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

2.大?。和妼Ь€（電流為I、導線長度為L）和磁場（B）方向垂直時，通電導線所受到的安培力的大小F=BIL（最大）。當磁感應強度B的方向與導線成θ角時，有F =BILsinθ。

二、2015年高考對安培力的考查

角度一：考查安培力的有效長度。

例1（江蘇卷）如圖1所示，用天平測量勻強磁場的磁感應強度，如圖2所示的載流線圈匝數相同，邊長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，處于磁場中的導體的有效長度越長，受到的安培力越大，天平越容易失去平衡。安培力是矢量，根據平行四邊形定則可知，導線首尾連線即有效長度，因此圖A中的有效長度為MN，圖B、C、D中的有效長度都小于MN。答案為A。

點評：本題考查安培力公式中L的有效長度。安培力中的有效長度是指把磁場中的通電導體首尾相連并沿垂直于磁場方向上的投影。

角度二：考查安培力中的平衡問題。（）

例2（新課標I卷）如圖3所示，一長為10 cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小為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。金屬棒通過開關與一電動勢為12 V的電池相連，電路總電阻為2Ω。已知開關斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5 cm，閉合開關，系統重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關斷開時相比均改變了0.3 cm，取重力加速度大小為10m/s²。判斷開關閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質量。

解析：根據左手定則可知，安培力的方向豎直向下。開關斷開時有2kx=mg，開關閉合后，設彈簧伸長量的變化量為△x，則有2k△x=BIL，I=E/R，解得m=0.01kg。

點評：本題結合彈簧考查安培力的定量計算，直導體棒的平衡。求解這類問題的根本是在力學模型的基礎上分析安培力。

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1.如圖4所示，一段導線abcd位于磁感應強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向（垂直于紙面向里）垂直。線段ab、bc和cd的長度均為L，且∠abc=∠bcd =135°。流經導線的電流為I，方向如圖所示。導線段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所示的實驗裝置可以測量磁感應強度。其中2為力敏傳感器，3為數字電壓表，5為底部長為L的線框。當外界拉力作用于力敏傳感器的彈性梁上時，數字電壓表上的讀數U與所加外力F成正比，即U=kF，式中k為比例系數。用絕緣懸絲把線框固定在力敏傳感器的掛鉤上，并用軟細銅絲連接線框與電源。當線框中電流為零時，輸出電壓為U。；當線框中通以電流I時，輸出電壓為U。則磁感應強度的大小為（）。

A.B.C.D.

參考答案：1.A 2.D