新高考物理三轮冲刺专项训练压轴题06 安培力（解析版）.doc

压轴题06安培力

1.本专题是磁场的典型题型之一，包括应用安培力的知识解决实际问题。高考中经常选择题中命题，在计算题中命题较少。2024年高考对于安培力的考查仍然是热点。

2.通过本专题的复习，不仅利于完善学生的知识体系，也有利于培养学生的物理核心素养。

3.用到的相关知识有:右手螺旋定则，左手定则等。近几年的高考命题中一直都是以压轴题的形式存在，重点考查类型有通电导线在叠加磁场中的受力，安培力作用下的平衡问题和变速问题等。

考向一：安培力的求解

安培力计算的三个要点

(1)F＝IlB仅适用于通电导线与匀强磁场垂直的情况。

(2)F＝IlBsinθ中，θ为电流方向与磁场方向的夹角。

(3)在应用公式求安培力时，充分利用“等效长度”的概念，会使计算简便。

考向二：安培力的应用

1．电动机

电动机主要由磁铁、线圈、换向器、电刷等构成。如图所示是直流电动机的转动原理图。

直流电动机是根据通电导体在磁场中会受到力的作用的原理来工作的。电动机的转子上绕有线圈，通入电流，在定子的磁场里受到安培力，推动转子旋转。

2．电流计

(1)电流计的组成

如图所示，电流计由永久磁铁、铁芯、线圈、游丝、指针、刻度盘组成，最基本的部分是磁铁和线圈。铁芯、线圈和指针是一个整体，蹄形磁铁内置软铁是为了形成辐向分布的磁场，铁芯转动时游丝会发生形变。

(2)电流计的工作原理

①蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管通电线圈转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行。线圈所在处的磁感应强度的大小都相同。

②当线圈中通有电流时，线圈受安培力作用而转动，使游丝扭转形变，从而对线圈的转动产生阻碍。当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到平衡时，指针便停留在某一刻度。电流越大，安培力越大，指针偏转角度越大。

3.电流天平

如图所示，天平左盘放砝码，右盘下悬挂线圈，线圈处于磁场中。当线圈没有通电时，天平处于平衡状态。线圈通电后，在磁场中的导线a、b、c段均受安培力作用。由左手定则和安培力公式可知，a、c段导线所受的安培力大小相等、方向相反，互相抵消，而b段导线所受的安培力方向向上，从而使天平的平衡被破坏。通过在右盘加砝码(或移动游码)使天平重新平衡，根据砝码的质量可推知线圈所受安培力的大小。进一步由线圈的匝数、电流的大小、磁场中导线的长度，还可确定磁感应强度的大小。

考向三：安培力作用下导体的运动问题

1.分析思路

(1)明确导体所在位置的磁场分布情况。

(2)利用左手定则判断导体所受安培力的方向。

(3)根据导体的受力情况确定导体的运动情况或运动趋势。

2.判断方法

电流元法

把整段导线分为许多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向

等效法

环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可等效成条形磁体或多个环形电流，反过来等效也成立

特殊位

置法

通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置(如转过90°角)，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向

结论法

两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势

转换研究

对象法

定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律确定磁体所受电流磁场的作用，从而确定磁体所受合力及运动方向

考向四:安培力作用下的平衡问题

1.分析思路

(1)选取研究对象，通常选通电导线或通电导体棒。

(2)将立体图转化为平面图，并在图上标注角度、电流方向、磁场方向。

(3)受力分析，其中安培力的方向用左手定则判断(F安⊥B、F安⊥I)。

(4)列平衡方程并求解。

2.两点注意

(1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力方向。

(2)安培力大小与导体放置的角度有关，l为导体垂直于磁场方向的长度，即有效长度。

考向五：安培力作用下的动力学问题

(1)选择观察角度，将立体图转化为平面图。

(2)进行电路分析、受力分析。

(3)根据牛顿第二定律结合运动学公式处理动力学问题。

考向六：安培力作用下的功、能问题

结合受力分析、电路分析，利用动能定理、能量守恒定律等处理安培力作用下的功、能问题。

01安培力的求解

1.如图所示，力传感器固定在天花板上，边长为L的正方形匀质导线框abcd用不可伸长的轻质绝缘细线悬挂于力传感器的测力端，导线框与磁感应强度的方向垂直，线框的bcd部分处于匀强磁场中，b、d两点位于匀强磁场的水平边界线上。若在导线框中通以大小为I、方向如图所示的恒定电流，导线框处于静止状态时，力传感器的示数为F1。只改变电流方向，其他条件不变，力传感器的示数为F2。该匀强磁场的磁感应强度大小为()

A.e