- 通电直导线在磁场中受到的力
- 共166题
17．如图1所示，线圈abcd固定于匀强磁场中，磁场方 向垂直纸面向外，磁感应强度随时间的变化情况如图2所示。下列关于ab边所受安培力随时间变化的F-t图像（规定安培力方向向右为正）正确的是（ ）
正确答案
解析
由楞次定律知，由图可知感应电流的方向为adcba，根据电磁感应定律得：
根据欧姆定律得：
考查方向
法拉第电磁感应定律；安培力
解题思路
根据楞次定律和法拉第电磁感应定律判断出感应电流的方向和大小，根据左手定则判断出安培力的方向以及根据安培力的公式判断安培力大小.
易错点
本题的关键掌握楞次定律和法拉第电磁感应定律，以及安培力的大小和方向的判定.
知识点
病毒性心肌炎急性期休息时间为( )。
A．根据具体情况而定
B．休息到退热后3～4周
C．休息到退热后2～3周
D．心肌酶恢复正常后
E．3～6个月
正确答案
B
解析
[考点] 病毒性心肌炎[重点等级] ★★★
18．如图甲所示，正三角形导线框abc固定在磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示。t=0时刻磁场方向垂直纸面向里，在0～4s时间内，线框ab边所受安培力F随时间t变化的关系（规定水平向左为力的正方向）可能是下图中的 ( )
A
B
C
D
正确答案
解析
A B、3t0-4t0内，感应电动势为：
C D、 0-2t0时间内，感应电动势为：
考查方向
电磁感应中的力
解题思路
先由法拉第电磁感应定理和欧姆定律求出感应电流I，然后由
易错点
磁通量的变化量计算
知识点
7.如图所示，一足够长的光滑平行金属轨道，其轨道平面与水平面成
A金属杆加速运动过程中的平均速度小于v/2
B金属杆加速运动过程中克服安培力做功的功率小于匀速
运动过程中克服安培力做功的功率
C整个运动过程中电阻R产生的焦耳热为
D当金属杆的速度为v／2时，它的加速度大小为
正确答案
解析
金属杆沿光滑导轨从静止开始下滑的过程中，速度增大，金属杆切割磁感线产生的感应电动势增大，闭合回路中感应电流增大，金属杆所受沿导轨平面向上安培力增大，其沿导轨平面下滑时的加速度逐渐减小，当安培力等于重力沿斜面向下的分量时，加速度减小到0，此时金属杆速度达到最大值v，以后金属杆将以此速度做匀速运动。因为金属杆做初速度为0的加速度逐渐减小的加速运动，最后做匀速运动，金属杆沿光滑导轨下滑的过程中
考查方向
考查匀变速直线运动的平均速度、安培力、瞬时功率的计算，能量守恒定律和牛顿第二定律的应用。
解题思路
金属杆沿光滑导轨从静止开始下滑的过程中，速度增大，金属杆切割磁感线产生的感应电动势增大，闭合回路中感应电流增大，金属杆所受沿导轨平面向上安培力增大，其沿导轨平面下滑时的加速度逐渐减小，当安培力等于重力沿斜面向下的分量时，加速度减小到0，此时金属杆速度达到最大值v，以后金属杆将以此速度做匀速运动。因为金属杆做初速度为0的加速度逐渐减小的加速运动，最后做匀速运动，金属杆沿光滑导轨下滑的过程中
易错点
不会分析金属杆在光滑导轨上的运动情况，不能从能量守恒的角度判断整个回路在整个过程中产生的焦耳热。
知识点
16．如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨a，b，c，相距均为d＝1m，导轨ac间横跨一质量为m＝1kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触．棒的总电阻r＝2Ω，导轨的电阻忽略不计．在导轨bc间接一电阻为R＝2Ω的灯泡，导轨ac间接一理想电压表．整个装置放在磁感应强度B＝2T匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运
（1）金属棒达到稳定时施加水平恒力F为多大?水平外力F的功率为多少?
（2）金属棒达到稳定时电压表的读数为多少?
（3）此过程中灯泡产生的热量是多少?
正确答案
（1）、F=4N P=12w
（2）、U=10v （3）、Q1=5J
解析
解：(1)当
联立得
P=FV=12W
(2) 设电压表的读数为U，则有U=BdV+UL
代入数据得 U=10v
(3)设小灯泡和金属棒产生的热量分别为Q1、Q2，根据焦耳定律得知
由功能关系得：
代入数据得 Q1=5J
考查方向
解题思路
见解析
易错点
（2）问不会画等效电路图
（3）问中的功能关系
知识点
21．如图所示，固定的竖直光滑U型金属导轨，间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、电阻为r的导体棒与劲度系数为k的固定轻弹簧相连放在导轨上，导轨的电阻忽略不计。初始时刻，弹簧处于伸长状态，其伸长量为x1＝
A初始时刻导体棒受到的安培力大小F＝
B初始时刻导体棒加速度的大小a＝2g＋
C导体棒往复运动，最终将静止时弹簧处于压缩状态
D导体棒开始运动直到最终静止
正确答案
解析
A、导体棒的初速度为v0，初始时刻产生的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得：E=BLv0,设初始时刻回路中产生的电流为I，由闭合电路的欧姆定律得：
B、初始时刻，弹簧处于伸长状态，棒受到重力、向下的安培力和弹簧的弹力，根据牛顿第二定律得：mg+kx+F=ma，解得：
C、从初始时刻到最终导体棒静止的过程中，导体棒减少的机械能一部分转化为弹簧的弹性势能，另一部分通过克服安培力做功转化为电路中的电能；当导体棒静止时，棒受到重力和弹簧的弹力，受力平衡，所以弹力的方向向上，弹簧处于压缩状态，故C正确；
D、导体棒直到最终静止时，棒受到重力和弹簧的弹力，受力平衡，则：mg=kx2，得：
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势；焦耳定律；能量守恒定律
解题思路
由E=BLv、
易错点
由能量守恒求出的是整个过程电路产生的总热量，然后根据串并联电路的关系求出R上产生的热量.
知识点
患者在甲状腺大部切除手术后一回到病房，护士就要求其回答问题，目的是为了评估患者有无
A．意识障碍
B．神经损伤
C．麻醉清醒
D．记忆受损
E．痰液阻塞
正确答案
B
解析
手术中若损伤病人的喉上神经外支可出现声调降低，损伤一侧喉返神经可出现声音嘶哑，因此通过与病人交谈可以评估有无神经损伤。
30．据报道，最近实验室已研制出一种电磁轨道炮，其实验装置俯视如图。炮弹（图中阴影部分）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁场力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离d＝0．10m，导轨长L＝5．0m，炮弹质量m＝10g。导轨上电流I的方向如图中箭头所示．可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝50．0T，若炮弹出口速度为v＝2．0×103m/s，求：
（1）磁场的方向；
（2）通过导轨的电流I。（忽略摩擦力与重力的影响）
正确答案
（1）垂直纸面向里；
（2）I＝800A
解析
（1）垂直纸面向里；
（2）在导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为：F＝BId ①
设炮弹的加速度的大小为a，则：F＝ma ②
炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而：v2＝2aL ③
联立①②③代入题给数据得：I＝800A
考查方向
解题思路
见解析。
易错点
信息给予题，要按照题目要求作答。
知识点
32．如图所示，两根光滑水平导轨与一个倾角为α的金属框架abcd连接（连接处呈圆弧形）．匀强磁场仅分布于框架所在斜面，磁感应强度B跟框架面垂直。框架边ab、c
（1）金属棒MN受到的最大安培力的大小和方向；
（2）金属棒MN上升的最大高度；
（3）金属棒MN刚冲上框架时ab部分的发热功率。
正确答案
（1）
（2）
（3）
解析
（1）当导体棒运动到倾斜导轨上速度为v时，E=Blv
I=E/ R总，其中R总=
所以，FA＝BIL＝
上升到斜面以后对MN由牛顿第二定律有：mgsinθ+ FA=ma，加速度方向与运动方向相反，MN将做加速度减小的减速运动，所以刚开始充上倾斜导轨时，速度最大，安培力最大。其最大值大小为FA＝
（2）从刚滑上倾斜导轨至最高点的过程中，设最大上升高度为h，对系统由能量守恒有：
其中Q总总为电路中产生的总热量，由闭合电路欧姆定律可知：Q总= Qab+Qcd+QMN
Qab=Qcd=
联立解得：h＝
（3）MN刚冲上倾斜导轨的瞬间E=Blv0
I=
Pab＝
考查方向
解题思路
感应电动势→感应电流→安培力→受力分析+牛顿第二定律→运动状态→能量或动量的观点解决问题。
易错点
安培力做功与整个电路中产生的热量之间的关系。
知识点
4．如图是某种电磁泵模型，泵体是一个长方体，ab边长为L1，左右两侧面是边长为L2的正方形，泵体处在垂直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，泵体上下表面接电动势为U的电源（内阻不计）。若泵工作时理想电流表示数为I，泵和水面高度差为h，液体的电阻率为ρ，t时间内抽取液体的质量为m，不计液体在流动中和管壁之间的阻力，重力加速度为g．则（ ）
A泵体上表面应接电源负极
B电源提供的电功率为
C电磁泵对液体产生的推力大小为BIL1
D质量为m的水离开泵时的动能为UIt﹣mgh﹣I2
正确答案
解析
本题是电磁感应现象中，通电导体在电场中受安培力运动的问题，较为基础，但模型理解起来有些不易
A选项，由电磁驱动可知，通电直导线在磁场中受安培力作用，并可以在其作用下运动。根据左手定则可知，安培力向左则需要电流向下，上表面为电源正极。错误
B选项，磁场作用下的电流的有效长度为L2。错误
C选项，电源提供的电功率为
D选项，电流做功过程中重力做负功，电流产热消耗能量，其余为液体动能。正确
考查方向
解题思路
根据题意可知本题是电磁驱动的基本内容，通电直导线在磁场中受安培力作用，并可以在其作用下运动。根据左手定则可知，安培力向左则需要电流向下，上表面为电源正极，且磁场作用下的电流的有效长度为L2。电源提供的电功率为
易错点
不能准确把握本题的考察模型，导电液体在安培力的作用下运动，以及在运动过程中损失的能量。
知识点
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