- 安培力、左手定则
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画出下列通电导线受到的安培力：
正确答案
解析
解：根据左手定则，判断下列导线受到的安培力方向如图：
其中C电流与磁场方向平行不受安培力；
D安培力方向向外．
某处地磁场的磁感应强度是4.0×10-5T．一根长为500m的导线，电流为10A，该导线受到的最大磁场力是多大？
正确答案
解析
解：电流处在地磁场中，根据磁感应强度的定义，只有电流方向与磁场方向垂直时，所受的磁场力最大．
所以Fmax=4.0×10-5×10×500 N=0.2 N
答：导线受到的最大磁场力是0.2N．
（1）导体棒所受安培力的大小．
（2）导体棒所受安培力的方向．
正确答案
解析
解：导体棒和磁场垂直，所以导体棒受到的安培力大小为：
F=BIL=5×2×1N=10N，
根据左手定则可以判断，安培力的方向为竖直向下．
答：（1）导体棒所受安培力的大小为10N．
（2）导体棒所受安培力的方向竖直向下．
（1）有一条横截面积为S的铜导线，通过的电流为I．已知铜的密度ρ，铜的摩尔质量M，阿佛加德罗常数NA，电子的电量e．在这个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子．求铜导线中自由电子定向移动的速率．
（2）把通有电流I，长度L的直导线垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中，导线受到安培力F=BIL．关于对安培力的微观实质的探究中，不能认为安培力是导线上自由电子所受洛伦兹力的合力，也不能认为安培力是自由电子与导线的晶格骨架碰撞产生的．导线内有带负电的自由电子和带正电的晶格，展开你想象的翅膀，给出一个合理的模型，在此基础上，证明导线的晶格骨架所受到的力即为安培力．
正确答案
解析
解：（1）设铜导线中自由电子定向移动的速率为v，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t．则导线的长度为l=vt，体积为V=Sl=Svt，质量为m=ρvtS，这段导线中自由电子的数目为n=
在t时间内这些电子都能通过下一截面，则
电流I=
所以v=
（2）导线内有带负电的自由电子和带正电的晶格，当自由电子定向移动时，带正电的晶格相对与自由电子也会运动，形成晶格电流，此时晶格电流的大小跟自由电子形成的电流大小相同，此时晶格电流受到的力为F=BIL，即为安培力
答：（1）铜导线中自由电子定向移动的速率为
（2）自由电子的定向运动会形成晶格电流，故晶格受到的力为安培力；
正确答案
1×10-2
上
解析
解：由图看出，导体棒与匀强磁场垂直，则安培力大小为：
F=BIL=1.0×10-2×2.0×0.5N=1×10-2N
根据左手定则判断可知，安培力的方向向上．
故答案为：1×10-2，上．
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