1、专题07安培力及洛伦兹力1、小明在学习学习了通电导体在磁场中受力后，他想知道这个力的大小到底与那些因素有关。于是拿去请教了他的物理老师。老师告诉他在高中物理学中，通电导体在磁场中所受的力叫安培力，其大小在匀强磁场中表达式为：（其中B为磁感应强度，单位为特斯拉，符号用T表示。I为电流大小，单位安培。L为金属杆在磁场中的长度，单位为米）。如图是一个电路图的俯视图所示，电源电压U=6V且保证不变。金属杆长为0.5m，重0.5kg，电阻R为18。匀强磁场磁感应强度大小为B=50T。闭合开关，电流表（理想电流表）示数为0.3A，金属导轨表面不光滑，滑动摩擦力为金属杆自重的0.1倍。（不考虑金属杆切割磁感
2、线产生感应电流）（1）求电源内阻r的大小？（2）闭合开关后金属杆所受的安培力F的大小？（3）求金属杆受力后的加速度？解析：（1）由题意可以知道；R=18；可以推出；（2） 流过金属棒的电流=0.3A，根据=50T0.3A0.5m=7.5N；（3） 对金属棒进行受力分析，金属棒受向右的安培力=7.5N，向左的摩擦力，根据；答：（1）电源内阻为2；（2） 导体棒所受安培力；（3） 导体棒的加速度a=14m/s22、 如图所示，倾斜固定在水平面上的MN、PQ，是两根足够长的光滑金属轨道（不计电阻），M，P之间接触有一个电阻R，且有均匀磁场B垂直于导轨所在平面。将铜棒ab垂直导轨放置（之间接触良好），
3、由静止释放金属铜棒ab在磁场中做切割磁感线运动，闭合电路中有感应电流形成，则通有电流的铜金属棒ab在磁场中受力的作用，物理学中把该力称为安培力F。不计空气阻力，铜金属棒ab的质量为0.8kg。则：（1） 请计算该铜金属棒ab的重力大小；（2） 关于安培力F的大小，当电流方向与磁场方向垂直时，安培力F=BIL。公式中表示的磁感应强度B=5T（T是磁感应强度的单位），铜棒ab在平行金属导轨之间的距离L=0.5m，当电流I=2A时，请计算安培力F的大小，请判断该闭合电路中铜棒ab中的电流方向；（3） 关于安培力F的方向，可以利用下列所介绍的“左手定则”与“右手定则”相结合判断，请在主视图中金属棒b端
4、位置画出该铜金属棒正在下滑过程中的受力分析图；（4） 请说明从释放铜棒ab后，其速度大小的变化情况及原因。左手定则：用于判定安培力的方向。判断方法：将左手的四指与大拇指伸直在同一平面，使其在空间内相互垂直。磁感线穿过手心，四指指电流定向，大拇指所指的方向就是受力的方向。右手定则L：用于判定导体棒切割磁场产生感应电流的方法。判断方法：将右手的四指与大拇指伸直在同一平面，使其在空间内相互垂直。磁感线穿过手心，大拇指所指的方向就是导体棒切割磁感线的方向，四指指的方向为感应电流方向。解析：（1）根据题意可以知道，金属棒ab的质量m=0.8kg，根据G=mg=8N；（2） 根据题目可知L=0.5m、I=
5、2A、B=5T，根据F=BIL=0.5m2A5T=5N；根据右手定则可知ab棒中的电流为a-b；（3） 根据（2）题可知，金属棒ab中的电流是a-b，由左手定则可以知道，金属棒a-b所受的安培力是沿斜面向上的。具体如下图。（4）)刚开始金属棒ab由于重力的作用速度逐渐增大，由题意可知，此时金属棒受到的磁场力变大，又因为磁场力的方向与金属棒的运动方向相反，直至金属棒受到的磁场力与重力沿导轨方向分力平衡时，金属棒做匀速运动，所以金属棒的速度是先增大后不变。3、运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力，我们可以依照左手定则判定：让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷的运动的方向，这时大拇指所指的方向就是
6、运动电荷在磁场中受洛伦兹力的方向如图所示，abc三种粒子垂直射入匀强磁场(“”表示磁场方向垂直纸面向里)根据粒子在磁场中的运动情况可判断出b粒子_；c粒子_(均选填“带正电”、“带负电”或“不带电”)解析：根据题意，通过左手定则判断可以知道a粒子带正电，c粒子带负电，b粒子不带电。答案：b粒子不带电：c粒子带负电4、磁感线是为了形象直观的描述磁场而引入的一簇曲线磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱，越密集的地方磁场越强；磁感线的切线方向表示该点的磁场方向，即小磁针静止时的N极指向如图所示为某磁场的磁感线分布，由图可知A点磁场要比B点磁场_(选填“强”、“弱”或“相等”)；在A点放入一个小磁针，待其静止后，N极指向_(选填“左”或“右”)。解析：A点磁场要比B点磁场要强，根据磁感线越密集的地方磁场越强可知。磁场方向的判断有两个：第一个是小磁针在磁场中该点静止时N极的指向为该点的磁场方向：第二个是磁感线在该点的切线方向为该点的磁场方向，所以填右。答案：强右；
