安培力大小的计算 F=BLIsinα(α为B.L间的夹角)高中只要求会计算α=0和α=90°两种情况. [例6] 如图所示.光滑导轨与水平面成α角.导轨宽L.匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长也为L——青夏教育精英家教网—

安培力大小的计算 F=BLIsinα(α为B.L间的夹角)高中只要求会计算α=0和α=90°两种情况. [例6] 如图所示.光滑导轨与水平面成α角.导轨宽L.匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长也为L .质量为m.水平放在导轨上.当回路总电流为I1时.金属杆正好能静止.求:⑴B至少多大?这时B的方向如何?⑵若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上.应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止? 解:画出金属杆的截面图.由三角形定则得.只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小.B也最小.根据左手定则.这时B应垂直于导轨平面向上.大小满足:BI1L=mgsinα. B=mgsinα/I1L. 当B的方向改为竖直向上时.这时安培力的方向变为水平向右.沿导轨方向合力为零.得BI2Lcosα=mgsinα.I2=I1/cosα.(在解这类题时必须画出截面图.只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向.从而弄清各矢量方向间的关系). [例7]如图所示.质量为m的铜棒搭在U形导线框右端.棒长和框宽均为L.磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下.电键闭合后.在磁场力作用下铜棒被平抛出去.下落h后的水平位移为s.求闭合电键后通过铜棒的电荷量Q. 解:闭合电键后的极短时间内.铜棒受安培力向右的冲量FΔt=mv0而被平抛出去.其中F=BIL.而瞬时电流和时间的乘积等于电荷量Q=IžΔt.由平抛规律可算铜棒离开导线框时的初速度.最终可得. [例8]如图所示.半径为R.单位长度电阻为的均匀导体环固定在水平面上.圆环中心为O.匀强磁场垂直于水平面方向向下.磁感应强度为B.平行于直径MON的导体杆.沿垂直于杆的方向向右运动.杆的电阻可以忽略不计.杆于圆环接触良好.某时刻.杆的位置如图.∠aOb=2θ.速度为v.求此时刻作用在杆上的安培力的大小. 解:ab段切割磁感线产生的感应电动势为E=vBž2Rsinθ.以a.b为端点的两个弧上的电阻分别为2R(π-θ)和2Rθ.回路的总电阻为.总电流为I=E/r.安培力F=IBž2Rsinθ.由以上各式解得:. [例9]如图所示.两根平行金属导轨间的距离为0.4 m.导轨平面与水平面的夹角为37°.磁感应强度为0.5 T的匀强磁场垂直于导轨平面斜向上.两根电阻均为1Ω.重均为0.1 N的金属杆ab.cd水平地放在导轨上.杆与导轨间的动摩擦因数为0.3.导轨的电阻可以忽略.为使ab杆能静止在导轨上.必须使cd杆以多大的速率沿斜面向上运动? 解:设必须使cd杆以v沿斜面向上运动.则有cd杆切割磁场线.将产生感应电动势E=Blv 在两杆和轨道的闭合回路中产生电流I= ab杆受到沿斜面向上的安培力F安＝Bil ab杆静止时.受力分析如图根据平衡条件.应有 Gsinθ一μGcosθ≤F安≤Gsinθ+μGcosθ 联立以上各式.将数值代人.可解得 1.8 m/s≤v≤4.2 m/s [例10]如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置:一长方体绝缘容器内部高为L.厚为d.左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a.b.上.下两侧装有电极C和D并经开关S与电源连接.容器中注满能导电的液体.液体的密度为ρ,将容器置于一匀强磁场中.磁场方向垂直纸面向里.当开关断开时.竖直管子a.b中的液面高度相同.开关S闭合后.a.b管中液面将出现高度差.若当开关S闭合后.a.b管中液面将出现高度差为h.电路中电流表的读数为I.求磁感应强度B的大小. 解析:开关S闭合后.导电液体中有电流由C流到D. 根据左手定则可知导电液体要受到向右的安培力F作用. 在液体中产生附加压强P.这样a.b管中液面将出现高度差.在液体中产生附加压强P为所以磁感应强度B的大小为: [例10]安培秤如图所示.它的一臂下面挂有一个矩形线圈.线圈共有N匝.它的下部悬在均匀磁场B内.下边一段长为L.它与B垂直.当线圈的导线中通有电流I时.调节砝码使两臂达到平衡,然后使电流反向.这时需要在一臂上加质量为m的砝码.才能使两臂再达到平衡.求磁感应强度B的大小. 解析:根据天平的原理很容易得出安培力F=. 所以F=NBLI= 因此磁感应强度B=. 【查看更多】

题目列表(包括答案和解析)

某研究性小组的同学们在探究安培力的大小和方向与哪些因素有关时，设计了以下两个实验．
实验一：利用如图所示的安培力演示器先探究影响安培力大小的因素．第一步，当通电导线长度和磁场一定，调节滑动变阻器的滑片改变电流，观察：指针发生偏转，且偏转角度随电流增大而增大．第二步，当通电电流和磁场一定，改变导线的长度，分别观察：指针发生偏转的角度随导线长度的增大而增大．第三步，当通电电流和导线长度一定，更换磁铁，再次分别观察：指针发生偏转的角度不同．
实验二：利用安培力演示器对安培力的方向进行对比探究．先后按照下表实验序号1、2、3的图例做实验，观察到的相关现象已分别记录在对应的图例下面的表格里．

实验序号	1	2	3
图例
磁场方向	竖直向下	竖直向下	竖直向上
电流方向	水平向里	水平向外	水平向外
受力方向	水平向左	水平向右	水平向左

（1）通过实验一的对比探究，可以得到影响安培力大小的因素有：

磁场、导线长度和通电电流

；且安培力大小与这些因素的定性关系是：

磁性越强（磁场越强），电流越大或直导线越长，安培力越大．

．
（2）通过实验二的对比探究，可以得到安培力的方向与

磁场

方向、

电流

方向有关；且三者方向的关系是：当I⊥B时，

F⊥I，F⊥B

．
（3）通过实验一的对比探究，能否得出安培力大小的计算公式？

不能

（填“能”或“不能”）通过实验二的对比探究，能否得出安培力方向的规律--左手定则？

能

（填“能”或“不能”）

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（18分）某研究性小组的同学在探究安培力的大小和方向与哪些因素有关时，设计了以下实验.

实验一：利用如图所示的安培力演示器探究影响安培力大小的因素.

第一步，当通电导线长度l和磁场B一定，调节滑动变阻器的滑片改变电流I，观察结果：指针发生偏转，且偏转角度随电流I增大而增大；

第二步，当电流I和磁场B一定，改变导线的长度l，观察结果：指针偏转的角度随导线长度l的增大而增大；

第三步，当电流I和导线长度l一定，更换磁铁，观察结果：指针偏转的角度随磁铁磁感应强度B的增大而增大.

实验二：利用安培力演示器对安培力的方向进行对比探究.

先后按照下表实验序号1、2、3的图例做实验，观察到的相关现象已分别记录在对应的图例下方的表格里.

实验序号

图例

磁场方向

竖直向下

竖直向上

电流方向

水平向里

水平向外

受力方向

水平向左

水平向右

水平向左

（1）通过实验一的对比探究，可以得到影响安培力大小的因素有：导线长度l、_____________和　　　　　　　；且安培力大小与这些因素的定性关系是：若l越大，　　　　　，　　　　　　，则F越大.

（2）通过实验二的对比探究，可以得到安培力的方向与电流方向、　　　　方向有关；且三者方向的关系是：当I⊥B时，___________，_____________.

　（3）通过实验一的对比探究，能否得出安培力大小的计算公式？___________（填“能”或“不能”）；通过实验二的对比探究，能否得出安培力方向的规律――左手定则？___________（填“能”或“不能”）

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磁场对电流有_____的作用，电流是由_____的定向移动形成的．磁场对电流的作用力通常称为_____，当导线与磁场垂直时，安培力大小的计算公式F＝_____．

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磁场对电流有_____的作用，电流是由_____的定向移动形成的．磁场对电流的作用力通常称为_____，当导线与磁场垂直时，安培力大小的计算公式F＝_____．

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我国未来的航母将采用自行研制的电磁弹射器．电磁弹射系统包括电源、强迫储能装置、导轨和脉冲发生器等等．其工作原理如图1所示，利用与飞机前轮连接的通电导体在两平行金属导轨的强电流产生的磁场中受安培力作用下加速获得动能．设飞机质量为m=1.8×10⁴kg，起飞速度为v=70m/s，起飞过程所受平均阻力恒为机重的k=0.2倍，在没有电磁弹射器的情况下，飞机从静止开始起飞距离为l=210m；在电磁弹射器与飞机发动机（牵引力不变）同时工作的情况下，起飞距离减为

．强迫储能装置提供瞬发能量，方案是利用电容器（电容量C极大）储存电能：W_电=

CU2，如图2是电容器的带电量q与极板间电压U的关系曲线，假设电容器释放全部电能等于安培力做的功，取g=10m/s²，求：

（1）飞机所受牵引力F的大小？
（2）试计算电磁弹射器安培力对飞机所做的功W为多少焦？
（3）电源对电容器充电电压U约为多少伏？

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