放在導(dǎo)軌上。當回路總電流為I1時，金屬桿正好能靜止。求：(1)B至少多大？這時B的方向如何？(2)若保持B的大小不變而將B的方向改為豎直向上，應(yīng)把回路總電流I2調(diào)到多大才能使金屬桿保持靜止？解析(1)畫出截面圖，如圖所示。由三角形定則可知，只有當安培力方向沿導(dǎo)軌平面向上時安培力才最小，B也最小。根據(jù)左手定則，這時B應(yīng)垂直于導(dǎo)線平面向上，大小滿足：BI1L＝mgsinα，B＝eq\f(mgsinα,I1L)。(2)當B的方向改為豎直向上時，安培力的方向變?yōu)樗较蛴?，由沿?dǎo)軌方向合力為零，得BI2Lcosα＝mgsinα，I2＝eq\f(I1,cosα)。答案(1)eq\f(mgsinα,I1L)方向垂直導(dǎo)軌平面向上(2)eq\f(I1,cosα)【變式7-1】如圖所示，在傾角為θ＝37°的斜面上，固定一寬為L＝1.0m的平行金屬導(dǎo)軌。現(xiàn)在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量m＝0.4kg、電阻R0＝2.0Ω、長為1.0m的金屬棒ab，它與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5。整個裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為B＝2T的勻強磁場中。導(dǎo)軌所接電源的電動勢為E＝12V，內(nèi)阻r＝1.0Ω，若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，滑動變阻器的阻值符合要求，其他電阻不計，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8?，F(xiàn)要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止不動，求：(1)金屬棒所受安培力的取值范圍；(2)滑動變阻器接入電路中的阻值范圍。答案(1)eq\f(8,11)N≤F≤8N(2)0≤R≤30Ω解析(1)當金屬棒剛好達到向上運動的臨界狀態(tài)時，金屬棒受到的摩擦力為最大靜摩擦力，方向平行斜面向下，對金屬棒受力分析，如圖甲所示，此時金屬棒所受安培力最大，設(shè)為F1，則有垂直斜面方向FN＝F1sinθ＋mgcosθ沿斜面方向F1cosθ＝mgsinθ＋Ffmax又Ffmax＝μFN以上三式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可得F1＝8N甲乙當金屬棒剛好達到向下運動的臨界狀態(tài)時，金屬棒受到的摩擦力為最大靜摩擦力，方向平行斜面向上，其受力分析如圖乙所示，此時金屬棒所受安培力最小，設(shè)為F2，則有FN′＝F2sinθ＋mgcosθF2cosθ＋Ffmax′＝mgsinθ，F(xiàn)fmax′＝μFN′以上三式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可得F2＝eq\f(8,11)N所以金屬棒受到的安培力的取值范圍為eq\f(8,11)N≤F≤8N。(2)因磁場與金屬棒垂直，所以金屬棒受到的安培力為F＝ILB，因此有I＝eq\f(F,BL)，由安培力的取值范圍可知電流的取值范圍為eq\f(4,11)A≤I≤4A設(shè)電流為I1＝eq\f(4,11)A時滑動變阻器接入電路中的阻值為R1，由閉合電路歐姆定律，有E－I1r＝I1(R0＋R1)，代入數(shù)據(jù)可得R1＝30Ω設(shè)電流為I2＝4A時滑動變阻器接入電路中的阻值為R2，由閉合電路歐姆定律，有E－I2r＝I2(R0＋R2)代入數(shù)據(jù)可得R2＝0所以滑動變阻器接入電路中的阻值范圍為0≤R≤30Ω?！咀兪?-2】如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌CD、EF間距為L，與電動勢為E0的電源相連，質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置構(gòu)成閉合回路，回路平面與水平面成θ角，回路其余電阻不計。為使ab棒靜止，需在空間施加的勻強磁場磁感應(yīng)強度的最小值及其方向分別為()A.eq\f(mgR,E0L)，水平向右B.eq\f(mgRcosθ,E0L)，垂直于回路平面向上C.eq\f(mgRtanθ,E0L)，豎直向下D.eq\f(mgRsinθ,E0L)，垂直于回路平面向下解析：選D對金屬棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如圖所示；從圖可以看出，當安培力沿斜面向上時，安培力最小，故安培力的最小值為：FA＝mgsinθ，故磁感應(yīng)強度的最小值為B＝eq\f(FA,IL)＝eq\f(mgsinθ,IL)，根據(jù)歐姆定律，有E0＝IR，故B＝eq\f(mgRsinθ,E0L)，故D正確?！咀兪?-3】如圖所示，用三條細線懸掛的水平圓形線圈共有n匝，線圈由粗細均勻、單位長度的質(zhì)量為2.5g的導(dǎo)線繞制而成，三條細線呈對稱分布，穩(wěn)定時線圈平面水平，在線圈正下方放有一個圓柱形條形磁鐵，磁鐵中軸線OO′垂直于線圈平面且通過其圓心O，測得線圈的導(dǎo)線所在處磁感應(yīng)強度大小為0.5T，方向與豎直線成30°角，要使三條細線上的張力為零，線圈中通過的電流至少為()A.0.1A B.0.2AC.0.05A D.0.01A解析：選A設(shè)線圈的半徑為r，則線圈的質(zhì)量m＝2nπr×2.5×10－3kg，磁場的水平分量為Bsin30°，線圈受到的安培力為：F＝Bsin30°×I×2nπr，由于線圈所受向上的安培力等于線圈的重力，則2nπr×2.5×10－3×10＝Bsin30°×I×2nπr，解得：I＝0.1A，選項A正確。專題1.1安培力作用下的平衡問題【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1安培力的大小計算、方向判斷】 【題型2安培力合成問題】 【題型3安培力作用下的共線力靜態(tài)平衡問題】 【題型4安培力作用下的不共線力靜態(tài)平衡問題】 【題型5安培力作用下的動態(tài)平衡問題】 【題型6聯(lián)系實際問題】 【題型7安培力作用下的臨界問題】 【題型1安培力的大小計算、方向判斷】【例1】關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強磁場中所受的安培力，下列說法正確的是()A．安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線B．安培力的方向總是垂直于磁場的方向C．安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)D．將直導(dǎo)線從中點折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话虢馕觯哼xB根據(jù)左手定則可知，安培力方向與磁場和電流組成的平面垂直，即與電流和磁場方向都垂直，故A錯誤，B正確；磁場與電流不垂直時，安培力的大小為F＝BILsinθ，則安培力的大小與通電導(dǎo)線和磁場方向的夾角有關(guān)，故C錯誤；將直導(dǎo)線在垂直于磁場的方向的平面內(nèi)從中點折成直角，安培力的大小變?yōu)樵瓉淼膃q\f(\r(2),2)，故D錯誤?！咀兪?-1】一根容易發(fā)生形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定。導(dǎo)線中通有電流，方向如圖中箭頭所示。當沒有磁場時，導(dǎo)線呈伸直狀態(tài)；當分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強磁場時，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個圖示正確的是()解析：選D由左手定則可以判斷出，A中導(dǎo)線與磁場方向平行，所受安培力為零，B中導(dǎo)線所受安培力垂直紙面向里，C、D中導(dǎo)線所受安培力水平向右，導(dǎo)線受力以后的彎曲方向應(yīng)與受力方向一致，D正確，A、B、C錯誤。【變式1-2】如圖甲所示，斜面固定在水平面上，一通電導(dǎo)體棒ab置于斜面上且與底邊平行。整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，導(dǎo)體棒ab所受的安培力為F；若僅將導(dǎo)體棒ab從中點處折成相互垂直的兩段，且端點a、b連線仍與斜面底邊平行，如圖乙所示，則此時導(dǎo)體棒ab所受的安培力為()A．FB.eq\f(1,2)FC.eq\r(2)FD.eq\f(\r(2),2)F解析：選D設(shè)導(dǎo)體棒ab的長度為L，通過導(dǎo)體棒ab的電流為I，磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)體棒ab受到的安培力F＝BIL；若僅將導(dǎo)體棒ab從中點處折成相互垂直的兩段，導(dǎo)體棒ab的有效長度l＝eq\r(\f(L,2)2＋\f(L,2)2)＝eq\f(\r(2),2)L，導(dǎo)體棒ab所受安培力F′＝BIl＝eq\f(\r(2),2)BIL＝eq\f(\r(2),2)F，故D正確，A、B、C錯誤?！咀兪?-3】如圖所示，把一根通電的硬直導(dǎo)線ab，用輕繩懸掛在通電螺線管正上方，直導(dǎo)線中的電流方向由a向b。閉合開關(guān)S瞬間，導(dǎo)線a端所受安培力的方向是()A．向上B．向下C．垂直紙面向外D．垂直紙面向里解析：選D根據(jù)右手定則可知，開關(guān)閉合后，縲線管產(chǎn)生的磁極N極在右側(cè)。根據(jù)左手定則可知，a端受力垂直紙面向里，選項D正確?！绢}型2安培力合成問題】【例2】[多選]在同一平面內(nèi)有①、②、③三根等間距平行放置的長直導(dǎo)線，通入的電流強度分別為1A、2A、1A，②的電流方向為c→d且受到安培力的合力方向水平向右，則()A．①的電流方向為a→bB．③的電流方向為e→fC．①受到安培力的合力方向水平向左D．③受到安培力的合力方向水平向左解析：選BCD根據(jù)“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”，因②的電流方向為c→d且受到安培力的合力方向水平向右，可知①的電流方向為b→a，③的電流方向為e→f，選項A錯誤，B正確；①受到②③的排斥力，故安培力的合力方向水平向左，選項C正確；③受到②的吸引力和①的排斥力，因②的吸引力大于①的排斥力，故③受到安培力的合力方向水平向左，選項D正確?！咀兪?-1】如圖所示，在平面直角坐標系的第一象限分布著非勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，沿y軸方向磁場分布是不變的，沿x軸方向磁感應(yīng)強度與x滿足關(guān)系B＝kx，其中k是一恒定的正數(shù)，由粗細均勻的同種規(guī)格導(dǎo)線制成的正方形線框ADCB邊長為a，A處有一極小開口AE，整個線框放在磁場中，且AD邊與y軸平行，AD邊與y軸距離為a，線框A、E兩點與一電源相連，穩(wěn)定時流入線框的電流為I，關(guān)于線框受到的安培力情況，下列說法正確的是()A．整個線框受到的合力方向與BD連線垂直B．整個線框沿y軸方向所受合力為0C．整個線框在x軸方向所受合力為eq\f(1,4)ka2I，沿x軸正向D．整個線框在x軸方向所受合力為eq\f(3,4)ka2I，沿x軸正向解析：選B根據(jù)左手定則可知，DC邊和BE邊受的安培力大小相等，方向相反，AD邊受的安培力水平向左，大小為F1＝BIL＝ka·I·a＝ka2I，CB邊受的安培力水平向右，大小為F2＝B′IL＝k·2a·I·a＝2ka2I，整個線框受的安培力水平向右，大小為F2－F1＝ka2I，A、C、D錯誤，B正確。【變式2-2】如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強度方向垂直，線框頂點M、N與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為()A．2FB．1.5FC．0.5F D．0解析：選B設(shè)每根導(dǎo)體棒的電阻為R，長度為L，則電路中上下兩路電阻之比為R1∶R2＝2R∶R＝2∶1，上下兩支路電流之比I1∶I2＝1∶2。如圖所示，由于上路通電的導(dǎo)體棒受安培力的有效長度也為L，根據(jù)安培力計算公式F＝BIL，可知F′∶F＝I1∶I2＝1∶2，得F′＝eq\f(1,2)F，根據(jù)左手定則可知，兩力方向相同，故線框LMN所受的合力大小為F＋F′＝1.5F，B正確。【變式2-3】如圖所示，兩根長為L的平行直導(dǎo)線P、Q固定在水平面上，整個空間存在豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。當導(dǎo)線中通入圖中所示方向相反、大小相等的電流I時，兩導(dǎo)線所受安培力均為零?，F(xiàn)將導(dǎo)線Q中的電流反向，大小不變，導(dǎo)線P受到的安培力為()A．BILB．2BILC．3BIL D．4BIL解析：選B導(dǎo)線P所受安培力為零，由安培力公式F＝B合IL可知，P處的磁感應(yīng)強度為零，因此Q在P處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度與勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反，即Q在P處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向豎直向下，大小為B；當Q中的電流反向、大小不變時，由安培定則可知，Q中的電流在P處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小不變，仍為B，方向豎直向上，P處的合磁感應(yīng)強度大小為2B，此時導(dǎo)線P受到的安培力F′＝2BIL，故B正確，A、C、D錯誤。【題型3安培力作用下的共線力靜態(tài)平衡問題】【例3】如圖所示，兩根相同的豎直懸掛的彈簧，上端固定，下端連接一質(zhì)量為40g的金屬導(dǎo)體棒。部分導(dǎo)體棒處于邊界寬度為d＝10cm的有界勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面向里。導(dǎo)體棒通入4A的電流后靜止時，彈簧伸長量是未通電時的1.5倍。若彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，導(dǎo)體棒一直保持水平，則磁感應(yīng)強度B的大小為(取重力加速度g＝10m/s2)()A．0.25TB．0.5TC．0.75T D．0.83T解析：選B未通電時，導(dǎo)體棒的重力與兩彈簧的彈力相等，根據(jù)平衡條件可知mg＝2kx，通電后，通過導(dǎo)體棒的電流方向為從右向左，根據(jù)左手定則可知安培力方向豎直向下，根據(jù)平衡條件可知mg＋BId＝2k×1.5x，兩式相比得eq\f(mg,mg＋BId)＝eq\f(2kx,2k×1.5x)＝eq\f(1,1.5)，解得B＝0.5T，故B正確?！咀兪?-1】如圖，力傳感器固定在天花板上，邊長為L的正方形勻質(zhì)導(dǎo)線框abcd用不可伸長的輕質(zhì)絕緣細線懸掛于力傳感器的測力端，導(dǎo)線框與磁感應(yīng)強度方向垂直，線框的bcd部分處于勻強磁場中，b、d兩點位于勻強磁場的水平邊界線上。若在導(dǎo)線框中通以大小為I、方向如圖所示的恒定電流，導(dǎo)線框處于靜止狀態(tài)時，力傳感器的示數(shù)為F1，只改變電流方向，其它條件不變，力傳感器的示數(shù)為F2，該勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為()A.eq\f(F2－F1,4IL) B.eq\f(F1－F2,4IL)C.eq\f(\r(2)F2－F1,4IL) D.eq\f(\r(2)F1－F2,4IL)解析：選C線框在磁場中受到安培力的等效長度為bd＝eq\r(2)L，當電流方向為圖示方向時，由左手定則可知導(dǎo)線框受到的安培力豎直向上，大小為F＝eq\r(2)BIL，因此對導(dǎo)線框受力平衡可得F1＋F＝mg，當導(dǎo)線框中的電流反向，則線框所受安培力方向豎直向下，此時有mg＋F＝F2，聯(lián)立可得B＝eq\f(\r(2)F2－F1,4IL)，故C正確?！咀兪?-2】如圖所示，厚度均勻的木板放在水平地面上，木板上放置兩個相同的條形磁鐵，兩磁鐵N極正對。在兩磁鐵豎直對稱軸上的C點固定一垂直于紙面的長直導(dǎo)線，并通以垂直紙面向里的恒定電流，木板和磁鐵處于靜止狀態(tài)，設(shè)兩磁鐵和木板的總重力為G，則()A．導(dǎo)線受到的安培力水平向左B．導(dǎo)線受到的安培力豎直向上C．木板對地面的壓力小于GD．木板受到地面的摩擦力水平向右[解析]根據(jù)條形磁鐵磁場分布和疊加，可知兩條形磁鐵在導(dǎo)線處產(chǎn)生的合磁場豎直向上，根據(jù)左手定則知，長直導(dǎo)線受到的安培力水平向右；木板和磁鐵始終處于靜止狀態(tài)，且豎直方向不受導(dǎo)線的作用力，由于兩條形磁鐵和木板的總重力為G，故木板對地面的壓力等于G；又因長直導(dǎo)線受到的安培力水平向右，根據(jù)牛頓第三定律可知，長直導(dǎo)線對磁鐵的作用力水平向左，所以磁鐵和木板有向左運動的趨勢，故木板受到地面的摩擦力水平向右，故A、B、C錯誤，D正確。[答案]D【變式3-3】在光滑桌面上將長為πL的軟導(dǎo)線兩端固定，固定點的距離為2L，導(dǎo)線通有電流I，處于磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中，導(dǎo)線中的張力為()A．BIL B．2BILC．πBIL D．2πBIL解析：選A從上向下看導(dǎo)線的圖形如圖所示，導(dǎo)線的有效長度為2L，則所受的安培力大小F＝2BIL，設(shè)導(dǎo)線中的張力為T，由平衡知識可知T＝eq\f(F,2)，解得T＝BIL，故A正確，B、C、D錯誤。【題型4安培力作用下的不共線力靜態(tài)平衡問題】【例4】如圖所示，兩平行的粗糙金屬導(dǎo)軌水平固定在勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)軌寬度為L，一端與電源連接．一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于平行導(dǎo)軌放置并接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(\r(3),3)，在安培力的作用下，金屬棒以v0的速度向右勻速運動，通過改變磁感應(yīng)強度的方向，可使流過導(dǎo)體棒的電流最小，此時磁感應(yīng)強度的方向與豎直方向的夾角為()A．37°B．30°C．45°D．60°答案B解析由題意對棒受力分析，設(shè)磁感應(yīng)強度的方向與豎直方向成θ角，則有BILcosθ＝μ(mg－BILsinθ)，整理得BIL＝eq\f(μmg,cosθ＋μsinθ).電流有最小值，就相當于安培力有最小值，最后由數(shù)學(xué)知識解得：θ＝30°，則A、C、D錯，B對．【變式4-1】(多選)如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，放置一根長為L，質(zhì)量為m，通電電流為I的導(dǎo)線，若使導(dǎo)線靜止，應(yīng)該在斜面上施加勻強磁場B的大小和方向為()A．B＝eq\f(mgsinα,IL)，方向垂直于斜面向下B．B＝eq\f(mgsinα,IL)，方向垂直于斜面向上C．B＝eq\f(mgtanα,IL)，方向豎直向下D．B＝eq\f(mgtanα,IL)，方向水平向右解析：選AC若磁場的方向垂直于斜面向下，由左手定則可知安培力的方向沿斜面向上，由受力平衡可知mgsinα＝BIL?B＝eq\f(mgsinα,IL)，故A正確；若磁場的方向垂直于斜面向上，由左手定則可知安培力的方向沿斜面向下，因此導(dǎo)線不可能受力平衡保持靜止，故B錯誤；若磁場的方向豎直向下，由左手定則可知安培力的方向水平向左，由受力平衡可知mgtanα＝BIL?B＝eq\f(mgtanα,IL)，故C正確；若磁場的方向水平向右，由左手定則可知安培力的方向豎直向下，因此導(dǎo)線不可能受力平衡保持靜止，故D錯誤。【變式4-2】(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的通電導(dǎo)體棒ab置于傾角為θ的粗糙導(dǎo)軌上，在圖所加各種大小相同方向不同的勻強磁場中，導(dǎo)體棒ab均靜止，則下列判斷正確的是()A.四種情況導(dǎo)體受到的安培力大小相等B.A中導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零C.B中導(dǎo)體棒ab可能是二力平衡D.C、D中導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零答案ABC解析導(dǎo)體棒受到的安培力F＝BIL，因B大小相同，電流相同，故受到的安培力大小相等，故A正確；A圖中，導(dǎo)體棒受豎直向下的重力、水平向右的安培力和垂直于斜面向上的斜面的支持力，若三個力平衡，則不受摩擦力，故B正確；B圖中，導(dǎo)體棒受豎直向下的重力、豎直向上的安培力，若重力與安培力相等，則二力平衡，故C正確；C圖中，導(dǎo)體棒受重力、豎直向下的安培力、支持力，要想處于平衡狀態(tài)，一定受摩擦力；D圖中，導(dǎo)體棒受重力、水平向左的安培力、支持力，要想處于平衡狀態(tài)，一定受摩擦力，故D錯誤。【變式4-3】如圖所示，電源電動勢為3V，內(nèi)阻不計，兩個不計電阻的金屬圓環(huán)表面光滑，豎直懸掛在等長的細線上，金屬環(huán)面平行，相距1m，兩環(huán)分別與電源正負極相連?，F(xiàn)將一質(zhì)量為0.06kg、電阻為1.5Ω的導(dǎo)體棒輕放在環(huán)上，導(dǎo)體棒與環(huán)有良好電接觸。兩環(huán)之間有方向豎直向上、磁感應(yīng)強度為0.4T的勻強磁場。當開關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒上滑到某位置靜止不動，試求在此位置上棒對每一個環(huán)的壓力為多少？若已知環(huán)半徑為0.5m，此位置與環(huán)底的高度差是多少？解析：棒受的安培力F＝BIL，棒中電流為I＝eq\f(E,R)，代入數(shù)據(jù)解得F＝eq\f(BEL,R)＝0.8N，對棒受力分析如圖所示(從右向左看)，兩環(huán)支持力的總和為2FN＝eq\r(F2＋mg2)，代入數(shù)據(jù)解得FN＝0.5N。由牛頓第三定律知，棒對每一個環(huán)的壓力為0.5N，由圖中幾何關(guān)系有tanθ＝eq\f(F,mg)＝eq\f(0.8,0.6)＝eq\f(4,3)，得θ＝53°，棒距環(huán)底的高度為h＝r(1－cosθ)＝0.2m。答案：0.5N0.2m【題型5安培力作用下的動態(tài)平衡問題】【例5】一通電直導(dǎo)體棒用兩根絕緣輕質(zhì)細線懸掛在天花板上，靜止在水平位置(如正面圖)?，F(xiàn)在通電導(dǎo)體棒所處位置加上勻強磁場，使導(dǎo)體棒能夠靜止在偏離豎直方向θ角(如側(cè)面圖)的位置。如果所加磁場的強弱不同，則磁場方向的范圍是(以下選項中各圖均是在側(cè)面圖的平面內(nèi)畫出的，磁感應(yīng)強度的大小未按比例畫)()解析：選C要使導(dǎo)體棒能夠靜止在偏離豎直方向θ角(如側(cè)面圖)的位置，則安培力的范圍是由豎直向上順時針轉(zhuǎn)到沿細線向下，可以豎直向上，但不能沿細線向下。再由左手定則可知磁感應(yīng)強度的方向是由水平向右順時針轉(zhuǎn)到垂直于細線向下，但不能沿垂直于細線向下。所以C圖正確。【變式5-1】如圖甲所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間的距離為L，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角為θ，導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，其質(zhì)量為m，長度為L，通過的電流為I，重力加速度為g。(1)沿棒ab中電流方向觀察，側(cè)視圖如圖乙所示，為使導(dǎo)體棒ab保持靜止，需加一勻強磁場，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，求磁感應(yīng)強度B1的大??；(2)若(1)中磁場方向改為豎直向上，如圖丙所示，求磁感應(yīng)強度B2的大?。?3)若只改變磁場，且磁場的方向始終在與棒ab垂直的平面內(nèi)，欲使導(dǎo)體棒ab保持靜止，求磁場方向變化的最大范圍。答案(1)eq\f(mgsinθ,IL)(2)eq\f(mgtanθ,IL)(3)見解析解析(1)對導(dǎo)體棒ab受力分析如圖所示因?qū)w棒靜止，有mgsinθ－ILB1＝0，解得B1＝eq\f(mgsinθ,IL)。(2)對導(dǎo)體棒ab受力分析如圖所示有mgtanθ－ILB2＝0，解得B2＝eq\f(mgtanθ,IL)。(3)使導(dǎo)體棒保持靜止狀態(tài)，需F合＝0，即三力平衡，安培力與另外兩個力的合力等大反向；如圖所示，因為重力與斜面支持力的合力范圍在α角范圍內(nèi)(不包括垂直于斜面方向)，故安培力在α′角范圍內(nèi)(不包括垂直于斜面方向)，根據(jù)左手定則，磁場方向可以在α′′角范圍內(nèi)變動，其中不包括沿斜面向上方向?！咀兪?-2】(多選)如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，當通以圖示方向電流I時，欲使導(dǎo)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方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，下列說法中正確的是()A．此過程中磁感應(yīng)強度B逐漸增大B．此過程中磁感應(yīng)強度B先減小后增大C．此過程中磁感應(yīng)強度B的最小值為eq\f(mgsinα,IL)D．此過程中磁感應(yīng)強度B的最大值為eq\f(mgtanα,IL)答案AC解析導(dǎo)體棒受重力、支持力和安培力作用而處于平衡狀態(tài)，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方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，安培力由沿斜面向上轉(zhuǎn)至豎直向上，可知安培力逐漸增大，即此過程中磁感應(yīng)強度B逐漸增大，A對，B錯；剛開始安培力F最小，有sinα＝eq\f(F,mg)，所以此過程中磁感應(yīng)強度B的最小值為eq\f(mgsinα,IL)，C對；最后安培力最大，有F＝mg，即此過程中磁感應(yīng)強度B的最大值為eq\f(mg,IL)，D錯．【變式5-3】如圖所示，金屬MN兩端由等長的輕質(zhì)細線水平懸掛，處于豎直向上的勻強磁場中，棒中通以由M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ。如果僅改變下列某一個條件，θ角的相應(yīng)變化情況是()A.棒中的電流變大，θ角變大B.兩懸線等長變短，θ角變小C.金屬棒質(zhì)量變大，θ角變大D.磁感應(yīng)強度變大，θ角變小解析選金屬棒MN為研究對象，如圖所示。金屬棒受3個力而處于平衡狀態(tài)，其中FB＝BIL＝mgtanθ，則：I增大，θ角變大，A選項正確；懸線變短，θ角不變，B選項錯誤；m增大，θ角變小，C選項錯誤；B變大，θ角變大，D選項錯誤。答案A【題型6聯(lián)系實際問題】【例6】如圖所示為電流天平，可以用來測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度，它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈的水平邊長為L，處于勻強磁場內(nèi)，勻強磁場的方向與線圈平面垂直。當線圈中通過電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達到平衡，然后使電流反向，大小不變，這時需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再次達到新的平衡。(1)若線圈串聯(lián)一個電阻R連接到電壓為U的穩(wěn)定電源上，已知線圈電阻為r，當線圈中通過電流I時，請用題給的物理量符號表示出電阻R的大小。(2)請用重力加速度g和n、m、L、I導(dǎo)出B的表達式。解析：(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得I＝eq\f(E,R＋r)解得R＝eq\f(U,I)－r。(2)根據(jù)平衡條件有：mg＝2nBIL得B＝eq\f(mg,2nIL)。答案：(1)eq\f(U,I)－r(2)B＝eq\f(mg,2nIL)【變式6-1】如圖所示為一種新型的電磁船的俯視圖，MN、PQ為固定在船上的豎直平行金屬板，直流電源接在M、P之間，船上裝有產(chǎn)生強磁場的裝置，可在兩平行金屬板間海水中的虛線框內(nèi)產(chǎn)生強磁場。閉合開關(guān)S后，電流通過海水從N流向Q，若船受到海水的反沖向左運動，虛線框中的磁場方向應(yīng)該()A．豎直向下 B．豎直向上C．水平向左