石有山

一、安培力的方向與大小

1.方向：安培力的方向垂直于磁場(chǎng)與電流方向所決定的平面。即安培力的方向與磁場(chǎng)不在同一直線上，與電流方向也不在同一直線上，其方向垂直于磁場(chǎng)與電流所決定的平面；安培力的方向、磁場(chǎng)方向和電流方向中，任一個(gè)方向改變，其他兩個(gè)物理量一定有一個(gè)方向也發(fā)生改變。

2.大?。和妼?dǎo)線（電流為I、導(dǎo)線長(zhǎng)度為L(zhǎng)）和磁場(chǎng)（B）方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線所受到的安培力的大小F=BIL（最大）。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線成θ角時(shí)，有F =BILsinθ。

二、2015年高考對(duì)安培力的考查

角度一：考查安培力的有效長(zhǎng)度。

例1（江蘇卷）如圖1所示，用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，如圖2所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長(zhǎng)MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方，線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)，若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是（

解析：由題意及F=BIL可知，處于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度越長(zhǎng)，受到的安培力越大，天平越容易失去平衡。安培力是矢量，根據(jù)平行四邊形定則可知，導(dǎo)線首尾連線即有效長(zhǎng)度，因此圖A中的有效長(zhǎng)度為MN，圖B、C、D中的有效長(zhǎng)度都小于MN。答案為A。

點(diǎn)評(píng)：本題考查安培力公式中L的有效長(zhǎng)度。安培力中的有效長(zhǎng)度是指把磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)體首尾相連并沿垂直于磁場(chǎng)方向上的投影。

角度二：考查安培力中的平衡問(wèn)題。（）

例2（新課標(biāo)I卷）如圖3所示，一長(zhǎng)為10 cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T，方向垂直于紙面向里，彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過(guò)開(kāi)關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為12 V的電池相連，電路總電阻為2Ω。已知開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)兩彈簧的伸長(zhǎng)量均為0.5 cm，閉合開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長(zhǎng)量與開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)相比均改變了0.3 cm，取重力加速度大小為10m/s²。判斷開(kāi)關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量。

解析：根據(jù)左手定則可知，安培力的方向豎直向下。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)有2kx=mg，開(kāi)關(guān)閉合后，設(shè)彈簧伸長(zhǎng)量的變化量為△x，則有2k△x=BIL，I=E/R，解得m=0.01kg。

點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合彈簧考查安培力的定量計(jì)算，直導(dǎo)體棒的平衡。求解這類問(wèn)題的根本是在力學(xué)模型的基礎(chǔ)上分析安培力。

跟蹤訓(xùn)練

1.如圖4所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向（垂直于紙面向里）垂直。線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且∠abc=∠bcd =135°。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖所示。導(dǎo)線段abcd所受到的安培力的合力（）。

A.方向沿紙面向上，大小為（√2+1） BIL

B.方向沿紙面向上，大小為（√2—1） BIL

C.方向沿紙面向下，大小為（√2+1）BIL

D.方向沿紙面向下，大小為（√2-1） BIL

2.利用如圖5所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度。其中2為力敏傳感器，3為數(shù)字電壓表，5為底部長(zhǎng)為L(zhǎng)的線框。當(dāng)外界拉力作用于力敏傳感器的彈性梁上時(shí)，數(shù)字電壓表上的讀數(shù)U與所加外力F成正比，即U=kF，式中k為比例系數(shù)。用絕緣懸絲把線框固定在力敏傳感器的掛鉤上，并用軟細(xì)銅絲連接線框與電源。當(dāng)線框中電流為零時(shí)，輸出電壓為U。；當(dāng)線框中通以電流I時(shí)，輸出電壓為U。則磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為（）。

A.B.C.D.

參考答案：1.A 2.D