高二物理安培力专题

1．安培力概念

电流在磁场中受到磁场对它的作用力，叫安培力.磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用，磁场对这些定向移动电荷的作用力的宏观表现，即为安培力.

2．安培力大小

，  

 式中L为磁场中通电直导线的长度，θ为磁场方向与电流方向的夹角

当通电直导线与磁场方向平行时，所受磁场力最小，为零；当通电导线与磁场方向垂直时，所受磁场力最大，；通常安培力F的大小介于0和BIL之间.

3．安培力方向

（1）安培力的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线方向垂直，即F总是垂直于磁场与导线所决定的平面，但B与I的方向不一定垂直. 

（2）左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，且与手掌都在同一平面内，让磁感线穿入掌心，并使四指指向电流方向，则大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。

    （3）平行通电直导线间作用力特点：同向电流互相吸引，反向电流互相排斥.

4．安培力可对导线做功 

安培力做功的实质是起传递能量的作用，将电源的能量传递给通电导线，而磁场本身并不提供能量

练习A

例1 下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法中，正确的是（     ）

A. 安培力的大小只和磁场的强弱、电流大小有关

B. 安培力的方向与磁场方向垂直，同时又与电流方向垂直

C. 若通电导线所受磁场力为零，则导线所在处磁感应强度必为零

D. 若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大，此时导线必与磁场方向垂直

变式训练1 如图所示，abcd 四边形闭合线框，a、c、d 三点分别在三个正交轴上，坐标值均等于L，整个空间处于平行于+y方向竖直向上的匀强磁场中，通入电流I方向如图所示，关于四边形的四条边所受到的安培力的大小下述正确的是（      ）

A. ab边与ad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受到的安培力大小相等；

 d边不受安培力的作用；

 例2  如图所示，一根条形磁铁放在水平桌面上，在其左端上方固定一根与磁铁垂直的长直导线．当导线中通以图示方向的电流时，则 (       )

   A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用．

   B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用．

   C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用．

   D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用．

变式训练2  如图所示，一条形磁铁静止在斜面上，现在在磁铁上方放置一通以如图中所示方向电流的导线，磁铁仍保持静止，则磁铁所受到斜面的支持力N和摩擦力f的变化情况是  （    ）

 ．N变小，f变大   ．N变小，f变小

 ．N变大，f变大   ．N变大，f变小

例3  如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个圆线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示的方向流动时，将会出现 (        )    

   A. 线圈向磁铁平移            

   B. 线圈远离磁铁平移

   C. 从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁

   D. 从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁

变式训练3  如图所示, 通电圆线圈套在条形磁铁右端, 磁场对通电线圈作用的结果使（ ）

 ．圆面积有被拉大的倾向  ．圆面积有被压小的倾向

 ．线圈将向左平移    ．线圈将向右平移

a

b

变式训练4  如图所示，原来静止的圆形线圈通过逆时针方向的电流, 在其直径ab上靠近b点有一长直导线垂直于圆形线圈平面被固定。今在长直导线中通以图示方向的电流时, 在磁场力的作用下，圆形线圈将  （     ）

 ．向左平动 ．向右平动

 ．仍然静止 ．绕ab轴转动

例4  如图所示为电流天平的示意图。当左边导线框通以图示方向电流时，天平恰好平衡。如改变电流方向而仍维持天平平衡，则需在天平右端再加上质量为Δm砝码。由此可见通电线框在磁场中所受的磁场力的大小为  (         )    

A. △mg                 B.△mg

C. 2△mg                 D. 无法判断

变式训练5  如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为（     ）

A.F2                                            B.F1－F2

C.F1+F2                                      D.2F1－F2

例5  如图所示，金属棒ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感强度为B的匀强磁场中，结果ab静止且紧压于水平导轨上．若磁场方向与导轨平面成θ角，试问： (1)棒受到的摩擦力多大? (2)棒对导轨的压力为多大? (3)若ab棒恰好开始运动，那么动摩擦因数为  多大?

变式训练6  如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个半径为R通过电流为I的导线环，磁感应强度与导线环平面垂直.若不计导线环上电流产生的磁场的影响，试求导线环某一横截面处的拉力.

*例6  作用在导电液体上的磁场力能起到推动液体流动的作用，这样的装置称为电磁泵，它在医学技术上有多种应用。血液含有离子，在人工心肺机里的电磁泵就可作为输送血液的动力。

某电磁泵及尺寸如图所示，截面为矩形的水平管

道，宽为a高为b，上下管壁用导体做成，并与导线

相连。导线处的管道与磁感强度为B的匀强磁场垂直，

当管内充满血液并通以横穿管子向上的电流时（设电

流集中在磁场区域）血液便能向前流动。求：

⑴当血液在管内缓慢流动时磁场力能产生向前的

压强P，此时需要的电流强度I；

⑵设血液在管道内缓慢流动的速度为v，则在时

间t内为维持血液流动而消耗的电能E是多少？

*变式训练7  如图所示，一段铜导线弯成Π形，它的质量为m，上面有一段长为，处在磁感强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导线下端正好分别跟两汞槽内液面相接触，两汞槽又分别与一带开关的内阻很小的电源连接，当S闭合瞬间，导线便从汞槽内跳起，其上升高度为h。求通过导线截面的电量。