安培力练习题

【典型例题】

【例1】如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流是时，有关直导线运动情况的说法中正确的是（从上往下看）（C）

A、顺时针方向转动，同时下降       B、顺时针方向转动，同时上升

C、逆时针方向转动，同时下降       D、逆时针方向转动，同时上升

【解析】用安培定则判断通电蹄形电磁铁的极性，通电直导线在蹄形磁铁的磁场中，它的受力情况用电流无法进行判断，如图所示把直线电流等效为AO、OO/、O/B三段，其中OO/为极短的电流元。画出电磁铁的磁感线，可知OO/段电流元不受安培力的作用，AO段受垂直于纸面向外的安培力，O/B段受一垂直于纸面向里的安培力，故从上往下看，导线以OO/段为轴逆时针转动。再用特殊位置法，假设导线转过90°，如图所示，则导线受力的受力方向应竖直向下。实际上导线的运动应是上述两种运动的合成。

【答案】C

【例2】一根均匀粗导线的两端用柔软导线拉入电路，用用两根弹簧测力计悬挂起来，使导线MN保持水平，如图所示，在导线MN处加水平向里的磁场，并通以自M向N的电流，弹簧测力计的示数为F，若要使弹簧测力计示数增大，可以采用的做法是（ACD）

A、只减小电流                     B、只增加电流

C、只改变电流方向                 D、只改变磁场方向

【解析】对通电导体进行受力分析，由左手定则，确定安培力F安方向向上，如图所示，设弹簧测力计的示数为T，则有T+F安=mg 即T=mg-F安，要使T增大，方法1、可使F安减小，F安=BIL可知，通过减小I，可达到目的。方法2、可使F安反向，可通过改变电流方向或改变磁场方向来实现。

【答案】A、C、D

【例3】如图所示，在与水平方向成60°的光滑金属导轨间连一电源，在相距1m的平行导轨上放一重力为3N的金属棒ab，棒上通以3A的电流，磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止。求：（1）匀强磁场的磁感应强度B；（2）ab棒对导轨的压力。

T    6N 

【解析】先将原图改画为侧视图，对导体棒受力分析，如图所示，导体棒恰好能静止，应有

Nx=F安

Ny=G

因为tan60°= 所以F安= tan60°Ny=G

又F安=BIL

所以B=

导体棒对轨道的压力与轨道对棒的支持力N大小相等。

N==

【基础练习】

一、选择题：

1、关于通电直导线所受的安培力F、磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系，下列说法中正确的是（ ）

A、F、B、I的三者必定均相互垂直

B、F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于I

C、B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于I

D、I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B

2、如图所示，在蹄形磁铁的上方放置一个可以自由运动的通电线圈abcd，最初线圈平面与蹄形磁铁处于同一竖直面内，则通电线圈运动的情况是（ ）

A、ab边转向纸外，cd边转向纸里，同时向下运动

B、ab边转向纸里，cd边转向纸外，同时向下运动

C、ab边转向纸外，cd边转向纸里，同时向上运动

D、ab边转向纸里，cd边转向纸外，同时向上运动

3、如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是（ ）

A、水平向左    B、水平向右    C、竖直向下    D、竖直向上

4、如图所示，一根通有电流I的直铜棒MN，用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，此时两根悬线处于紧张状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零（ ）

A、适当增大电流                     B、使电流反向并适当减小

C、保持电流    I不变，适当增大B       D、使电流I反向，适当减小

5、一只电压表读数偏小，为纠正这一偏差，可以采取的措施是（ ）

A、减少表头线圈的匝数

B、增大表内的串联电阻

C、增强表头的永久磁铁的磁性

D、转紧表内的螺旋弹簧

6、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

二、填空题：

7、如图所示，通有电流的导体A可以自由运动，判断导线A受安培力的情况及在安培力作用下导线将如何运动。

8、在匀强磁场中，有一段5㎝的导线和磁场垂直，当导线通过的电流是1A时，受磁场人作用力是0.1N，那么磁感应强度B=   T；现将导线长度增大为原来的3倍，通过电流减小为原来的一半，那么磁感应强度B=   T，导线受到的安培力F=   N。

9、长为L的水平通电直导线放在倾角为的光滑的斜面上，并处在磁感应强度为B的匀强磁场中，若磁场方向竖直向上，则电流为I1时导线平衡，若磁场方向垂直于斜面向上，则电流为I2时导线平衡，那么样I1：I2=        。

三、计算题：

10、质量为0.5㎏的金属杆在相距1m的水平轨道上与轨道垂直放置金属杆上通以I=4A的恒定电流，如图所示，匀强磁场B垂直轨道平面，金属杆与轨道间动摩擦因数为0.2，求匀强磁场的磁感应强度B的大小。

11、在倾角为的光滑斜面上，置一通有电流为I、长为L、质量为m的导体棒，如图所示，试求：

⑴欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向

⑵欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，应加匀强磁场B的最小值和方向

12、电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982年，澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度约为2km/s），若轨道宽2m，长为100m，通以恒定电流10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？磁场力的最大功率为多大？（不计轨道摩擦）

【能力提升】

1、在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线（ ）

A、受到竖直向上的安培力             B、受到竖直向下的安培力

C、受到由南向北的安培力             D、受到由西向东的安培力

2、质量为m的金属导体棒置于倾角为的导轨上，棒与导轨间的摩擦系数为，当导体棒通电时，恰能在导轨上静止，如图所示的四个图中标出了四种可能的匀强磁场的磁感应强度 B的方向，其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是（ ）

3、质量为m的一段直导线弯成N形后放到光滑水平面上，具体尺寸如图所示，磁感受应强度为B的匀强磁场竖直向下穿过N形导线平面，当N形导线通入电流I的瞬间，导线的加速度大小为     。

4、有一金属棒ab，质量为m，电阻不计，可在两条轨道上滑动，如图所示，轨道间距为L，其平面与水平面的夹角为，置于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属棒与轨道的最大静磨擦力为其所受重力的k倍，回路中电源电动势为E，内阻不计，问：滑动变阻器R调节在什么阻值范围内，金属棒能静止在轨道上？