1、第一章 安培力与洛伦兹力1.磁场对通电导线的作用力1知道安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向。2.理解匀强磁场中安培力大小的表达式，并会用其计算。3.知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理。一、安培力的方向1安培力：通电导线在磁场中受的力。2通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。3左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。如图所示。二、安培力的大小1.垂直于磁场B的
2、方向放置的长为l的一段导线，当通过的电流为I时，它所受的安培力为FIlB。其中力F、电流I、导线长度l、磁感应强度B的单位分别为牛顿(N)、安培(A)、米(m)、特斯拉(T)。2当磁感应强度B的方向与通电导线的方向平行时，安培力为0。3当磁感应强度B的方向与电流方向成角时，安培力FIlBsin。三、磁电式电流表1结构：如图甲所示，最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈。2原理(1)磁电式电流表依据的物理学原理是通电线圈因受安培力而转动。如图乙所示。(2)从线圈偏转的角度能判断通过电流的大小；根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。3优、缺点(1)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。
3、(2)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱(几十微安到几毫安)。判一判(1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向相同。()(2)通电导线在磁场中一定受安培力。()(3)磁电式电流表线圈左右两边所受的安培力的方向相反。()(4)若匀强磁场中磁感应强度为B1 T，导线中的电流I1 A，导线长度l1 m，则导线所受安培力F1 N。()(5)磁电式电流表线圈左右两边所受安培力始终垂直于线圈平面。()提示：(1)(2)(3)(4)(5)想一想在磁场越强的地方通电导线受到的安培力一定越大吗？提示：不一定，通电导线受到的安培力的大小与B、I、l及有关，当0(BI)时，无论B多强总有F0。课堂任务安培力的
4、方向仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：如图所示，组装器材进行实验，观察导体棒受力方向。上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，导体棒受力方向是否改变？提示：改变。活动2：改变导体棒中电流的方向，导体棒受力方向是否改变？提示：改变。活动3：以上实验现象表明了什么？提示：通电导体棒受力方向与磁场方向、电流方向有关。活动4：请尝试把各种情况下三者的方向画出来，进行归纳分析，找出规律。提示：因为三者的方向不在一个平面内，所以需要画立体图确定三者的方向。归纳分析略。1安培力的方向(1)左手定则的应用准备动作：伸开左手，使拇指和其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内。判断要点：让磁感线从掌
5、心垂直进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。(2)安培力的方向特点FB，FI，即F垂直于B和I决定的平面。(注意：B和I可以有任意夹角)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直。应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直。当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向。应用左手定则判断时，拇指与四指、拇指与磁感线均垂直，磁感线与四指不垂直。2两平行通电直导线间的安培力方向对于两平行通电直导线，根据安培定则和左手定则可得出结论：同向电流相互吸引，反向电流相互排斥
6、。3判断导体在磁场中运动情况的常规思路(1)不管是电流还是磁体，对通电导体的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导体所在位置的磁场分布情况。(2)结合左手定则准确判断导体所受安培力的方向。(3)由导体的受力情况判定导体的运动方向或运动趋势方向。例1(多选)如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于同一竖直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，可以()A将A、C端接在电源正极，B、D端接在电源负极B将B、D端接在电源正极，A、C端接在电源负极C将A、D端接在电源正极，B、C端接在电源负极D将B、C端接在电源正极，A、D端接在电源负极(1)用什么定则判定通电螺线管产
7、生的磁场的方向？提示：安培定则。(2)用什么定则判定MN所受安培力的方向？提示：左手定则。规范解答若线圈中的电流从C到D，根据安培定则可知，MN所在处的磁场方向向上；为使MN所受安培力垂直纸面向外，根据左手定则可知，MN中的电流从A到B，故A正确，D错误。若线圈中的电流从D到C，根据安培定则可知，MN所在处的磁场方向向下，为使MN所受安培力垂直纸面向外，根据左手定则可知，MN中的电流从B到A，故B正确，C错误。完美答案AB规律点拨判定安培力作用下导体运动情况的几种常用方法电流元法即把整段导体分为多段电流元，运用左手定则判断出每段电流元所受安培力的方向，从而确定导体运动方向等效法环形电流可等效成
8、小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁体或多个环形电流(反过来等效也成立)，然后根据磁体间或电流间的作用规律判断续表特殊位置法把导体或磁体转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力的方向，从而确定运动情况结论法两通电导体相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥转换研究对象法定性分析磁体在电流激发的磁场作用下如何运动的问题时，可先分析通电导体在磁体激发的磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律确定磁体所受的反作用力，从而确定磁体所受合力及其运动情况如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁体磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示向右方向的电流I时，导线的运动情况是(从上
9、往下看)()A顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升答案A解析(电流元法)把通电直导线分割为AO、OB两段电流元，由左手定则可以判断出AO段所受安培力垂直纸面向外，OB段所受安培力垂直纸面向内，因此，从上向下看，AB将以中心O为轴顺时针转动。(特殊位置法)当导线转过90时，根据左手定则判断得AB所受安培力的方向向下。故导线在顺时针转动的同时向下运动，A正确。课堂任务安培力的大小仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：根据必修的学习，垂直于磁场B的方向放置的长为l的一段导线，当通过的电流为I时，它所受的安培力是多大？提示：F
10、IlB。活动2：实验发现，当磁感应强度B的方向与通电导线的方向平行时，导线受力为0。那么图甲中长为l的一段导线所受安培力是多大？提示：由图甲知，磁感应强度B的方向与电流方向成角，根据矢量的运算法则，B可以分解为与电流方向垂直的分量B和与电流方向平行的分量B：BBsin，BBcos。其中B对通电导线没有作用力，导线所受的安培力只是B产生的。由此得到FIlBsin。活动3：图乙中设磁感应强度为B，电流大小为I，ABBCl，试求解整个导线ABC所受安培力。提示：将导线分成AB和BC两段，根据安培力公式和左手定则可知，AB段受到的安培力F1IlB，水平向右，BC段受到的安培力F2IlB，竖直向上，对F
11、1和F2求合力，即得导线ABC受到的安培力FIlB，垂直于AC向上。活动4：将活动3的结果与公式FIlB对比，可以得到什么结论？提示：活动3中导线ABC受到的安培力FIlB，垂直于AC向上，利用图中lACl，可得ABC受到的安培力FIlACB，与公式FIlB对比，可将导线ABC等效成沿虚线的导线AC(电流从A到C)，导线AC受到的安培力大小、方向与导线ABC相同，即ABC受到的安培力可用AC受到的安培力代替，设ABC的等效长度即lAC为l有效，则FIl有效B。1安培力的表达式FIlBsin的理解(1)表达式FIlBsin中的为磁感应强度B的方向与电流I方向的夹角。注意：虽然B和I不一定垂直，但
12、F一定既垂直于B，也垂直于I，如图所示。(2)表达式FIlBsin中的l是指通电直导线放入匀强磁场中的长度，或通电非直导线放入匀强磁场中时两端点的距离有效长度。弯曲导线的有效长度l等于连接两端点线段的长度。相应的电流沿线段由始端流向末端，如图所示。因为任意形状的闭合线圈其有效长度为零，所以闭合线圈通电后，在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。(3)在公式FIlBsin中，B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度，不必考虑通电导线自身产生的磁场的磁感应强度的影响。(4)在非匀强磁场中，公式FIlBsin仅适用于很短的通电直导线(电流元)。2安培力作用下的动力学和能量问题(1)根据牛顿运动定律、
13、平衡条件从动力学角度解题。解题关键：将立体图转化为平面图：为了清晰准确地表示出B、I和安培力FA的方向，以便进一步画出导体的受力示意图，应通过画俯视图、剖面图或侧视图，将表示B、I和FA方向的立体图转化为平面图。确定安培力：用左手定则判断安培力的方向，用FIlBsin确定安培力的大小。(2)根据功能关系、能量守恒定律从能量的角度解题。安培力作用下的功能关系安培力和重力、弹力、摩擦力一样，会使通电导体在磁场中运动，故也会涉及做功问题。解答时一般要用到动能定理、能量守恒定律等。安培力做功的特点和实质特点：安培力做功可能与路径有关，这一点与静电力不同。实质：安培力做正功时，将电源的能量转化为导体的机
14、械能；安培力做负功时，将机械能转化为电能(电磁感应)。例2如图所示，长度为10 cm的一段直导线AB，与磁场方向垂直地放置在磁感应强度B3102 T的匀强磁场中。今在导线中通以10 A的电流，方向自B向A，OA3OB。(1)若导线从图示位置开始，绕过O点垂直纸面的轴沿纸面顺时针转过60角，求导线此时受到的安培力的大小和方向；(2)若从图示位置开始，导线A端绕过O点平行纸面的轴垂直纸面向外转过30角，求导线此时受到的安培力的大小和方向。(1)导线第一次转动后B与I的夹角为多大？提示：30。(2)导线第二次转动后B与I的夹角为多大？提示：90。规范解答(1)B与I夹角为30，则FIlBsin100
15、.131020.5 N1.5102 N，方向垂直于纸面向外。(2)B与I垂直，则FIlB100.13102 N3102 N，方向垂直于导线与磁感应强度方向决定的平面且指向纸外。完美答案(1)1.5102 N，方向垂直于纸面向外(2)3102 N，方向垂直于导线与磁感应强度方向决定的平面且指向纸外规律点拨安培力大小的理解同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同。(1)如图甲，通电导线与磁场方向垂直，此时安培力最大，FIlB。(2)如图乙，通电导线与磁场方向平行，此时安培力最小，F0。(3)如图丙，通电导线与磁场方向成角，此时可以分解磁感应强度，如图丁所示，于是安培力大小为FIlBsi
16、n，这是一般情况下安培力的表达式。如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为l，且abcbcd135。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线abcd所受到的安培力的合力()A方向沿纸面向上，大小为(1)IlBB方向沿纸面向上，大小为(1)IlBC方向沿纸面向下，大小为(1)IlBD方向沿纸面向下，大小为(1)IlB答案A解析导线abcd的有效长度为线段ad，由几何知识知lad(1)l，故导线abcd所受的安培力的合力大小FIladB(1)IlB，导线的等效电流方向为ad，根据左手定则可以确定导线所受安培
17、力的合力方向沿纸面向上，故选A。如图所示，光滑的平行导轨倾角为，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨两端接入电动势为E、内阻为r的直流电源，电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m、长度为l的导体棒由静止释放，导体棒将沿导轨向下运动。求导体棒在释放瞬间的加速度的大小。答案gsin解析画出导体棒受力示意图如图所示(侧视图，从b向a看)，导体受重力mg、支持力FN和安培力F作用，由牛顿第二定律得mgsinFcosma且FBIlI由式可得agsin。课堂任务磁电式电流表的工作原理仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：图甲是磁电式电流表的结构图，试根据图乙说明该电流表指针转动的原因
18、。提示：当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用。由左手定则可以判定，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动，从而带动指针转动。活动2：图甲电流表中的螺旋弹簧有什么作用？磁电式电流表是如何测量电流大小呢？提示：线圈转动时，图甲中的螺旋弹簧变形，以反抗线圈的转动。电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大，达到新的平衡。所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。活动3：如图丙所示，电流表的两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱，这样，极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向。这样设计时，线圈左右两边所受安培力有什么特点？提示：线圈无论转到什么
19、位置，它的平面都跟磁感线平行，线圈左右两边所在之处的磁感应强度的大小都相等。所以线圈左右两边所受安培力始终垂直于线圈平面，且安培力的大小只与电流大小有关。活动4：磁电式电流表能测出电流的方向吗？提示：能。线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变。所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。1磁电式电流表的物理学原理通电线圈因受安培力而转动。根据线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。2磁电式电流表的特点(1)极靴和铁质圆柱间的磁场的特点方向：沿径向均匀地辐向分布，如图丙所示；大小：在距轴线等距离处的磁感应强度大小相等
20、。(2)线圈所受安培力的特点方向：安培力的方向与线圈平面垂直；大小：安培力的大小与通过的电流成正比。3磁电式电流表的优缺点磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱(几十微安到几毫安)。如果要用它测量较大的电流，可以根据电表改装的方法(并联一个较小的电阻)扩大其量程。例3(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表。这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁体和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法中正确的是()A在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行B线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动C当线圈在如图乙所示的
21、位置时，b端受到的安培力方向向上D当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动怎么判断线圈的转动方向？提示：可以根据磁场方向和电流方向用左手定则判断。规范解答由于磁场辐向分布，且线圈与铁芯共轴，故线圈平面总是与磁感线平行，A正确。通有电流时，线圈在安培力的作用下转动，从而使螺旋弹簧发生形变，螺旋弹簧因为形变而产生阻碍线圈转动的力，故B正确。由左手定则知，b端受到的安培力方向向下，a端受到的安培力方向向上，安培力将使线圈沿顺时针方向转动，故C错误，D正确。完美答案ABD(多选)关于磁电式电流表内的磁体和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法正确的是()A该磁场的磁感应强度大小处
22、处相等，方向相同B该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C该磁场穿过线圈的磁通量始终为零D该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度大小都相等答案CD解析磁电式电流表内的磁体和铁芯之间均匀辐向分布的磁场，使线圈平面始终与磁感线平行，故该磁场穿过线圈的磁通量始终为零，C正确。该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度大小都相等，但方向不同，故A、B错误，D正确。1(安培力的方向)把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是()A安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C安培力的方向一定跟电流方向垂直，但
23、不一定跟磁感应强度方向垂直D安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直答案D解析安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，即垂直于磁场方向与电流方向决定的平面，但电流方向与磁场方向不一定垂直，D正确。2(安培力的方向)(多选)如图所示，F是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是()答案AD解析由左手定则可判断，B中安培力的方向向左，C中安培力的方向向下；A、D中安培力的方向如题图所示，A、D是正确的。3(安培力的大小)(多选)有一段直导线长为1 cm，通有5 A的电流，把它置于磁场中的某点时，受到的安培力为0.1 N，则该点的磁感应强度B的值可能为()A1 T B0.5
24、TC2 T D2.5 T答案CD解析当I与B垂直时，由B可解得B2 T，但题中未说明I与B是否垂直，故B的值也可能大于2 T，C、D正确。4(磁电式电流表)如图，是磁电式电流表的结构，蹄形磁体和铁芯间的磁场辐向均匀分布，线圈中a、b两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。则()A该磁场是匀强磁场B线圈平面总与磁场方向垂直C线圈将沿逆时针方向转动Da、b导线受到的安培力大小总为IlB答案D解析该磁场是辐向均匀分布的，不是匀强磁场，A错误；线圈平面总与磁场方向平行，B错误；根据左手定则可知，线圈中a导线受到向上的安培力，b导线受到向下的安培力，线圈将沿顺时针方
25、向转动，C错误；a、b导线始终与磁场垂直，受到的安培力大小总为BIl，D正确。5(安培力的方向)在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线()A受到竖直向上的安培力B受到竖直向下的安培力C受到由南向北的安培力D受到由西向东的安培力答案A解析赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方向由西向东，画出此处磁场和电流的方向图如图所示，由左手定则可判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，A正确。6(磁电式电流表)所谓电流表的灵敏度，是指在通入相同电流的情况下，指针偏转角度的大小。偏转角度越大，灵敏度越高。下列关于提高磁电式电流表灵敏度的方法不正确的是()A增强永久磁体的磁性B增大螺旋
26、弹簧的劲度系数C增大线圈沿轴线的长度D增加线圈的匝数答案B解析通电线圈在磁场中转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动。电流越大，所受安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。要提高电流表的灵敏度，就要在通入相同的电流时，让指针的偏转角度增大。所以应该减小螺旋弹簧的劲度系数，或者保持电流大小不变使安培力变大。增强永久磁体的磁性、增大线圈沿轴线的长度和增加线圈的匝数，均可使安培力增大。故选B。7(安培力的方向) 如图所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两个同心半圆弧导线和直导线ab、cd连接而成的闭合回路，ab、cd段在同一条水平直线上，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态。在半圆弧导线的圆心
27、处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P。当P中通以方向垂直纸面向外的电流时()A导线框将向左摆动B导线框将向右摆动C从上往下看，导线框将顺时针转动D从上往下看，导线框将逆时针转动答案D解析当P中通以方向垂直纸面向外的电流时，由安培定则可判断出长直导线P产生的磁场在ab处沿纸面向下，在cd处沿纸面向上，由左手定则可判断出ab所受的安培力方向垂直纸面向外，cd所受的安培力方向垂直纸面向里，从上往下看，导线框将逆时针转动，D正确。8(安培力的大小和方向)如图所示，AC是一个用长为L的导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。当在该导线中通以由
28、C到A、大小为I的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是()ABIL，平行于OC向左B.，平行于OC向右C.，垂直AC的连线指向左下方D2BIL，垂直AC的连线指向左下方答案C解析因为L为圆弧长，所以L，故圆弧半径R。AC导线的有效长度为lR，则AC导线受到的安培力大小FABIl，由左手定则可知，FA垂直AC的连线指向左下方，因此C正确。9(安培力的综合应用) (多选)一质量为0.06 kg、长为0.1 m的金属棒MN用两根长度均为1 m的绝缘细线悬挂于天花板，现在金属棒所在的空间加一竖直向下的磁感应强度大小为0.5 T的匀强磁场，当在金属棒中通有恒定的电流后，金属棒能在竖直平面内摆动，
29、当金属棒摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角为37，已知一切阻力可忽略不计，g10 m/s2，sin370.6，cos370.8。下列说法正确的是()A金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能增加B金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能先增加后减少C通入金属棒中的电流为9 AD通入金属棒中的电流为4 A答案AD解析金属棒在摆动到最高点的过程中，安培力做正功，机械能增加，A正确，B错误；设金属棒的长度为l，细线的长度为R，由动能定理知W安W重00，即BIlRsin37mgR(1cos37)，代入数据得I4 A，C错误，D正确。10. (安培力的应用)(多选)通有电流的导线L1、L2、L3、L4处在同一平
30、面(纸面)内，放置方式及电流方向如图甲、乙所示，其中L1、L3是固定的，L2、L4可绕垂直纸面的中心轴O转动，则下列描述正确的是()AL2绕轴O沿顺时针方向转动BL2绕轴O沿逆时针方向转动CL4绕轴O沿顺时针方向转动DL4绕轴O沿逆时针方向转动答案BC解析题图甲中，由安培定则可知导线L1上方磁场垂直纸面向外，且离导线L1的距离越近，磁场越强，由左手定则可知导线L2上每一小部分受到的安培力方向均水平向右，但轴O下方部分所受安培力较大，所以L2绕轴O沿逆时针方向转动，A错误，B正确；题图乙中，由安培定则可知导线L3上方磁场垂直纸面向外，下方磁场垂直纸面向里，由左手定则可知导线L4轴O上方部分所受安
31、培力向右，轴O下方部分所受安培力向左，所以L4绕轴O沿顺时针方向转动，C正确，D错误。11(安培力的应用)(多选)如图所示是小丽自制的电流表原理图，质量为m的均匀细金属杆MN与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧劲度系数为k，在边长为abL1、bcL2的矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。MN的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻度，MN的长度大于ab，当MN中没有电流通过且处于静止时，MN与ab边重合，且指针指在标尺的零刻度；当MN中有电流时，指针示数表示电流大小。MN始终在纸面内且保持水平，重力加速度为g，则()A要使电流表正常工作，金属杆中电流方向应从M到
32、NB当该电流表的示数为零时，弹簧的伸长量为零C该电流表的量程是ImD该电流表的刻度在0Im范围内是不均匀的答案AC解析电流表正常工作时，MN必然向下运动，所以受到的安培力向下，根据左手定则可知，电流一定是从M到N，故A正确；当电流表的示数为零时，MN中没有电流通过，MN受力平衡，所以弹簧的弹力等于MN的重力，弹簧的伸长量不为零，故B错误；电流表的量程即所测电流最大值，当MN到达cd边时，电流最大，此时由受力平衡条件可得GF安F弹，其中F安BImL1、F弹kL2G，所以Im，故C正确；由Im可得出任意电流的表达式为I，所以电流和MN下降的距离Lx成正比例函数关系，所以刻度是均匀的，故D错误。12
33、(安培力的应用)如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度。天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡。由此可知()A磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为B磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为C磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为D磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为答案B解析因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以电流反向时安培力竖直向上，由左手定则判断得磁感应强度方向垂直纸面向里。电流反
34、向前，有m1gm2gm3gNBIL，其中m3为线圈质量。电流反向后，有m1gm2gm3gmgNBIL。两式联立可得B，故选B。13(安培力的综合应用) 如图所示，水平导轨间距为L0.5 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m1 kg，电阻R00.9 ，与导轨接触良好；电源电动势E10 V，内阻r0.1 ，电阻R4 ；外加匀强磁场的磁感应强度B5 T，方向垂直于ab，与导轨平面成53夹角；ab与导轨间的动摩擦因数为0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力沿水平方向，重力加速度g10 m/s2，ab处于静止状态。已知sin530.8，cos530.6。求：(1)通过
35、ab的电流大小和方向；(2)ab受到的安培力大小；(3)重物重力G的取值范围。答案(1)2 A从a到b(2)5 N(3)0.5 NG7.5 N解析(1)导体棒ab与电阻R、电源构成闭合回路，根据闭合电路欧姆定律可知：I2 A，方向为从a到b。(2)因为ab与磁场垂直，故ab受到的安培力大小：FBIL5 N。(3)作出ab受力侧视图如图(fm方向可变)。最大静摩擦力大小：fm(mgFcos53)3.5 N由平衡条件可知：当最大静摩擦力方向向右时FTFsin53fm0.5 N，当最大静摩擦力方向向左时FTFsin53fm7.5 N。重物的重力G等于FT，所以重物重力G的取值范围为：0.5 NG7.5 N。