习题课:安培力的应用 [科学探究] 逆时针 例1 C [解析] 如图所示,将导线AB分成左、中、右三部分.中间一段开始时电流方向与磁场方向一致,不受力;左端一段所在处的磁场方向斜向上,根据左手定则可判断,其受力方向向纸外;右端一段所在处的磁场方向斜向下, 受力方向向纸里.当转过一定角度时,中间一段电流不再与磁场方向平行,由左手定则可判断,其受力方向向下,所以从上往下看,导线将沿逆时针方向转动,同时向下运动,选项C正确. 变式1 B [解析] 由右手螺旋定则可知,导体棒Ⅰ在导体棒Ⅱ处产生的磁场方向垂直于纸面向外,且离导体棒Ⅰ越远,则磁感应强度越小,由左手定则可知,初始时导体棒Ⅱ上各处所受的安培力方向都与导体棒Ⅰ中电流方向相同,且导体棒Ⅱ的左边受到的安培力大于右边受到的安培力,所以导体棒Ⅱ左边的位移比右边的大,故B正确. 例2 方向竖直向下 0.01 kg [解析] 开关闭合后,电流方向从b到a,由左手定则可知,金属棒所受的安培力方向竖直向下. 开关断开时,两弹簧的伸长量均为Δl1=0.5 cm,由胡克定律和平衡条件得2kΔl1=mg 式中,m为金属棒的质量,k是弹簧的劲度系数 开关闭合后,金属棒所受的安培力大小为F=IlB 式中,I是回路电流,l是金属棒的长度 两弹簧各自又伸长了Δl2=0.3 cm,由胡克定律和平衡条件得2k(Δl1+Δl2)=mg+F 由闭合电路欧姆定律有E=IR 式中,E是电池的电动势,R是电路总电阻 联立解得m=0.01 kg. 例3 (1)1.5 A (2)0.30 N,方向沿斜面向上 (3)0.06 N,方向沿导轨向下 [解析] (1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路,根据闭合电路欧姆定律有I==1.5 A (2)导体棒受到的安培力F安=IlB=0.30 N,根据左手定则可知安培力方向沿斜面向上 (3)导体棒所受重力沿斜面向下的分力为F1=mgsin 37°=0.24 N 由于F1小于安培力,故导体棒受到沿导轨向下的摩擦力Ff 由共点力的平衡条件有mgsin 37°+Ff=IlB 解得Ff=0.06 N,方向沿导轨向下 变式2 B [解析] 对导体棒受力分析,导体棒受到水平向右的安培力,则电流的方向垂直于纸面向里,由平衡条件可知mgtan 30°=IlB,解得I=,故B正确. 例4 gsin θ- [解析] 画出题中装置的侧视图,对导体棒受力分析,如图所示,导体棒受到重力mg、支持力FN和安培力F,由牛顿第二定律得mgsin θ-Fcos θ=ma 其中F=IlB,I= 联立解得a=gsin θ-. 素养提升 示例 (1)向左 (2)B= (3)0.48 T [解析] (1)电流反向后,要在天平左盘加质量为m的砝码,天平才能平衡,故开始时cd边所受安培力的方向竖直向上,电流反向后,安培力的方向竖直向下,根据左手定则可知,cd边的电流在反向之后其方向向左. (2)开始时cd边所受的安培力方向竖直向上,电流反向后,安培力的方向变为竖直向下,有mg=2F,即mg=2nIlB,解得B=. (3)根据mg=2nIlB,解得B=0.48 T. 随堂巩固 1.A [解析] 通电的导线环周围能够产生磁场,磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用.由于导线环中通入的电流方向相同,二者同位置处的电流方向完全相同,相当于通入同向电流的直导线,根据同向电流相互吸引的规律,可知两导线环相互吸引,故A正确. 2.B [解析] 通电螺线管在a、b、c三处产生的磁场方向如图所示,根据左手定则可知,通电直导线上a处受到的安培力方向垂直于纸面向外,b处受到的安培力方向垂直于纸面向里,所以从上向下看,导线将沿顺时针方向转动,利用特殊位置分析法,当导线转过90°时,在c位置导线受到的安培力方向竖直向下,所以细线的张力变大,选项A、C、D错误,B正确. 3.A [解析] 如果磁场方向竖直向上,则由左手定则可知,安培力水平向右,导体棒所受的合力不可能为零,导体棒不可能静止,所以磁场方向应竖直向下,安培力方向水平向左,故A正确,B错误;磁场的方向竖直向下时,导体棒受到水平向左的安培力作用,同时还受竖直向下的重力和垂直于导轨向上的支持力作用,三力合 ... ...
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