- 通电直导线在磁场中受到的力
- 共166题
5.如图4（甲）所示，两平行光滑导轨倾角为30°，相距10 cm，质量为10 g的直导线PQ水平放置在导轨上，从Q向P看的侧视图如图4（乙）所示。导轨上端与电路相连，电路中电源电动势为12.5 V，内阻为0.5 Ω，限流电阻R=5Ω，R′为滑动变阻器，其余电阻均不计。在整个直导线的空间中充满磁感应强度大小为1T的匀强磁场（图中未画出），磁场方向可以改变，但始终保持垂直于直导线。若要保持直导线静止在导轨上，则电路中滑动变阻器连入电路电阻的极值取值情况及与之相对应的磁场方向是( )
正确答案
解析
A、磁场方向水平向右时，直导线所受的安培力方向竖直向上，由平衡条件有 mg=BIL，得 I=
考查方向
解题思路
金属棒静止在斜面上，受力平衡．根据左手定则判断出安培力的方向，再根据平衡条件和安培力公式求出电路中电流，再由欧姆定律求解电阻R．
易错点
在判断安培力方向的时候注意用左手定则
知识点
33.（14分）如图，一关于y轴对称的导体轨道位于水平面内，磁感应强度为B的匀强磁场与平面垂直。一足够长，质量为m的直导体棒沿x轴方向置于轨道上，在外力F作用下从原点由静止开始沿y轴正方向做加速度为a的匀速加速直线运动，运动时棒与x轴始终平行。棒单位长度的电阻ρ，与电阻不计的轨道接触良好，运动中产生的热功率随棒位置的变化规律为P=ky
（1）导体轨道的轨道方程y=f（x）；
（2）棒在运动过程中受到的安培力Fm随y的变化关系；
（3）棒从y=0运动到y=L过程中外力F的功。
正确答案
33.解：
（1）设棒运动到某一位置时与轨道接触点的坐标为（±
棒做匀加速运动
代入前式得
轨道形式为抛物线。
（2）安培力 
以轨道方程代入得
（3）由动能定理
安培力做功
棒在
外力做功
知识点
4．如图所示，天平测量匀强磁场的磁感应．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
正确答案
解析
，对导线框受力分析得其重力与安培力（F=BIL）平衡，由欧姆定律得电动势E=I*R，由于电流相同，A选项的线圈长度最长，故它的电阻最大，要求产生的电动势最大。由法拉第电磁感应定律得感应电动势E＝n，则E＝nS,S最大的导线框受影响最大
考查方向
解题思路
受力分析得出安培力的制约关系
易错点
E与什么有关
知识点
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________。
正确答案
−
解析
由安培定则和左手定则以及牛顿第三定律得b受到的磁场力为-F，由相互作用力原理得b受到的磁场力为-3F或5F
考查方向
解题思路
安培定则和左手定则分析b的磁场力
易错点
c的电流方向不确定
知识点
11.小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距l=0.50m，倾角θ=53°，导轨上端串接一个0.05 Ω的电阻。在导轨间长d=0.56m的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B=2.0 T。质量m=4.0kg的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连。CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24m。一位健身者用恒力F=80N拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直。当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置（重力加速度g=10m/s，sin53°=0.8，不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量）。求
（1）CD棒进入磁场时速度v的大小；
（2）CD棒进入磁场时所受的安培力的大小；
（3）在拉升CD棒的过程中，健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q。
正确答案
（1）由牛顿定律
进入磁场时的速度
（2）感应电动势
感应电流
安培力
代入得
（3）健身者做功
由牛顿动量
在磁场中运动时间
焦耳热
知识点
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