物理·选修1－1(人教版)
磁场对通电导线的作用
?基础巩固
1．(单选)有关磁感应强度的下列说法，正确的是( )
A．磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量
B．若有一小段通电导体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．若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是
D．由定义式B＝可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小
解析：磁感应强度的引入目的就是描述磁场强弱，因此选项A是正确的；依据磁感应强度的定义式知：磁感应强度是与电流I和导线长度L无关的物理量，且B＝中的B、F、L相互垂直，所以选项B、C、D皆是错误的．故本题的正确选项为A.
答案：A
2．(多选)有相距很近的两条平行的通电直导线，关于它们之间的受力情况下列说法正确的是( )
A．电流方向相同，两导线相互排斥
B．电流方向相同，两导线相互吸引
C．电流方向相反，两导线相互吸引
D．电流方向相反，两导线相互排斥
解析：首先使用安培定则判断其中一条通电直导线的磁感线分布情况，然后用左手定则判断另一条通电直导线的受力情况，可得知B、D正确．
答案：BD
3．(单选)如右图所示，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闭合后，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
解析：通电螺线管正上方磁感线水平向左，安培力竖直向上．
答案：D
4．(单选)如下图所示，两根相隔一定距离、相互垂直的异面直导线ab和cd，分别通有方向如图所示的电流，若通电导线ab固定不动，通电导线cd可以自由运动，则通电导线cd的运动情况是( )
A．顺时针转动，同时靠近ab
B．顺时针转动，同时远离ab
C．逆时针转动，同时靠近ab
D．逆时针转动，同时远离ab
解析：由安培定则知通电导线ab的磁场在ab之上为“·”，在ab之下为“×”，根据左手定则，通电导线cd上半部分所受安培力向右，下半部分所受安培力向左，故cd将顺时针转动．因cd顺时针转动，其电流方向趋于和通电导线ab的电流方向一致，根据同向电流互相吸引，故cd同时靠近ab.
答案：A
5．(多选)如下图所示，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( )
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、d端接在电源的负极，b、c端接在电源的正极
解析：将a接正极b接负极，电流方向为M→N，c接正极，d接负极，由右手螺旋定则可知，线圈上端为N极．由左手定则判定MN向外运动，选项A正确．b接正极时电流方向为N→M，d接正极，由右手螺旋定则可知线圈下端为N极，因此由左手定则可判定MN向外运动，选项B正确．a接正极电流方向为M→N，d接正极可知线圈下端为N极，由左手定则可判定MN向里运动，选项C错误，同理，选项D错误．
答案：AB
6．(单选)如图所示，一通电直线导线与匀强磁场方向垂直，导线所受安培力的方向是( )
A．向上
B．向下
C．垂直纸面向里
D．垂直纸面向外
解析：安培力的方向用左手定则来判断，伸开左手，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场中，让磁场垂直穿过手心，四个指头所指的方向与电流方向相同，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受的安培力的方向．因此C选项正确．
答案：C
7．(单选)在磁感应强度为0.2 T的匀强磁场中，有一长为0.3 m，通有5 A电流的直导线，当导线与磁场方向垂直时，它受到的安培力大小等于( )
A．0 B．0.3 N
C．0.2 N D．5 N
解析：导线受到的安培力F＝IBL＝5 A×0.2 T×0.3 m＝0.3 N.
答案：B
8．(单选)关于磁场对通电直导线的作用力，下列说法中错误的是( )
A．通电直导线跟磁场方向平行时作用力最小，等于零
B．通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大
C．作用力的方向既垂直磁场方向，又垂直电流方向
D．通电直导线跟磁场方向不垂直时没有作用力
解析：根据左手定则可以知道，磁场对通电直导线的作用力垂直于磁场方向与电流方向所在的平面，则既垂直磁场方向，又垂直电流方向，因此C选项正确．通电直导线跟磁场方向只要不平行，磁场对通电直导线就有作用力，因此D选项错误．
答案：D
?能力提升
9．(单选)如图所示的装置中，劲度系数较小的金属弹簧下端刚好浸入水银中，电源的电动势足够大，当闭合开关S后，弹簧将( )
A．保持静止 B．收缩
C．变长 D．不断上下跳动
解析：当闭合开关S后，弹簧变成了通电螺线管，相邻的两个环形电流为同向电流，由于磁场的作用而相互吸引，从而使弹簧收缩，下端离开水银，电路断开，弹簧各部分在其弹力作用下恢复原长，下端又与水银接触，电路接通，再次弹起，如此往复．所以正确答案为D.
答案：D
10．(单选)如下图所示，把一重力不计的通电直导线ab水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以在空间自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)( )
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：画出磁铁在导线处的磁感线，如下图所示，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，根据左手定则其受力方向向外；右端一段所在处的磁场方向斜向下，受力方向向里．当转过一定角度时，中间一段电流不再与磁场方向平行，由左手定则可知其受力方向向下．所以从上往下看导线将沿逆时针方向转动，同时向下运动．
答案：C
课件25张PPT。第二章 磁场 第三节 磁场对通电导线的作用 栏目链接电磁炮的威力
电磁炮利用电磁力所做的功作为发射能量，不会产生强大的冲击波和弥漫的烟雾，因而具有良好的隐蔽性．电磁炮可根据目标的性质和距离，调节、选择适当的能量来调整弹丸的射程．电磁炮没有圆形炮管，弹丸体积小、重量轻，使其在飞行时的空气阻力很小，因而电磁炮的发射稳定性好、初速度高、射程远．由于电磁炮的发射过程全部由计算机控制，弹头又装有激光制导或其他制导装置，所以具有很高的射击精度．从发射能量的成本来看，常规火炮的发射药产生每兆焦耳能量需10美元，而电磁炮只需0.1美元．而且电磁炮还可以省去火炮的药筒和发射装置，故而重量轻、体积小、结构简单，运输以及后勤保障等方面更为安全可靠和方便．
栏目链接 栏目链接电磁炮的原理非常简单，19世纪，英国科学家法拉第发现，位于磁场中的导线在通电时会受到一个力的推动，同时，如果让导线在磁场中作切割磁力线的运动，导线上也会产生电流．这就是著名的法拉第电磁感应定律．正是根据这一定律人们发明了如今广泛应用的发电机和电动机，它也是电磁炮的基本原理，或者说，电磁炮不过是一种比较特殊的电动机，因为它的转子不是旋转的，而是作直线加速运动的炮弹. 那么如何产生驱动炮弹的磁场，并让电流经过炮弹，使它获得前进的动力呢？一个最简单的电磁炮设计如下：用两根导体制成轨道，中间放置炮弹，使电流可以通过三者建立回路．把这个装置放在磁场中，并给炮弹通电，炮弹就会加速向前飞出．
栏目链接在1980年，美国西屋公司为“星球大战”建造的实验电磁炮基本就是这样的结构．它把质量为300克的炮弹加速到了每秒约4千米．如果是在真空中，这个速度还可提高到每秒8～10千米，这已经超过了第一宇宙速度，具备了作为一种新型航天发射装置的理论资格．
栏目链接 栏目链接一、安培力
1．安培力：通电导体在________中受到的力称为安培力．
2．把一段通电直导线放在磁场里，导线方向与磁场方向________时，它所受的安培力最大；当导线方向与磁场方向________时，导线不受安培力；当导线方向与磁场方向斜交时，所受安培力介于________和________之间．
栏目链接磁场垂直平行零最大值二、磁感应强度
栏目链接安培力F电流I导线长度L IL磁场特斯拉特(T)磁场强弱和方向1 m1 A1 N1 T磁场本身是否放置通电导线导线长度通电电流三、安培力的方向
栏目链接垂直 垂直 垂直 左手定则 拇指同一个平面穿入电流四、电动机
栏目链接安培力 栏目链接要点一 磁感应强度
栏目链接 栏目链接例1关于磁感应强度，下列说法正确的是( ) 栏目链接 栏目链接变 式
迁 移1．(单选)有一小段通电导线，长为1 cm，通过的电流强度为5 A．把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B一定是( )
A．B＝2 T B．B≤2 T
C．B≥2 T D．以上情况都有可能
栏目链接变 式
迁 移 栏目链接要点二 安培力
1．安培力大小．
通过实验归纳得出，电流方向跟磁场方向垂直时，电流受到的安培力最大为F＝BIL，平行放置时安培力为0.一般情况下，电流受到的安培力介于零和最大值之间，所以F＝BIL只适用于电流方向与磁场方向垂直的情况．
2．安培力的方向．
安培力方向的特点：F⊥B、F⊥I，即F垂直B和I决定的平面．安培力F与B是垂直的关系，而不是同向的．这一点有别于电场力．在判断安培力方向时，必须首先判断磁场方向与电流方向构成的平面，从而判定出安培力在哪个方向上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．
栏目链接例2如图所示，在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验中，要使导体棒摆动幅度增大，以下操作中可行的是( )
A．减少磁铁的数量
B．更换成磁性较弱的磁铁
C．改变导体棒中的电流方向
D．增大导体棒中的电流强度 栏目链接 栏目链接 栏目链接解析：在匀强磁场中，当通电导线垂直于磁场方向放置时，所受的安培力为F＝BIL，要使导体棒摆动幅度增大，则安培力应该增大，所以可以增在导体棒中的电流强度，D选项正确．
答案：D
变 式
迁 移2．(多选)如图所示，一导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，并与金属导轨组成闭合回路．当回路中通有电流时，导体棒受到安培力作用．要使安培力增大，可采用的方法有( )
栏目链接解析：由F＝BIL知，若增大安培力F，选项A、C均可．
答案：AC
A．增大磁感应强度
B．减小磁感应强度
C．增大电流强度
D．减小电流强度 栏目链接
