Ⅱ級考點勻強磁場中安培力典型例題歸類

2020-12-06 物論

【命題點剖析】

通電導線在磁場中受到的力,稱之為安培力。

1.大小:F=ILBsinθ(θ是通電導線所在直線與磁場方向夾角)

1通電導線在磁場中受到的安培力與導線放置方式有關。同樣情況下,通電導線與磁場方向垂直時,它所受的安培力最大。

2 L為有效長度,即導線兩端點所連直線的長度,相應的電流方向沿L由始端流向末端,如圖所示(有效長度如各圖中虛線)。

2.方向:由左手定則判定,且F⊥B,F⊥I,即F垂直於磁場方向、通電導線所決定的平面。

3.相互平行直導線間安培力方向:同向電流相互吸引,異向電流相互排斥

【高考真題】

1.(2019全國Ⅰ卷17題)如圖,等邊三角形線框LMN由三根相同的導體棒連接而成,固定於勻強磁場中,線框平面與磁感應強度方向垂直,線框頂點M、N與直流電源兩端相接,已如導體棒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.2F B.1.5F

C.0.5F D.0

2.(2019江蘇卷7題)7.如圖所示,在光滑的水平桌面上,a和b是兩條固定的平行長直導線,通過的電流強度相等.矩形線框位於兩條導線的正中間,通有順時針方向的電流,在a、b產生的磁場作用下靜止.則a、b的電流方向可能是()

A.均向左 B.均向右

C.a的向左,b的向右 D.a的向右,b的向左

5.(2014年全國新課標卷Ⅰ15題)15.關於通電直導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於直導線

B.安培力的方向總是垂直於磁場的方向

C.安培力的大小與通電直導線和磁場方向的夾角無關

D.將直導線從中點折成直角,安培力的大小一定變為原來的一半

【典型例題】題型一 考查安培力方向

例1.如圖甲所示,在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極,沿邊緣內壁放一個圓環形電極,把它們分別與電池的兩極相連,然後在玻璃皿中放入水銀,如果把玻璃皿放在磁場中,水銀就會旋轉起來。如圖乙所示,把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,通電後,發現彈簧不斷上下振動。下列說法正確的是( )

A.圖甲中,如果只改變磁場的方向,水銀的旋轉方向不變

B.圖甲中,如果只改變電池的正負極,水銀的旋轉方向不變

C.圖乙中,如果只改變電源的正負極,依然可以觀察到彈簧不斷上下振動

D.圖乙中,如果只將水銀換成純酒精,依然可以觀察到彈簧不斷上下振動

例2. 如圖所示,在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導線a、b和c,各導線中的電流大小相同,其中a、c導線中的電流方向垂直紙面向外,b導線中的電流方向垂直紙面向內,每根導線都受到另外兩根導線對它的安培力作用,則關於每根導線所受安培力的合力,以下說法正確的是(  )

A.導線a所受合力方向水平向右

B.導線c所受合力方向水平向右

C.導線c所受合力方向水平向左

D.導線b所受合力為零

題型二 考查安培力大小(有效長度、電流計算)

例3.長度為L、通有電流為I的直導線放入一勻強磁場中,電流方向與磁場方向如圖所示,已知磁感應強度為B,對於下列各圖中,導線所受安培力的大小計算正確的是( )

例6.x-y平面內,在y<0的區域存在垂直xy平面向裡的勻強磁場,磁感應強度為B。abcd為半徑為R的閉合圓形鋁線圈,圓心的坐標為(0, 0.5R),通有方向為abcda的恆定電流,線圈豎直放置,此時線圈恰好靜止。重力加速度為g.下列能使線圈的加速度大小瞬間變為g的是( )

A.僅將磁感應強度大小改為2B B.僅將線圈以y軸為軸轉90°

C.僅將線圈x軸為軸轉180° D.僅將線圈向下移至圓心位於原點

題型三 將安培力與受力分析結合

例7.質量為m的通電細杆放在傾角為θ的導軌上,導軌的寬度為d,杆與導軌間的動摩擦因數為μ,有電流通過杆,杆恰好靜止於導軌上,在如圖所示的A、B、C、D四個圖中,杆與導軌間的摩擦力一定不為零的是( )

例8.如圖所示,在傾角為α的光滑斜面上,垂直紙面放置一根長為L、質量為m的直導體棒.當導體棒中的電流I垂直紙面向裡時,欲使導體棒靜止在斜面上,可將導體棒置於勻強磁場中,當外加勻強磁場的磁感應強度B的方向在紙面內由豎直向上逆時針轉至水平向左的過程中,關於B的大小的變化,說法正確的是(  )

A.逐漸增大 B.逐漸減小

C.先減小後增大 D.先增大後減小

例9.如圖所示,在光滑水平面上一輕質彈簧將固定擋板和一條形磁鐵連接起來,此時磁鐵對水平面的壓力為N1,現在磁鐵左上方位置固定一導體棒,當導體棒中通有垂直紙面向裡的電流後,磁鐵對水平面的壓力為N2,則以下說法正確的是()

A.彈簧長度將變長,N1> N2

B.彈簧長度將變短,N1> N2

C.彈簧長度將變長,N1< N2

D.彈簧長度將變短,N1< N2

假期是自我提升、超越他人的機會,也可能是被人超越的節點。希望同學們做好自我管理,學習中有法可依,有法可學。

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