安培力

SNOO'I+−第7题图BFFIABFFIBBFFICBFFID第49节安培力1.2018年浙江卷（4月选考）7．处于磁场B中的矩形金属线框可绕轴OO'转动，当线框中通以电流Ⅰ时，如图所示，此时线框左右两边受安培力F的方向正确的是（D）2.2015年上海卷25．如图，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到的磁场力为F，若以该磁场力的方向为正，则b受到的磁场力为________。当在a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小变为2F，则此时b受到的磁场力为________。答案：-F；-3F或5F解析：由牛顿第三定律，b受到a对它的的磁场力为-F；a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后，c在a、b两导线处的磁感应强度大小相等，方向相反，c导线对b导线的作用力是它对a导线作用力的两倍，方向相反，a受到的磁场力大小变为2F，那么c导线对a导线的作用力可能是F，也可能是-3F，c导线对b导线的作用力可能是-2F，也可能是6F，故此时b受到的磁场力为-3F或5F。3.2015年江苏卷4.如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（A）解析：由题意知，根据F=BIL，处于磁场中的导体，有效长度越长，受安培力越大，天平越容易失去平衡，由题图知，选项A中导体的有效长度最长，所以选项A正确。4.2011年新课标版(A)(B)(C)(D)MNMNMNMNabcI2I18．电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是（BD）A．只将轨道长度L变为原来的2倍B．只将电流I增加至原来的2倍C．只将弹体质量减至原来的一半D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变【解析】利用动能定理有221mvBIlL,B=kI解得mlLkIv22。所以正确答案是BD。5.2012年物理海南卷10．图中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。下列说法正确的是（）A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动答：BD解析：由右手螺旋法则和左手定则，可知选项B、D正确。6.2012年理综天津卷2.如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是A.棒中的电流变大，θ角变大B.两悬线等长变短，θ角变小C.金属棒质量变大，θ角变大D.磁感应强度变大，θ角变小答案：A解析：水平的直线电流在竖直磁场中受到水平的安培力而偏转，与竖直方向形F安TmgMBθθNLIf左右aebL成夹角，此时它受拉力、重力和安培力而达到平衡，根据平衡条件有mgBILmgF安tan，所以棒子中的电流增大θ角度变大；两悬线变短，不影响平衡状态，θ角度不变；金属质量变大θ角度变小；磁感应强度变大θ角度变大。7.2017年新课标I卷19．如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反，下列说法正确的是A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1:1:3D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3:3:1【答案】BC【解析】同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。对L1分析受力，如图所示，可知L1所受磁场力的方向与L2和L3所在平面平行，故A错误；对L3受力分析，如图所示，可知L3所受磁场力的方向与L1和L2所在平面垂直，故B正确；设三根导线两两之间的相互作用力为F，则L1和L2受到的磁场力的合力等于F，L3受到的磁场力的合力等于3F，即L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1:1:3，故C正确，D错误。8.2017年浙江选考卷9.如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内。则A.b点的磁感应强度为零B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里C.cd导线受到的安培力方向向右D.同时改变了导线的电流方向，cd导线受到的安培力方向不变【答案】D【解析】由右手螺旋定则可知，cd导线和ef导线在b处产生的磁场方向都垂直纸面向外，所以由矢量合成知b处的磁感应强度垂直纸面向外，故A错误；由右手螺旋定则知ef导线在左侧产生的磁感应强度垂直纸面向外，故B错误；由左手定则知：cd导线受到的安培力方向向左，故C错误；由题意可知，cd导线所处的位置磁汤方向发生改变，但同时自身电流方向也发生改变，由左手定则知cd导线所受安培力方向不变，故D正确。9.2014年物理上海卷12.如图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，面积为s的矩形刚性导线框abcd可绕过ad边的固定轴OO'转动，磁场方向与线框平面垂直。在线框中通以电流强度为I的稳恒电abcdfeL1L2L3IIIL1L2L3III流，并使线框与竖直平面成θ角，此时bc边受到相对OO′轴的安培力力矩大小为（）A．sinISBB．osISBcC．sinISBD．cosISB【答案】A【解析】根据左手定则，可知通电导线受到的安培力沿竖直方向向上，大小为F＝BILbc，此力到转轴的力臂为Labsinθ；力矩为：M＝FLabsinθ＝ISBsinθ，A项正确。10.2011年物理江苏卷5．如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计。匀强磁场与导轨平面垂直。阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好。t=0时，将开关S由1掷到2。q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。下列图象正确的是（D）A．B．C．D．【解析】t=0时，将形状S由1掷到2，电容器放电，开始时REi，因安培力作用使导体棒产生加速度，导体棒速度增大，产生反向感应电动势，使电流减小，安培力减小，加速度减小，减小至零时，速度达最大值vm做匀速运动，电容器两极电压为BLvm（L为导轨宽度），A、B、C错误，D正确。11.2014年理综浙江卷20.如图1所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t=0时刻起，棒上有如图2所示的持续交流电流I，周期为T，最大值为Im，图1中I所示方向为电流正方向。则金属棒A．一直向右移动B．速度随时间周期性变化C．受到的安培力随时间周期性变化D．受到的安培力在一个周期内做正功【答案】ABC【解析】在0～T2，导体棒受到向右的安培力，大小恒为BImL，向右做匀加速直线运动；在T2～T，导体棒受到安培力向右，大小仍为BImL，而此时速度仍然还是向左，做匀减速直线运动，之后不断qtOvtOatOitOECS12BbBcadθO'O第20题图2L第20题图1B左右ItTT/23T/22T-ImImI0重复该运动过程．故选项A、B、C正确；安培力在一个周期内先做正功，后做负功，选项D错误．12.2011年上海卷18．如图，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。则磁感应强度方向和大小可能为A．z正向，tanmgILB．y正向，mgILC．z负向，tanmgILD．沿悬线向上，sinmgIL答案：BC解析：本题考查安培力、左手定则。如图所示为沿着x轴负方向看的示意图，导线受到向下的重力、沿着绳子方向的拉力以及安培力。当磁感应强度方向沿着z轴正向时，由左手定则可得安培力向左，导线不可能平衡，A错；同理当磁感应强度方向沿着z轴负向时，安培力向右，可能平衡，C对；当磁感应强度方向沿着y轴正向时，安培力竖直向上，若大小等于重力，则可使导线平衡，B对；当磁感应强度方向沿悬线向上时，安培力垂直悬线向下，不可能使导线平衡，D错。13.2014年理综新课标卷Ⅰ15.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（）A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D.将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半【答案】B【解析】本题考查安培力的大小和方向．安培力总是垂直于磁场与电流所决定的平面，因此，安培力总与磁场和电流垂直，A错误，B正确；安培力F＝BILsinθ，其中θ是电流方向与磁场方向的夹角，C错误；将直导线从中点折成直角，则前半段受到的安培力为sinLBIF21，后半段受到的安培力为cosLBIF21，由于夹角θ不确定，所以F1、F2的合力不一定等于F1，选项D错。14.2016年海南卷8．如图（a）所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。俯视图（b）表示处于辐射状磁场中的线圈（线圈平面即纸面）磁场方向如图中箭头所示，在图（b）中A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力zyθTmg线圈图（b）N线圈环形磁体纸盆图（a）SS的方向垂直于纸面向里B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外【答案】BC【解析】将环形导线分割成无限个小段，每一小段看成直导线，则根据左手定则，当电流顺时针时，导线的安培力垂直于纸面向外，故选项A错误，选项B正确；当电流逆时针时，根据左手定则可知道安培力垂直于纸面向里，故选项C正确，选项D错误。15.2018年海南卷3．如图，一绝缘光滑固定斜面处于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，通有电流I的金属细杆水平静止在斜面上。若电流变为0.5I，磁感应强度大小变为3B，电流和磁场的方向均不变，则金属细杆将（A）A．沿斜面加速上滑B．沿斜面加速下滑C．沿斜面匀速上滑D．仍静止在斜面上解析：分析金属杆受力有重力G、斜面支持力N和磁场对通电导线的作用力F，其中F=BIL，由平衡条件得F=Gsinθ，若电流变为0.5I，磁感应强度大小变为3B，则磁场力变为F'=1.5BIL，金属杆受到的合力沿斜面向上，所以金属杆将沿斜面加速上滑，选项A正确。16.2018年江苏卷13．（15分）如图所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ，间距为d。导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流。金属棒被松开后，以加速度a沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定，重力加速度为g。求下滑到底端的过程中，金属棒（1）末速度的大小v；（2）通过的电流大小I；（3）通过的电荷量Q。解：（1）匀加速直线运动v2=2as解得2vas（2）安培力F安=IdB金属棒所受合力–FmgsinF安牛顿运动定律F=ma解得–mgsinIdaB（）（3）运动时间v