磁场安培力有关试题

1、安培力

<1）定义：磁场对电流的作用力叫安培力。

<2）安培力的大小与导线放置有关。

同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，如图1、图2、图3所示，三种情况下，导线与磁场方向垂直时安培力最大，取为

；当导线与磁场方向平行时，安培力最小，；其他情况下，

。b5E2RGbCAP

图

1

图2

图3p1EanqFDPw

说明：电荷在电场中受到的电场力是一定的，方向与该点的电场方向相同或相反，电流在磁场中某处所受的磁场力<安培力），与电流在磁场中放置的方向有关。当电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；当电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大。DXDiTa9E3d

2、安培力的大小与方向：

<1）安培力的大小

安培力的大小可由F＝BIL求出

式时应注意几点：

①导线L所处的磁场应为匀强磁场。②L为有效长

度，如图4所示，半径为r的半圆形导线与磁场B垂

直放置，当导线中通以电流I时，安培力。

RTCrpUDGiT

<2）安培力的方向——左手定则

伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且

都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场，让磁感线穿过手心，让伸开的四指指向电流方向，那么大拇指所指方向即为安培力方向。5PCzVD7HxA

说明：不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力方向总垂直于电流方向与磁场方向所在的平面。

注意：左手定则判定的是磁场对电流作用力的方向，而不一定是载流导体运动的方向。载流导体是否运动，要看它所处的具体情况

而定。例如：两端固定的载流导体，即使受磁场力作用，它也不能运动。jLBHrnAILg

<3）两平行通电直导线的相互作用

同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。

设两导线中都通以向上的同向电流，如图5所

示。

根据安培定则，导线a中的电流产生的磁场，在

其右侧都垂直纸面向内。这个磁场对通电导线b的

作用力的方向由左手定则可知，在纸面内向左。

xHAQX74J0X

同理，导线b中的电流产生的磁场在其左侧都垂直纸面向外，它

对导线a的作用力的方向在纸面内向右。结果，两导线互相吸引。LDAYtRyKfE

若其中b导线的电流反向<即两导线中通以反向电流），则a导线的右边垂直纸面向内的磁场对b导线的作用力的方向在纸面内向右；同理b导线的左边垂直纸面向内的磁场对a导线

的作用的方向在纸面内向左。结果，两导线互相排

斥，如图6所示。Zzz6ZB2Ltk

3、判断安培力作用下物体的运动方向的常规方法：

<1）电流元法：

即把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则

判断出每小段电流元受安培力的方向，从而判断出整段

电流所受合力的方向，最后确定运动方向。dvzfvkwMI1 <2）特殊位置法：

把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向。

<3）等效法：

环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管。通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。rqyn14ZNXI

<4）利用结论法：

①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；

②两电流不平行时，有转动到相互平行且方向相同的趋势，利用这些结论分析，可事半功倍。

4、安培力作用下的物体平衡：

<1）有安培力参与的物体平衡，此平衡与前面所讲的物体平衡一样，也是利用物体平等条件解题，其中安培力是众多受力中的一个。EmxvxOtOco

<2）与闭合电路欧姆定律相结合的题目。主要应用：

①全电路欧姆定律；②安培力求解公式F＝BIL；③物体平衡条件。

<3）在安培力作用下的物体平衡的解题步骤和前面我们学习的共点力平衡相似，一般也是先进行受力分析，再根据共点力平衡的条件列出平衡方程。其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉了安培力。SixE2yXPq5

安培力作为通电导线所受的外力参与受力分析，产生了通电导体在磁场中的平衡、加速及做功问题，这类问题与力学知识联系很紧，解题时，把安培力等同于重力、弹力、摩擦力等性质力；对物体进行受力分析时，注意安培力大小和方向的确定；求解时注意运用力学中静力学、动力学及功和能等有关知识解此类题可以有效地培养综合运用能力，必须引起重视。6ewMyirQFL

【典型例题】

问题1. 对于安培力计算式的深层理解：

例1. 如图7，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流强度为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力。kavU42VRUs

图7

解读：本题考查对安培力大小计算公式的正确理解，

为磁场在垂直导线电流方向的分量，B为有效磁

场，或者，其中为垂直于磁场方向的有效长度。y6v3ALoS89

A图中，这时不能死记公式，而写成，要理解公

式本质是有效长度或有效磁场，正确分解。

B图中，B⊥I，不论导线再怎么放，也在纸平面内，故。

C图是两根导线组成的折线abc，整体受力实质上是两部分直导线分别受力的矢量和，其有效长度为ac<即从a→c的电流）。故

。M2ub6vSTnP

同理，从a→b的半圆形电流，分析圆弧上对称的每一小段电流，受力抵消合并后，其有效长度为ab，。

所以，，可以推广到任意形状的导线在匀强磁场中的受力计算。

若在D图中，用导线将ab接通形成闭合线圈，则ab弧受力与ba直径电流受力方向刚好相反，故合力为零。所以，闭合的通电线圈受安培力为零。E图中，。0YujCfmUCw

变式：

通电的三角形闭合线框处在与其表面垂直的匀强磁场中，如图8所示，则线框所受安培力为 ( A >

图8

A. 零

B. 方向垂直ab边向外

C. 方向垂直bc边向外

D. 条件不充分，无法求解

答案：A

问题2. 通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向的判断问题：例 2. 两条直导线互相垂直，如图9<甲）所示，但相隔一个小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动。当直流电流按图9<乙）所示方向通入两条导线时，CD导线将< ）。eUts8ZQVRd

图9

A. 不动

B. 顺时针方向转动，同时靠近

导线AB

C. 顺时针方向转动，同时离开

导线AB

D. 逆时针方向转动，同时离开导线AB

E. 逆时针方向转动，同时靠近导线AB

答案：E

变式1：

如右图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线。当导线中通以由外向内的电流时< A）。sQsAEJkW5T

A. 磁铁受到向左的摩擦力，磁铁对桌面的

压力减小

B. 磁铁受到向右的摩擦力，且对桌面的压

力减小

C. 磁铁受到向左的摩擦力，且对桌面的压力增大

D. 磁铁不受摩擦力，对桌面的压力不变

答案：A

把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心，且在线圈平面内，如图2所示，当线圈通过如图2所示方向的电

流时，线圈将< C）

A.不动

B.发生转动，同时靠近磁铁

C.发生转动，同时离开磁铁

D.不发生转动，只靠近磁铁

E.不发生转动，只远离磁铁GMsIasNXkA

问题 3. 安培力作用下的物体的平衡、极值及瞬

时问题。

例3. 如右图所示，通电直导线ab质量为m、

长为l水平地放置在倾角为的光滑斜面下，通

过图示方向的电流，电流强度为I，要求导线ab

静止在斜面上。TIrRGchYzg

<1）若磁场的方向竖直向上，则磁感应强度

为多大？

<2）若要求磁感应强度最小，则磁感应强度如何？

解读：本题的关键是分析导线的受力情况，那么怎样将立体情形转化为平面情形？

<1）若磁场方向竖直向上，从a向b观

察，导线受力情况如右图13所示。

由平衡条件得：

在水平方向上；

在竖直方向上，其中F＝

BIL。

联立可解得：。

<2）若要求磁感应强度最小，则一方面应使磁场

方向与通电导线垂直，同时另一方面调整磁场方向

使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小。

7EqZcWLZNX

如右图由力的矢量三角形讨论可知，当安培力方向与支持力垂直

时，安培力最小，对应磁感应强度最小，设其值为，则：lzq7IGf02E

根据左手定则判定知，该磁场方向垂直斜面向上。

变式1：

<2006年广东）如右图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒，在导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是< A ）。zvpgeqJ1hk

A. ，方向垂直斜面向上

B. ，方向垂直斜面向下

C. ，方向垂直斜面向下

D. ，方向垂直斜面向上

答案：A

变式2：

如图16所示，导体AB的长度为L，质量为m，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁感线垂直纸面向外，AB搁在水平支架上成为电路的一部分，当接通电路瞬间，AB弹跳起来，则导体AB中的电流方向如何？若已知通电瞬间通过导体横截面的电量值为Q，则在S 闭合过程中，电流对导体做功至少应为多少？NrpoJac3v1

图16

解读：由安培力方向应竖直向上，据左手定则

判断出AB中瞬间电流方向从B至A。

电流做功将一部分电能转换成导体的动能，另

一部分电能将消耗在导体因存在电阻而产生的热量

中。据题中条件可知，电流对导体做功至少为：

1nowfTG4KI

通电瞬间，对AB导体根据动量定理有：。

而因时间极短，跟安培力比较起来重力可忽略不计，所以有：

则

1、下列说法中正确的是< ）。

A. 磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值即fjnFLDa5Zo

B. 通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零

C. 磁感应强度只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关tfnNhnE6e5

D. 通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向

2、如图1所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈。宽度为l，共N匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I<方向如图1）时，在天平左右两边加上质量各为的砝码，天平平衡，当电流反向<大小

不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知< ）。HbmVN777sL

A. 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为

B. 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为

C. 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为

D. 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为

3、关于通电导线所受安培力F的方向与磁场磁感应强度B的方向和电流的方向之间的关系。下述说法正确的是< B）。V7l4jRB8Hs

A. F、B、I三者总是互相垂直的

B. F总与B和I垂直，但B、I之间可以不垂直

C. B总与F和I垂直，但F、I之间可以不垂直

D. I总与F和B垂直，但F、B之间可以不垂直

4、如图2所示，两个同样的通电导线环同轴平行，相隔一小段距离悬挂，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将< ）。83lcPA59W9

A. 吸引

B.

排斥 C. 保持静

止 D. 边吸引边转动mZkklkzaaP

5、通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN

在同一平面内，电流方向如图3所示，ab边与MN平行，关于MN的

磁场对线框的作用，下列叙述正确的是< C）。AVktR43bpw

A. 线框有两条边所受的安培力方向相同

B. 线框有两条边所受的安培力大小相同

C. 线框所受安培力的合力朝左

D. 线框所受安培力的合力朝右

6、一个可自由运动的线圈和一个固定的线圈互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈都通过如图4所示方向的电流时，则从左向右看，线圈将< ）。ORjBnOwcEd

A. 不动

B. 顺时针转动2MiJTy0dTT

C. 逆时针转动

D. 向纸外平动

7、如图5所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直于纸面向外运动，可以< ）。gIiSpiue7A

A. 将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极

B. 将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极

C. 将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极

D. 将a、c端接在交流电源的一端，b、d接在交流电源的另一端

8、在一根长为0.2m的直导线中通入2A的电流，将导线放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，则导线受到的安培力的大小可能是< ）。uEh0U1Yfmh

A. 0.4N

B.

0.2N C.

0.1N D.

0IAg9qLsgBX

9、如图6所示，MN、PQ为水平放置的金属导

轨，直导线ab与导轨垂直放置，导轨间距

，其电阻为，导轨所在区域处在匀

强磁场中，磁场方向竖直向下，磁感应强度

。电池电动势，内电阻，电阻，开关S

接通后直导线ab仍静止不动。求直导线ab所受的摩擦力的大小和方向。WwghWvVhPE

申明：

所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用

途。

磁场强度与安培力补充2012-1-40

磁场强度与安培力补充2012-1-4 1．分别置于a 、b 两处的长直导线垂直纸面放置，通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，a 、b 、c 、d 在一条直线上，且ac ＝cb ＝bd 。已知c 点的磁感应强度大小为B 1，d 点的磁感应强度大小为B 2，则a 处导线在d 点产生的磁感应强度的大小及方向为（ ） （A ）1 22B B -，方向竖直向下 （B ）122B B +，方向竖直向上 （C ）B 1－B 2，方向竖直向上 （D ）B 1＋B 2，方向竖直向下 2．一矩形通电线框abcd 可绕其中心轴OO’自由转动，它处在与OO’垂直的匀强磁场中，在图示位置由静止释放时（ ） Ａ．线框静止，四边受到指向线框外部的磁场力 Ｂ．线框静止，四边受到指向线框内部的磁场力 Ｃ．线框转动，ab 转向纸外，cd 转向纸内 Ｄ．线框转动，ab 转向纸内，cd 转向纸外 3．矩形线框abcd 固定放在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B 随时间t 变化的图象如图甲所示。设t ＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，则在0～4s 时间内，图乙中能正确表示线框ab 边所受的安培力F 随时间t 变化的图象是（规定ab 边所受的安培力方向向左为正）（ ） 4．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB 、CD ，导轨上放有质量为m 的金属棒MN ，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现从t ＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流强度与时间成正比，即I ＝kt ，其中k 为恒量．若金属棒与导轨始终垂直，则下面表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是( ) 5．一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是( ) 6．如图所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L ，共N 匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面．当线圈中通有电流I (方向如图)时，在天平左、右两边加上质量各为m 1、m 2的砝码，天平平衡．当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m 的砝码后，天平重新平衡．由上可知( ) (A )磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m 1-m 2)g /NIl (B )磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg /2NIl (C )磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m 1-m 2)g /NIl (D )磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg / 2Nil a c b d

磁场、安培力

⑤磁感线的疏密表示磁场强弱 5．磁场的产生 使用右手螺旋定则(安培定则)判断 ①直导线，电荷直线运动 ②通电螺线管、线圈 ③分子电流 ④地磁场 6．其他性质 其他性质

cos BSθ Φ= ①磁通量是标量 ②一般来说面积变大，磁通量变大， 但是也有例外放个小磁针其中在螺线管内部则()放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则( ) A．放在a处的小磁针的N极向左 放在 B．放在b处的小磁针的N极向右 C．放在c处的小磁针的S极向右 D．放在a处的小磁针的N极向右 强度方向不变环所在的平面画个圆它的半面积在环内另半面积环所在的平面画一个圆B，它的一半面积在A环内，另一半面积在A环外。则B圆内的磁通量( ) 为零 A．为零 B．是进去的 是出来的 C．是出来的 D．条件不足，无法判别

1．安培力 方向：左手定则 大小：F=BIL sinα 有效长度 一般求磁体对于导线的力，然后求其反作用力。 作 A．只能发生平动　 B．只能发生转动　 只能发生转动 C．既能发生平动又能发生转动 D．绝不会发生平动，也不会发生转动

缘当线圈中通有b d方向电流时线圈所受安培力的合力方缘。当线圈中通有abcda方向电流时，线圈所受安培力的合力方向() 向左 A．向左 B．向右 垂直纸面向外 C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里 A．ab边与bc边受到的安培力大小相等 B．cd边受到的安培力最大 C．cd边与ad边受到的安培力大小相等 D．ad边不受安培力作用 如图所示。有四根彼此绝缘的通电直导线处在同一平面里，I1=I3 ＞I2＞I4，要使O点磁场增强则以切断那根导线中的电流？()【例10】 A．切断I1 B．切断I2 C．切断I3 D．切断I4 如图，一个可以自由运动的圆形线圈水平放置并通有电流i， 电流方向俯视为顺时针方向根固定的竖直放置直导线通有【例11】 电流方向俯视为顺时针方向，一根固定的竖直放置直导线通有 向上的电流I，线圈将() 端向上端向下转动且向左运动 A．a端向上，b端向下转动，且向左运动 B．a端向上，b端向下转动，且向右运动 端向下端向上转动且向左运动 C．a端向下，b端向上转动，且向左运动

磁场的叠加、安培力

磁感应强度和安培力 1.一塑料薄圆盘，半径为R，电荷q均匀分布于表面，圆盘绕通过圆心垂直盘面的轴转动，角速度为?，求：在圆盘中心处的磁感应强度。 2.在半径为R的长直圆柱导体中，电流沿轴向方向，且在截面上的分布是均匀的，求：磁场的分布。 3.两根互相靠近且垂直的长直导线，分别通以图示方向的电流，且I1 = 1.0A ，I2 = 1.73A ， 试确定合磁场为零的区域。 4.两根互相平行的长直导线相距10cm ，其中一根通电的电流是10A ，另一根通电电流为20A ，方向如图。试求在两导线平面内的P、Q、R各点的磁感强度的大小和方向。 5.求上题中单位长度1导线受2导线的磁场力，再求单位长度2导线受1导线的磁场力。比较这两个力的大小、方向，总结它们的关系。 6.将一无限长直导线中部折成一个长a 、宽b的开口矩形，并使导线 通以强度为I的稳恒电流。求开口中心处的磁感强度。 7.圆形导线沿半径方向引出两根直导线（引出位置任意），并通以强度为I的 恒定电流，如图所示。试求环中心O处的磁感强度。

8.电流由长直导线沿垂直于底边方向经A 点流入电阻均匀分布边长为l 的正三角形金属线框，再经B 点沿CB 方向从三角形框流到无限远处。已知电流为I ，求三角形中心O 点的磁感应强度。 9.如图所示一半径为R 的导线圆环同一个径向对称的发散磁场处处正交，环上各个磁感应强度B 的大小相同，方向都与环平面的法向成θ设导线圆环有电流I ，求磁场作用在此环上的合力 大小和方向？ 10.半径为R 的圆形回路中有电流2I ,另一无限长直载流导线AB 中有电流1 I ,AB 通过圆心，且与圆形回路在同一平面内，求圆形回路所受1I 的磁场力 11.两个半径相等的电阻均为9Ω的均匀光滑圆环，固定在一个绝缘水平台面上，两环面在两个相距20cm 的竖直平面内，两环面间有竖直向下的B = 0.87T 的匀强磁场，两环最高点A 、C 间接有内阻为0.5Ω的电源，连接导线的电阻不计。今有一根质量为10g 、电阻为1.5Ω的导体棒MN 置于两环内且可顺环滑动，而棒恰静止于图示水平位置，其两端点与圆弧最低点间的弧所对应的圆心角均为θ = 60°。取重力加速度g = 10m/s 2 ，求电源电动势。 12.质量分布均匀的细圆环，半径为R ，总质量为m ，让其均匀带正电，总电 量为q ，处在垂直环面的磁感强度为B 的匀强磁场中。令圆环绕着垂直环面并 过圆心的轴转动，且角速度为ω ，转动方向和磁场方向如图所示。求因环的旋 转引起的环的张力的增加量。

磁场基本概念、安培力

磁场基本概念、安培力

磁场基本概念安培力 一、基本概念 1.磁场的产生: ⑴磁极周围有磁场。 ⑵电流周围有磁场（奥斯特）。 安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。（但这并不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的，因为麦克斯韦发现变化的电场也能产生磁场。） ⑶变化的电场在周围空间产生磁场。 2.磁场的基本性质:磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用（对磁极一定有力的作用；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用）。这一点应该跟电场的基本性质相比较。 3.磁场力的方向的判定:磁极和电流之间的相互作用力（包括磁极与磁极、电流与电流、磁极与电流），都是运动电荷之间通过磁场发生的相互作用。因此在分析磁极和电流间的各种相互作用力的方向时，不要再沿用初中学过的“同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引”的结论（该结论只有在一个磁体在另一个磁体外部时才正

确），而应该用更加普遍适用的：“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，或用左手定则判定。 4.磁感线 ⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向 和强弱的曲线。磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N 极的指向。磁感线的疏密表示磁场的强弱。 ⑵磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不 同）。 ⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线： ⑷安培定则（右手螺旋定则）：对直导线， 通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场

四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。 5.磁感应强度 IL F B （条件是匀强磁场中，或ΔL 很小，并 且L ⊥B ）。 磁感应强度是矢量。单位是特斯拉，符号为T ，1T=1N/（A ?m ）=1kg/（A ?s 2 ） 6.磁通量:可以认为穿过某个面的磁感线条数就是磁通量。 二、安培力 （磁场对电流的作用力） 1.安培力方向的判定:左手定则 例 1.磁场对电流的作用力大小为F ＝BIL （注意：L 为有效长度，电流与磁场方向应 ）．F 的方向可用 定则来判定． 试判断下列通电导线的受力方向． × × × × ． ． ． ． × × × × ． ． ． ． × × × × ． ． ． ． × × × × ． ． ． ． × B

试析“电流、磁场、安培力”三者之间的关系

试析“电流、磁场、安培力”三者之间的关系 发表时间：2015-04-16T13:23:36.670Z 来源：《教育学文摘》2015年2月总第147期供稿作者：宋黎明[导读] 电荷的定向移动形成电流，也就是说电流只是一种现象，指的是电荷做有序运动时的宏观状态，并非客体。宋黎明河南省南阳市宛东中专河南南阳473000 摘要：电磁学知识抽象难学，师生理解片面，且不少学生滋生了畏难情绪。为了使学生掌握好电磁学知识，本文结合笔者的教学经验，简述了电流、磁场、安培力的关系，以供参考。 关键词：电流磁场安培力 在电磁学中，有人认为：“电生磁，磁也能生电，电和磁可以相互演变、交互衍生。”也有人说：“静电和静磁是彼此独立的，只有在电磁感应现象中才能把电和磁紧密地联系在一起。”诚然，在各类物理教育教学文献中很少见到电磁关系的专题论述，以至于在中等物理教学中许多师生理解片面，致使物理图景模糊，感到电磁学知识抽象难学，不少学生滋生了畏难情绪。本文尝试着就“电流、磁场、安培力”的关系，阐述一下笔者的观点。 一、电流的磁效应 在人教版物理教材选修3-1中，介绍了奥斯特的实验研究并非一帆风顺。当时人们见到的力都是沿着物体连线的方向，即都是所谓的“纵向力”。受到这种观念的局限，奥斯特总是把磁针放在导线的延长线上，实验均以失败而告终。1820年4月，在一次演讲中，他偶然地在电流“横向”上发现了磁针的转动，不久，就宣布了电流的磁效应，首次揭示了电和磁的联系。电荷的定向移动形成电流，也就是说电流只是一种现象，指的是电荷做有序运动时的宏观状态，并非客体。根据物质不灭的哲学思想，电流周围存在的磁场是客体，它不可能是电流产生的，磁场只能是电荷处在电流状态时必然存在的一种物质形态，绝不能类同于“物”与“影”的关系。定向移动的电荷与磁场的共同存在，更像孪生的“龙凤胎”，说明二者联系紧密、互相依存。电现象和磁现象作为客观存在，不是因果，亦非衍生。当然，电流和磁场确实存在紧要的关系，以通电的直导线周围的磁场为例，磁场的强弱不仅与到直线电流的距离成反比，也与电流的大小成正比。这种量与量的关系，不能颠倒客体与属性的位置。正如食物充足的地区便于生物的生存和繁衍，但不能说是食物产生了生物。如果说“电流的磁场”这种表述不够确切，那么，说电流产生了磁场就绝对是错误的。 二、安培力 高中物理教材给出安培力的定义是“通电导体在磁场中受到的力就叫安培力”，它没有说是磁场对电流的作用力是安培力。通常讲电流之间的作用，应该表述为通电导体周围的磁场对另一通电导体的作用力，等离子体形成的电流在磁场中就不受安培力。在研究受安培力作用下的平衡问题和运动问题时，它的研究对象永远指的是通电导体，而不是一般意义上的电流，电流毕竟不是客体。在探究磁场的强弱，定义磁感应强度B时，选定的对象“电流元”，是很短的一段通电导体。所以，当我们说电流之间存在着相互作用时，究其实是通电导体与磁场之间的相互作用。一对平行的通电直导线，当它们的电流方向相同时相互吸引，方向相反时相互排斥，作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在一条直线上。这是一种近似简化的表述方式。根据牛顿第三定律，作用力与反作用力是发生在两个物体之间，电流的意义是电荷定向移动时的状态，不是物质客体，不能描述成施力物体和受力物体。所谓“电流之间的相互作用力”实质就是安培力，即磁场对通电导体的作用力。安培力的施力物体是磁场。我们平常一般不这样说，除了习惯上的原因外，还是对磁场的理解问题。磁场作为一种物质形态，不是通常的实物粒子，看不见，很抽象，中学生总有陌生感。无独有偶，物理上的光压问题，极少有人涉及施力物体和受力物体，只要不影响问题的研究，表达方式也许不需要百分之百的准确。物理上的“模型法”是一种理想化的方法，立足现实又超越现实，但毕竟是一种十分有效的方法。类比的方法是某些方面的类比，或一定程度的类比，学习新知识不能总拿老知识去衡量。实物粒子和磁场既然是两种不同的物质形态，对于某些物理概念就不要处处用一把尺子去衡量。 在教材科学漫步栏目，介绍了自然界中有趣的右旋与左旋，它在深层次反映了自然规律的某些性质。安培力的方向由左手定则判定，这是十分有趣的。安培力的方向垂直于磁感应强度B与通电导体所决定的平面，这个判定法的学习让学生感到了自然的神奇。电场对电荷的作用力是无条件的，只要电荷处在电场中，就一定受电场力的作用。磁场对通电导体的作用力是有条件的，即有方向的选择。当磁场方向与电流方向平行时，通电导体不受安培力；一旦离开平行状态，就有安培力，并且当磁场方向与电流方向垂直时，安培力最大。定义磁感应强度B时采用的比值定义法就是针对这种垂直状态下的磁场力而言。通电导体在磁场中的运动过程，安培力做的功是电能转化为其它形式能的量度，这种能量转化是通过磁场得以实现。电动机的工作原理就是这样，磁场是这种能量转化的媒介物。综上所述，定向移动的电荷周围存在着磁场，通电导体在磁场中受到安培力作用，三者不是传导和转移的关系。任何力只能发生在两个物体之间，安培力不是电流之间的作用力，只能是磁场对通电导体的作用力，磁场的基本特点就是对其中的通电导体产生力的作用。参考文献 [1]邹祖莉电磁学解题点窍[J].贵州教育学院学报，2007年，04期。 [2]秦阳浅析物理电磁学中的“广义安培定则”[J].中国教师，2011年，S1期。

高中物理选修3-1磁场-安培力-洛伦兹力

选修3-1 磁场练习 姓名：___________分数：___________ 一、选择题（题型注释） 1．空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直横截面．一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°．不计重力，该磁场的磁感应强度大小为（） A． B． C． D． @ 2．如图，长为2l的直导线拆成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为（） 3．在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断正确的是： 4．对确定磁场某一点的磁感应强度，根据关系式B=F/IL得出的下列结论中，说法正确的是（） A．B随I的减小而增大； B．B随L的减小而增大； C．B随F的增大而增大； D．B与I、L、F的变化无关 ) 5．如图所示，两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1与I2．与两导线垂直的一平面内有a、b、c、d四点，a、b、c在两导线的水平连线上且间距相等，b是两导线连线中点，b、d连线与两导线连线垂直．则

（A ）I 2受到的磁场力水平向左 （B ）I 1与I 2产生的磁场有可能相同 （C ）b 、d 两点磁感应强度的方向必定竖直向下 （D ）a 点和 c 点位置的磁感应强度不可能都为零 6．带电为+q 的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是 A ．只要速度大小相同，所受洛仑兹力就相同 】 B ．如果把+q 改为-q ，且速度反向大小不变，则洛仑兹力的大小、方向均不变 C ．洛仑兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D ．粒子只受到洛仑兹力作用，其运动的动能可能增大 7．边长为a 的正方形，处于有界磁场如图所示，一束电子以水平速度射入磁场后，分别从A 处和C 处射出，则v A ：v C =__________;所经历的时间之比t A ：t C =___________ 8．一电子以垂直于匀强磁场的速度v A ，从A 处进入长为d 宽为h 的匀强磁场区域，如图所示，发生偏移而从B 处离开磁场，若电量为e ，磁感应强度为B ，弧AB 的长为L ，则 ; A ．电子在磁场中运动的平均速度是v A B ．电子在磁场中运动的时间为A L t v = C ．洛仑兹力对电子做功是A Bev h ? D ．电子在A 、B 两处的速率相同 9．如图所示，水平直导线中通有向右的恒定电流I ，一电子从导线的正下方以水平向右的初速度进入该通电导线产生的磁场中，此后电子将 A ．沿直线运动 B ．向上偏转 : C ．向下偏转

磁场与安培力练习题

1 磁场安培力练习题 一、磁场中的基本概念 1．关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有（ ） A ．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质 B ．磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向 C ．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止 D ．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线 2．关于磁场，以下说法正确的是（ ） A ．电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感强度一定为零 B ．磁场中某点的磁感强度，根据公式B=F/L ·l ，它跟F ，I ，L 都有关 C ．磁场中某点的磁感强度的方向垂直于该点的磁场方向 D ．磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度，即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量 3．磁场中某点的磁感应强度的方向 （ ） A ．放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向 B ．放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向 C ．放在该点的小磁针静止时N 极所指的方向 D ．通过该点磁场线的切线方向 4．下列有关磁通量的论述中正确的是 （ ） A ．磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大 B ．磁感强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大 C ．穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感强度一定为零 D ．匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，则磁通量越大 二、电流的磁效应 5．一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行，能使磁针的S 极转向纸内，如图1所示，那么这束带电粒子可能是 （ ） A ．向右飞行的正离子束 B ．向左飞行的正离子束 C ．向右飞行的负离子束 D ．向左飞行的负离子束 三、磁场的叠加 6．如图通电直导线放在磁感应强度为B 的匀强磁场中 其中c 点的磁感应强度为零则（ ） A ．a 点的磁感应强度为2 B B ．电流方向为垂直纸面向外 C ．d 点的磁感应强度为2B D ．以上说法都是错误的 7．如图所示,环中电流方向由左向右,且I 1=I 2,则圆环中心O 处的磁场是: Ａ．最大，垂直穿出纸面；Ｂ．最大，垂直穿入纸面；（ ） Ｃ．为零； Ｄ．无法确定。 ２

磁场基本概念与安培力

基本概念和安培力 Ⅰ基本概念 一、磁场和磁感线 1、磁场的来源：磁铁和电流、变化的电场 2、磁场的基本性质：对放入其中的磁铁和电流有力的作用 3、磁场的方向（矢量） 方向的规定：磁针北极的受力方向，磁针静止时N 极指向。 4、磁感线：切线～～磁针北极～～磁场方向 5、典型磁场——磁铁磁场和电流磁场（安培定则（右手螺旋定则）） 6、磁感线特点： ① 客观不存在、② 外部N 极出发 到S ，内部S 极到N 极③ 闭合、不相交、④ 描述磁场的方向和强弱 二．磁通量（Φ 韦伯 Wb 标量） 通过磁场中某一面积的磁感线的条数，称为磁通量，或磁通 二．磁通密度（磁感应强度B 特斯拉T 矢量） 大小：通过垂直于磁感线方向的单位面积的磁感线的条数叫磁通密度。S B Φ= 1 T = 1 Wb / m 2 方向：B 的方向即为磁感线的切线方向 意义：1、描述磁场的方向和强弱 2 、由场的本身性质决定 三．匀强磁场 1、定义：B 的大小和方向处处相同，磁感线平行、等距、同向 2、来源：①距离很近的异名磁极之间

②通电螺线管或条形磁铁的内部，边缘除外 四．了解一些磁场的强弱 永磁铁――10 －3 T ，电机和变压器的铁芯中――0.8～1.4 T 超导材料的电流产生的磁场――1000T ，地球表面附近――3×10－5～7×10－5 T 比较两个面的磁通的大小关系。如果将底面绕轴L 旋转，则磁通量如何变化？ Ⅱ 磁场对电流的作用——安培力 一．安培力的方向——（左手定则）伸开左手，使大拇指与四指在同一个平面内，并跟四指垂直，让磁感线穿入手心，使四指指向电流的流向，这时大拇指的方向就是导线所受安培力的方向。（向里和向外的表示方法（类比射箭）） 规律：（1）左手定则 （2）F ⊥B ，F ⊥I ，F 垂直于B 和I 所决定的平面。但B 、I 不一定垂直 安培力的大小与磁场的方向和电流的方向有关，两者夹角为900时，力最大，夹角为00 时，力＝0。猜想由90度到0度力的大小是怎样变化的 二．安培力的大小：匀强磁场，当B ⊥ I 时，F ＝ B I L 在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，电流所受的安培力等于磁感应将度B 、电流I 和导线的长度L 三者的乘积 在非匀强磁场中，公式F ＝BIL 近似适用于很短的一段通电导线 三．磁感应强度的另一种定义 匀强磁场，当B ⊥ I 时，IL F B 练习 1、 有磁场就有安培力（） 2、 磁场强的地方安培力一定大（） 3、 磁感线越密的地方，安培力越大（） 4、 判断安培力的方向 Ⅲ电流间的相互作用和等效长度 I 不受力

磁场和安培力

磁场和安培力 一、课程说明 1、年级科目：高二物理 2、授课课期：2020年秋季班 3、授课教师：____老师 4、教学时间：2小时 5、授课班型：一对一 6、授课课型：复习课 二、本堂课教学目标及重难点 1.知道安培力的定义，会用F＝ILB计算B与I垂直情况下的安培力.（重点） 2.会用左手定则判断安培力的方向.（重点） 3.知道电动机的工作原理. 4.体会控制变量法在科学研究中的作用． 5.了解人类对磁现象的认识与应用. 6.了解磁场是客观存在的物质，知道磁感线及其物理意义. 7.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场方向． 三、考点分布 （考点一）：安培力对应【例题123】 一，对安培力的理解 1．安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力，其作用点可等效在导体的几何中心． 2．安培力的方向 在解决有关磁场对电流的作用的问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力的方向时要注意以下三点： （1）安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．因此，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向． （2）当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流和磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心． （3）注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系．安培力的方向与磁场的方向垂直，而

注意：若已知B 、I 方向，则由左手定则得F 安的方向被唯一确定；但若已知B （或I ）、F 安的方向，由于B 只要穿过手心即可，则I （或B ）的方向不唯一． 3．安培力的大小 （1）计算公式：F BILsin =θ （2）对公式的理解：公式F BILsin =θ可理解为F (Bsin )IL =θ，此时Bsin θ为B 沿垂直I 方向上的分量，也可理解为F BI(Lsin )=θ，此时Lsin θ为L 沿垂直B 的方向上的投影长度，也叫“有效长度”，公式中的θ是B 和I 方向间的夹角． 注意： ①若导线是弯曲的，此时公式F BILsin =θ中的L 并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”．它等于连接导线两端点直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端． ②安培力公式一般用于匀强磁场．在非匀强磁场中很短的导体也可使用，此时B 的大小和方向与导体所在处的B 的大小和方向相同．若在非匀强磁场中，导体较长，可将导体分成若干小段，求出各段受到的磁场力，然后求合力． 二，安培力作用下导体的运动 电流元法 把整段导线分为多段直电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向 等效法 环形电流可等效成小磁铁，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立 特殊位置法 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向 结论法 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势 转换研究对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的反作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向 三，安培力作用下导体的平衡 1．解题步骤 (1)明确研究对象； (2)先把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上； (3)正确受力分析(包括安培力)，然后根据平衡条件：F 合＝0列方程求解． 2．分析求解安培力时需要注意的问题 (1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力方向； (2)安培力大小与导体放置的角度有关，但一般情况下只要求导体与磁场垂直的情况．

磁场 性质和安培力

（28）磁场性质和安培力 【复习目标】 1．了解磁场的产生和特性，加深对场的理解和描述，准确掌握各种磁感线特点。 2．理解磁感应强度的概念。掌握安培力大小和方向的判定。了解电流表工作原理，掌握电流天平、电磁炮的应用。 3．掌握各类导线在安培力作用下的平衡问题的处理方法。 【预习任务】完成下列任务，记忆并掌握下列概念和规律。 一、磁现象和磁场 1．对能自由转动的磁体，静止时指的磁极叫做南极（S极），指的磁极叫做北极（N极）。 2．地磁南极在地理极附近，地磁北极在地理极附近。 3．丹麦物理学家的贡献是发现了电流的磁效应。 4．磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用是通过发生的。 二、磁感线、几种常见的磁场 1．磁感线，是在磁场中画出的一些有方向的。 （1）磁感线上某点的方向就是该点的磁场方向。 （2）磁感线的疏密定性地表示磁场的。在磁感线较密的地方磁场；在磁感线较疏的地方磁场。 （3）磁感线是曲线，的特点：不相交、不相切、不中断、；在磁体外部，从极指向极；在磁体内部，由极指向极。 （4）同一磁场的磁感线中断、相交、相切。 （5）磁感线是假想的曲线，客观上是存在。不可认为有磁感线的地方才有磁场，没有磁感线的地方没有磁场。 2．直导线电流的磁场磁感线方向判定 （1）安培定则：用手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是的环绕方向。 （2）磁感线特点：无磁极、非匀强且距导线越远处磁场越。 （3）正视图：侧视图：俯视图： 3 （1）安培定则：让手弯曲的四指所指方向跟方向一致，大拇指所指的方向就是通电螺线管产生的磁场的的方向。 （2）通电螺线管的磁感线与磁铁的磁场相似，管内为强磁场且磁场最，管外为非匀强磁场。 （3）通电螺线管的磁感线正视图是：侧视图是： 4．环形电流的磁场磁感线方向判定 （1）安培定则：让手弯曲的四指所指方向跟方向一致，大拇指所指的方向就是环形电流产生的磁场的的方向（这里可把环形电流看作是一匝的线圈）。 （2）环形电流的磁场：两侧是N极和S极，只有圆环中心的磁感线是线。 （3）环形电流的磁感线正视图是：侧视图是：

高中物理选修磁场安培力练习题

高中物理选修磁场安培 力练习题 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-

一、磁场安培力练习题 一、选择题 1．关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有 [ ] A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质 B．磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向 C．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止 D．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线 2．一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行，能使磁针的S极转向纸内，如图1所示，那么这束带电粒子可能是[ ] A．向右飞行的正离子束B．向左飞行的正离子束 C．向右飞行的负离子束 D．问左飞行的负离子束

3．铁心上有两个线圈，把它们和一个干电池连接起来，已知线圈的电阻比电池的内阻大得多，如图2所示的图中，哪一种接法铁心的磁性最强 [ ] 4．关于磁场，以下说法正确的是 [ ] A．电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感强度一定为零 B．磁场中某点的磁感强度，根据公式B=F/I·l，它跟F，I，l 都有关 C．磁场中某点的磁感强度的方向垂直于该点的磁场方向 D．磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度，即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量 5．磁场中某点的磁感应强度的方向 [ ] A．放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向 B．放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向 C．放在该点的小磁针静止时N极所指的方向 D．通过该点磁场线的切线方向

6．下列有关磁通量的论述中正确的是 [ ] A．磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大 B．磁感强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大 C．穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感强度一定为零 D．匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，则磁通量越大 7．如图3所示，条形磁铁放在水平桌面上，其中央正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流，[ ] A．磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用 B．磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用 C．磁铁对桌面的压力增大，个受桌面摩擦力的作用 D．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用 8．如图4所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近：磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将 [ ] A．转动同时靠近磁铁B．转动同时离开磁铁

磁场安培力有关试题

1、安培力 <1）定义：磁场对电流的作用力叫安培力。 <2）安培力的大小与导线放置有关。 同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，如图1、图2、图3所示，三种情况下，导线与磁场方向垂直时安培力最大，取为 ；当导线与磁场方向平行时，安培力最小，；其他情况下， 。b5E2RGbCAP 图 1 图2 图3p1EanqFDPw 说明：电荷在电场中受到的电场力是一定的，方向与该点的电场方向相同或相反，电流在磁场中某处所受的磁场力<安培力），与电流在磁场中放置的方向有关。当电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；当电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大。DXDiTa9E3d 2、安培力的大小与方向： <1）安培力的大小 安培力的大小可由F＝BIL求出

而定。例如：两端固定的载流导体，即使受磁场力作用，它也不能运动。jLBHrnAILg <3）两平行通电直导线的相互作用 同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。 设两导线中都通以向上的同向电流，如图5所 示。 根据安培定则，导线a中的电流产生的磁场，在 其右侧都垂直纸面向内。这个磁场对通电导线b的 作用力的方向由左手定则可知，在纸面内向左。 xHAQX74J0X 同理，导线b中的电流产生的磁场在其左侧都垂直纸面向外，它 对导线a的作用力的方向在纸面内向右。结果，两导线互相吸引。LDAYtRyKfE 若其中b导线的电流反向<即两导线中通以反向电流），则a导线的右边垂直纸面向内的磁场对b导线的作用力的方向在纸面内向右；同理b导线的左边垂直纸面向内的磁场对a导线 的作用的方向在纸面内向左。结果，两导线互相排 斥，如图6所示。Zzz6ZB2Ltk 3、判断安培力作用下物体的运动方向的常规方法： <1）电流元法： 即把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则 判断出每小段电流元受安培力的方向，从而判断出整段 电流所受合力的方向，最后确定运动方向。dvzfvkwMI1 <2）特殊位置法： 把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向。 <3）等效法： 环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管。通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。rqyn14ZNXI <4）利用结论法： ①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥； ②两电流不平行时，有转动到相互平行且方向相同的趋势，利用这些结论分析，可事半功倍。 4、安培力作用下的物体平衡： <1）有安培力参与的物体平衡，此平衡与前面所讲的物体平衡一样，也是利用物体平等条件解题，其中安培力是众多受力中的一个。EmxvxOtOco <2）与闭合电路欧姆定律相结合的题目。主要应用：

从动生电动势的产生看磁场中能量转换及安培力与洛伦兹力的关系

从动生电动势的产生看磁场中能量转换及安培力与洛伦兹力的关系 摘要:本文从引起动生电动势的非静电力开始,通过做功分析磁场中能量转换和安培力与洛伦兹力的关系。 关键词:动生电动势;能量;洛伦兹力;做功;霍尔电场在高中物理《磁场》和《电磁感应》两章的学习中,我们常常会遇到这样的问题:磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用,但洛伦兹力不做功,那么动生电动势中能量是如何转换的呢?安培力是洛伦兹力的宏观表现形式,为什么安培力在磁场中可以做功而洛伦兹力不做功呢?洛伦兹力和安培力会引起能量的转换吗?如果能,是如何进行能量的转换呢?笔者针对上述问题进行问答分析。 1 引起动生电动势的非静电力是什么? 电动势是把单位正电荷从电源负极经内部移到正极非静电力所做的功,即:ε=W非q,通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能。导体棒在磁场中做切割磁感线运动产生的感应电动势即动生电动势,《教材》中由法拉第电磁感应定律得出其大小为:ε=BLV。但动生电动势是如何产生的呢?下面我们来分析一下。 如图1,导体棒在磁场中以速度V做切割磁感线运动,带动导体棒中正负电荷以相同速度向右运动,由左手定则知:正电荷受到向上的洛伦兹力,负电荷受到向下的洛伦兹力,从而正负电荷发生重新分布,使导体棒上端由于堆积了正电荷电势升高,下端由于堆积了负电荷电势降低,导体棒上下两端产生了电势差,储存了电能,相当于电源,如图2所示。 洛伦兹力是引起电动势的非静电力,那么,它做功了吗?如图3所示,导体棒MN以速度V匀速向右运动,电子将在洛伦兹力作用下沿导体棒加速运动向外部电路供电,电路中形成电流,设某时刻电子相对于导体棒的运动速度为u,则电子运动的合速度为V合=V 2 u 2,与导体棒成θ角;由左手定则知:电子所受洛伦兹力F=eBV合与速度V合垂直,F可以分解为水平向左的力F1和沿导体棒向下的力F2。而F2=Fsinθ=eBV合sinθ=eBV为恒力,故其把单位电荷从M端移动到N端做功为:W=F2Le=eBVLe=BLV,与由法拉第电磁感应定律推导出的表达式一致,所以引起动生电动势的非静电力是洛伦兹力沿导体棒的分力,并且该力移动电荷做功把其它形式的能转化为电能向电路供电。 2 产生动生电动势的过程中,能量是如何转换的呢?洛仑兹力做功了吗? 在产生电动势ε=BLV的过程中,移动电荷靠的是洛伦兹力的分力(非静电力F2),而洛伦兹力不做功,其能量是如何转换的呢? 如图3所示,洛伦兹力F始终与V合垂直,沿左下方,对电荷不做功。但在电荷移动的过程中, F 水平向左的分力F1与导体棒垂直,对电荷做负功,消耗其它能量(动能);F沿导体棒向下的分力F2充当非静电力对电荷做正功,将其它形式的能(导体棒的动能)转化为电能。可作如下定量计算: 对任意时刻,外力克服F1做功的功率:

磁场-----安培力计算

磁场-----安培力计算 1、如图所示，在一个范围足够大、磁感应强度B=0.40T的水平匀强磁场中，用绝缘细线将金属棒吊起使其呈水平静止状态，且使金属棒与磁场方向垂直．已知金属棒长L=0.20m，质量m=0.020kg，取g=10m/s2． （1）若棒中通有I=2.0A的向左的电流，求此时金属棒受到的安培力F的大小； （2）改变通过金属棒的电流大小，若细线拉力恰好为零，求此时棒中通有电流的大小． 2、如图所示，将长50cm、质量为10g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹簧悬挂成水平状态，位于垂直纸面向里的匀强磁场中，当金属棒中通过0.4A的电流时，弹簧恰好不伸长，求：（g取10m/s2） （1）匀强磁场中磁感应强度是多大？ （2）当金属棒中通过0.2A由a到b的电流时，弹簧伸长为1cm，如果电流方向由b到a，而电流大小不变，弹簧又伸长是多少？ 3、如图为“电流天平”示意图，它可用于测定磁感应强度B．在天平的右端挂有一矩形线圈，设其匝数为5匝，底边cd长20cm，放在待测匀强磁场中，使线圈平面与磁场垂直．设磁场方向垂直于纸面向里，当线圈中通入如图方向的电流I=100mA时，两盘均不放砝码，天平平衡．若保持电流大小不变，使电流方向反向，则要在天平左盘加质量m=8.2g砝码，天平才能平衡．则磁感应强度B的大小为多少（g取10m/s2）？

4、如图所示，在同一水平面上的两金属导轨间距L=O.2m，处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=1T．导体棒ab垂直导轨放置，棒长等于导轨间距，其电阻R=6Ω．闭合开关，当通过导体棒ab的电流I=O.5A时， 求：（1）导体棒ab上电流的热功率； （2）导体棒ab受到安培力的大小和方向． 5、两条相距为1m的水平金属导轨上放置一根导电棒ab，处于竖直方向的匀强磁场中，如图所示，导电棒的质量是1.2kg，当棒中通入2安培的电流时（电流方向是从a到b），它可在导轨上向右匀速滑动，如电流增大到4A时，棒可获得0.5m/s2的加速度．求： ①磁场的方向？ ②磁场的磁感强度的大小和摩擦力大小？ 6、如图所示，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距1m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量m=0.2kg，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体质量M=0.3kg，棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，匀强磁场的磁感应强度B=2T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？

高中物理选修磁场安培力洛伦兹力定稿版

高中物理选修磁场安培 力洛伦兹力 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

选修3-1 磁场练习 姓名：___________分数：___________ 一、选择题（题型注释） 1．空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直横截 面．一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以速率v 沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°．不计重力，该磁场的磁感应强度大小为（）A． B． C． D． 2．如图，长为2l的直导线拆成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为（） 3．在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断正确的是： 4．对确定磁场某一点的磁感应强度，根据关系式B=F/IL得出的下列结论中，说法正确的是（） A．B随I的减小而增大； B．B随L的减小而增大； C．B随F的增大而增大； D．B与I、L、F的变化无关 5．如图所示，两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I 1与I 2 ．与 两导线垂直的一平面内有a、b、c、d四点，a、b、c在两导线的水平连线上且间距相等，b是两导线连线中点，b、d连线与两导线连线垂直．则

（A ）I 2受到的磁场力水平向左 （B ）I 1与I 2产生的磁场有可能相同 （C ）b 、d 两点磁感应强度的方向必定竖直向下 （D ）a 点和 c 点位置的磁感应强度不可能都为零 6．带电为+q 的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是 A ．只要速度大小相同，所受洛仑兹力就相同 B ．如果把+q 改为-q ，且速度反向大小不变，则洛仑兹力的大小、方向均不变 C ．洛仑兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D ．粒子只受到洛仑兹力作用，其运动的动能可能增大 7．边长为a 的正方形，处于有界磁场如图所示，一束电子以水平速度射入磁场后，分别从A 处和C 处射出，则v A ：v C =__________;所经历的时间之比t A ：t C =___________ 8．一电子以垂直于匀强磁场的速度v A ，从A 处进入长为d 宽为h 的匀强磁场区域，如图所示，发生偏移而从B 处离开磁场，若电量为e ，磁感应强度为B ，弧AB 的长为L ，则 A ．电子在磁场中运动的平均速度是v A B ．电子在磁场中运动的时间为A L t v = C ．洛仑兹力对电子做功是A Bev h ?

专题一、磁场 安培力

班别学号姓名日期 专题一、磁场、安培力（1） 一、训练题 1．在隧道工程以及矿山爆破作业中，部分未发火的炸药残留在爆破孔内，很容易发生人身伤亡事故.为此，科学家制造了一种专门的磁性炸药，在磁性炸药制造过程中掺入了10％的磁性材料——钡铁氧体，然后放入磁化机磁化.使用磁性炸药一旦爆炸，即可安全消磁，而遇到不发火的情况可用磁性探测器测出未发火的炸药.已知掺入的钡铁氧体的消磁温度约为400℃，炸药的爆炸温度约2240℃～3100℃，一般炸药引爆温度最高为140℃左右.以上材料表明( ). (A)磁性材料在低温下容易被磁化 (B)磁性材料在高温下容易被磁化 (C)磁性材料在低温下容易被消磁 (D)磁性材料在高温下容易被消磁 2.关于磁感应强度B的概念，下列说法中正确的是( ). (A)根据磁感应强度B的定义式B=F/IL可知，磁感应强度B与F成正比，与IL成反比 (B)一小段通电导线放存磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零 (C)一小段通电导线在某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度一定为零 (D)磁场中某处磁感应强度的方向，与通电导线在该处所受磁场力的方向相同 3.关于磁感应强度的单位T，下列表达式中不正确的是( )。 (A)1T=1Wb／m2(B)1T=1Wb·m2 (C)1T=1N·s/C.m(D)1T=1N/A·m 4．极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地极附近的大气层后，由于地磁场的作用而产生的．科学家发现并证实，这些高能带电粒子流向两极做螺旋运动，旋转半径不断减小．此运动形成的原因是 A．可能是洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小 B．可能是介质阻力对粒子做负功，使其动能减小 C．可能是粒子的带电量减小 D．南北两极的磁感应强度较强 5.如图所示，电流从A点分两路通过对称的半圆支路汇合于B点， 在圆环中心O处的磁感应强度为( ). (A)最大，垂直纸面向外 (B)最大，垂直纸而向里 (C)零 (D)无法确定 6．如图所示，一环形线圈沿条形磁铁的轴线，从磁铁N极的左侧 A点运动到磁铁S极的右侧B点，A、B两点关于磁铁的中心对称，则在此过程中，穿过环形线圈的磁通量将（） A、先增大，后减小 B、先减小，后增大 C、先增大，后减小、再增大，再减小 D、先减小，后增大、再减小，再增大 7.水平放置的平行金属导轨相距为d，导轨一端与 电源相连，垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示.长为l的金属棒ab静止在导轨上，棒与导轨成60°角，此时，通过金属棒的电流为I，则金属棒所受的安培力大小为________. B