高中物理专题知识及典型习题通电导线受安培力运动情况分析.docx
第 3 课时通电导线受安培力运动情况分析一、通电导线受安培力处于平衡的问题：电学问题，力学方法。
【例
受力分析（各种力）→ 平衡条件；
1】如图所示，光滑导轨与水平面成ɑ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I 1时，金属杆正好能静止。求：⑴ B 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I 2调到多大才能使金属杆保持静止？
α
α
【例2】一劲度系数为k 的轻弹簧，下端挂有一匝数为n 的矩形线框abcd， bc 边长为线框的下半部分处于匀强磁场中，磁感强度大小为B，方向与线框平面垂直，在图
中垂直于纸面向里，线中通以电流I ，方向如图，线框处于平衡，弹簧处于伸长状
态；令磁场反向，磁感强度大小仍为B，线框重新达到平衡，此过程中线框位移大
小为多少？
L，
【例 3】如图，柔软的导线长0.628m，弯曲地放在光滑水平面上，两端点固定在相距很近的 a，b 两点，匀强磁场的方向竖直向下， B=2T ，当导线中通以 I=5A ，导线的张力多大？
二、结合动量定理应用：
【例4】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。
B
h
s
三、受安培力加速问题分析：
【例 5】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 2.2 g 的弹体（包括金属杆EF 的质量）加速到10 km/s 的电磁炮（常规
炮弹速度大小约为 2 km/s），若轨道宽 2 m ，长为 100 m，通过的电流为10 A ，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为_______
T ，磁场力的最大功率P=_______ W（轨道摩擦不
计） .
三、课堂练习：
1、如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成θ =30°角，
导线中通过的电流为I ，为了增大导线所受的磁场力，可采取下列四
种办法，其中不正确的是：（）
A. 增大电流 I
B.增加直导线的长度
C. 使导线在纸面内顺时针转30°
D.使导线在纸面内逆时针转 60°
2、如图所示，固定的长直导线竖直放置，通以竖直向上的恒定电流。在导
线右侧放一可以移动的矩形通电线框，它们在同一竖直平面内，则线框I 1
的运动情况是：（）I 2
A ．线框平动，远离直导线 B.线框平动，靠近直导线
C.从上向下看线框顺时针转动，并靠近直导线
D. 从上向下看线框逆时针转动，并远离直导线
3、长为 L，重为 G 的均匀金属棒一端用细线悬挂，一端搁在桌面上与桌
面夹角为α，现垂直细线和棒所在平面加一个磁感应强度为 B 的
匀强磁场，当棒通入如图所示方向的电流时，细线中正好无拉力.则
电流的大小为多少？
4、如图所示，在两根劲度系数都为k 的相同的轻质弹簧下悬挂有一根导体棒ab，导体棒置
于水平方向的匀强磁场中，且与磁场垂直.磁场方向垂直纸面向里，当导体棒中通以自左
向右的恒定电流时，两弹簧各伸长了l1；若只将电流反向而保持其他条件不变，则两弹簧各伸长了l 2，求：（ 1）导体棒通电后受到的磁场力
的大小 ?（ 2）若导体棒中无电流，则每根弹簧的伸长量
为多少 ?
第 3 课时通电导线受安培力运动情况分析
参考答案
【例 1】（ 1）垂直于轨道向上，B mg sin；（）I2I1；
I 1L2cos
【例 2】位移方向向下，x x2x12nBIL ；
k
【例 3】通电后张紧成圆形，取一半为对象，T=1N;
【例 4】解：闭合电键后的极短时间内，铜棒受安培力向右的冲量F t=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=I t，由平抛规
律可算铜棒离开导线框时的初速度v0s s g，最终可得Q ms g 。
t2h BL2h 【例 5】（ 1）B=55T；（ 2）P m 1.1 107 W ；
课堂练习：
1、C；
2、B；
3、解答：杠杆平衡条件：
G L cos BIL L ；所以：I；
22BL
4、解答：（ 1）F k( l2l 1) ；
（2）l1l2 ) ；
( l1
2