安培力_章节学习

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题型：简答题

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简答题

如图所示，直导线ab长1.5米，质量为0.3Kg，用绝缘细线悬挂在匀强磁场中成水平静止状态，磁场的方向垂直纸面．当导线中通以从a到b、大小为2A的电流时，两根悬线对棒的拉力恰好为零．求该匀强磁场的磁感应强度的大小和方向．

正确答案

解：金属细杆在重力、安培力作用下处于平衡状态，安培力和重力等大反向，故安培力方向竖直向上．

根据左手定则，伸开左手大拇指指向上方，四指从a指向b，则手心朝向纸外，故磁感应强度垂直于纸面向里．

金属棒的安培力：F=BIL…①

有二力平衡有：F=mg…②

联立①②代入数据解之得：B===0.5T

答：该磁场的磁感应强度为0.5T，方向垂直纸面向里．

解析

解：金属细杆在重力、安培力作用下处于平衡状态，安培力和重力等大反向，故安培力方向竖直向上．

根据左手定则，伸开左手大拇指指向上方，四指从a指向b，则手心朝向纸外，故磁感应强度垂直于纸面向里．

金属棒的安培力：F=BIL…①

有二力平衡有：F=mg…②

联立①②代入数据解之得：B===0.5T

答：该磁场的磁感应强度为0.5T，方向垂直纸面向里．

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题型：简答题

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简答题

（1）画出图（a）中通电直导线A受到的安培力方向

（2）闭合回路的一段导线以速度垂直磁场做切割磁感线运动，根据图（b）中导线的磁场方向与感应电流方向画出速度方向．

（3）在图（c）中物体A叠放在三角形木块上，一起沿斜面匀速下滑，画出A的受力示意图．

（4）在图（d）中的○中标出电荷的正、负（用符号“+”、“-”表示），标出放置在点的负电荷所受的电场力．

正确答案

解：（1）导线所在处磁场方向向左，根据左手定则判断可知：安培力方向垂直于导线向下

（2）根据左手定则判断可知：安培力方向垂直于导线斜向左下方，

（3）物块A匀速下滑，故A受力平衡，故受竖直向下的重力与竖直向上的支持力

（4）通过电场强度的方向可知，左侧为负，右侧为正，负电荷受到的电场力与P点的场强方向相反，故斜向右下方

受力如图

解析

解：（1）导线所在处磁场方向向左，根据左手定则判断可知：安培力方向垂直于导线向下

（2）根据左手定则判断可知：安培力方向垂直于导线斜向左下方，

（3）物块A匀速下滑，故A受力平衡，故受竖直向下的重力与竖直向上的支持力

（4）通过电场强度的方向可知，左侧为负，右侧为正，负电荷受到的电场力与P点的场强方向相反，故斜向右下方

受力如图

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题型：简答题

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简答题

把一根长L=10cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中：

（1）当导线中通以I1=2A的电流时，导线受到的安培力大小为 1.0×10-7N，则该磁场的磁感应强度为多少？

（2）若该导线中通以I2=1A的电流，则该处的磁感应强度为多大？此时导线所受安培力大小是多少？方向如何？

正确答案

解：（1）根据F=BIL得：=5×10-7T

（2）当导线中电流变化时，导线所在处的磁场不变，为5×10-7T

故有：F=BIL=0.5×10-7N．

根据左手定则，方向垂直于棒向上

答：（1）当导线中通以I1=2A的电流时，导线受到的安培力大小为 1.0×10-7N，则该磁场的磁感应强度为5×10-7T

（2）若该导线中通以I2=1A的电流，则该处的磁感应强度为5×10-7T，此时导线所受安培力大小是0.5×10-7N，方向垂直于棒向上

解析

解：（1）根据F=BIL得：=5×10-7T

（2）当导线中电流变化时，导线所在处的磁场不变，为5×10-7T

故有：F=BIL=0.5×10-7N．

根据左手定则，方向垂直于棒向上

答：（1）当导线中通以I1=2A的电流时，导线受到的安培力大小为 1.0×10-7N，则该磁场的磁感应强度为5×10-7T

（2）若该导线中通以I2=1A的电流，则该处的磁感应强度为5×10-7T，此时导线所受安培力大小是0.5×10-7N，方向垂直于棒向上

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简答题

在下列所示的各图中，通电导线在磁场中的磁感强度B、电流I、磁场力F三个相关物理量中，已知其中两个物理量的方向，在图中标出第三个物理量的方向（三个物理量方向互相垂直）．

正确答案

解：A、根据左手定则可以判断，电流的方向是向外的，

B、根据左手定则可以判断，电流的方向是沿导线向上的，

C、根据左手定则可以判断，磁场的方向是垂直纸面向里的，

D、根据左手定则可以判断，磁场的方向垂直于F斜向下，

E、根据左手定则可以判断，安培力的方向垂直导线斜向上，

F、根据左手定则可以判断，安培力的方向垂直于B斜向下．

解析

解：A、根据左手定则可以判断，电流的方向是向外的，

B、根据左手定则可以判断，电流的方向是沿导线向上的，

C、根据左手定则可以判断，磁场的方向是垂直纸面向里的，

D、根据左手定则可以判断，磁场的方向垂直于F斜向下，

E、根据左手定则可以判断，安培力的方向垂直导线斜向上，

F、根据左手定则可以判断，安培力的方向垂直于B斜向下．

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简答题

如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直遇导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源．现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2．已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，求：

（1）导体棒受到的安培力大小；

（2）导体棒受到的摩擦力；

（3）若只把匀强磁场B的方向改为竖直向上，其他条件都不变，导体棒受到的摩擦力有多大？

正确答案

解：（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：

I===1.5A

导体棒受到的安培力：

F安=BIL=0.3N

（2）导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1=mg sin37°=0.24N

由于F1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f

根据共点力平衡条件

mg sin37°+f=F安

解得：f=0.06N

（3）匀强磁场B的方向改为竖直向上时，安培力水平向右，

将其沿斜面与垂直斜面分解，可得，F安cos37°=0.3×0.8N=0.24N

而重力的下滑分力，F1=mg sin37°=0.24N

因此金属棒不受摩擦力．

答：（1）导体棒受到的安培力大小0.3N；

（2）导体棒受到的摩擦力0.06N；

（3）若只把匀强磁场B的方向改为竖直向上，其他条件都不变，导体棒受到的摩擦力为零．

解析

解：（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：

I===1.5A

导体棒受到的安培力：

F安=BIL=0.3N

（2）导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1=mg sin37°=0.24N

由于F1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f

根据共点力平衡条件

mg sin37°+f=F安

解得：f=0.06N

（3）匀强磁场B的方向改为竖直向上时，安培力水平向右，

将其沿斜面与垂直斜面分解，可得，F安cos37°=0.3×0.8N=0.24N

而重力的下滑分力，F1=mg sin37°=0.24N

因此金属棒不受摩擦力．

答：（1）导体棒受到的安培力大小0.3N；

（2）导体棒受到的摩擦力0.06N；

（3）若只把匀强磁场B的方向改为竖直向上，其他条件都不变，导体棒受到的摩擦力为零．

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