2011北京四中网校高考第二轮综合专题复习----磁场专题复习一 磁(4)

电流表的工作原理

电流表的构造主要包括：蹄形磁铁、圆柱形铁芯、线圈、螺旋弹簧和指针．蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的如图所示，这样不管通电导线处于什么角度，它的平面均与

磁感线平行，从而保证受到的磁力矩不随转动角度的变化而变化；始终有为线圈的匝数），当线圈转到某一角度时，磁力矩与弹簧产生的阻力矩

相等时，线

圈就停止转动，此时指针（指针随线圈一起转动）就停在某处，指向一确定的读数

。由于

I成正比。

与转动的角度成正比，所以电流越大，偏转角就越大，与电流

特别提醒：磁电式电流表极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，无论线圈转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，因此表盘刻度是均匀的。

：物理学家法拉第在研究电磁学时，亲手做过许多实验．如图所示的实验就是著名

的电磁旋转实验，这种现象是：如果载流导线附近只有磁铁的一个极，磁铁就会围绕导线旋转；反之，载流导线也会围绕单独的某一磁极旋转．这一装置实际上就是最早的电动机。图中A是可动磁铁，B是固定导线，C是可动导线，D是固定磁铁。图中黑色部分表示汞（磁铁和导线的下半部分都浸没在汞中），下部接在电源上．请你判断这时自上向下看，A和C转动方向为（ ）

A．顺时针、顺时针 B．顺时针、逆时针 C．逆时针、顺时针 D．逆时针、逆时针

答案：C

解析：根据电流的方向判定可以知道B中的电流方向是向上的，那么在B导线附近的磁场方向为逆时针方向，即为A磁铁N极的受力方向；由于D磁铁产生的磁场呈现出由N极向外发散，C中的电流方向是向下，由左手定则可知C受到的安培力方向为顺时针，故选C。

知识点四——安培力与其他知识的综合分析

▲知识梳理

磁场的知识往往和力学、电学的知识综合应用来处理问题，安培力使磁场和牛顿第二定律、动能定理等内容有了联系，而安培力表达式中的电流又使磁场和电流的有关知识联系起来。

解决这类问题时，要注意利用安培力把各部分知识联系起来。

1．导体在磁场中的动力学问题，除考虑导体所受重力、摩擦力外，还需根据磁场方向和电流方向之间的关系判断导体在磁场中所受安培力的大小和方向。 2．安培力可以使物体产生加速度，或产生瞬时冲量，

而

，再通过

，将恒定电流、安培力、动力学综合在一起就可解决有关问题。

3．安培力可以对通电导体棒做功，做的功等于导体棒动能的增量。

4．涉及安培力的问题，本质上属于力学问题，做好受力分析是关键，而将题目中的立体图转化成某视角的平面图（如侧视图、俯视图等），从而画出准确的受力图是处理此类问题的技巧。

▲疑难导析

1．通电导线在磁场中的平衡与运动

（1）平衡问题：求解这类问题的依据是物体的平衡条件，求解关键是做好受力分析画出受力图，一般是画平面受力图。

（2）运动问题：解决该类问题首先要对通电导线进行受力分析，注意安培力既垂直于电流又垂直于磁场的特点，然后根据受力情况确定运动情况，结合题设条件寻找相应物理规律，列方程求解。

2．涉及安培力的综合问题的分析方法

（1）首先把立体图画成易于分析的平面图，如侧视图、剖视图或俯视图等。 （2）确定导线所在处磁场方向，根据左手定则确定安培力的方向，

（3）结合通电导体、受力分析、运动情况等，根据题目要求，列出方程，解决问题。

：有长L= 50 cm，重G=0. 1 N的金属杆ab静止在光滑的金属框架上，框架平面与

（如图所示），流过ab的电流I=1 A。整个装置处于竖直向下的匀强

水平面夹角

磁场中，求此磁场的磁感应强度B的大小。

解析：作出物理模型的侧视图如图所示，标出ab棒所受合力如图所示。

则有

，所以。

典型例题透析

题型一——判断通电导体（或磁体）在安培力作用下的运动

掌握判断通电导体在安培力作用下的运动的几种方法：电流元受力分析法；特殊位置分析法；等效分析法；推论分析法和转换研究对象法。

1、如图所示，把一导线用弹簧挂在蹄形磁铁磁极的正上方，当导线中通以图示电流

I时，导线的运动情况是（从上往下看）（ ） 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

思路点拨：用电流元法判断导线的转动情况，再用特殊位置法判断导线的平动情况。 解析：将导线电流AB分为左右中三段AC、DB及CD，画出每段导线所在处磁场的方向，根据左手定则可判断AC段的安培力方向垂直纸面向里，DB段的安培力方向垂直纸面向外，故导线作顺时针转动；导线转过后，CD段电流也受到向下的安培力（图画出导线转过的受力情景——特殊位置法），故导线又向下运动。所以，正确答案是A。

时

总结升华：本题中由于通电导线AB左右中三段所在处磁场方向不相同，所以解题时必须将导线分段处理——电流元法。

举一反三

【变式】如图所示，把轻质线圈用细线挂在一个固定的磁铁的N极附近，磁铁的轴线穿

过线圈的圆心且垂直于线圈的平面。当线圈内通电时，下列结论中正确的是（ ） A．电流方向如图中所示时，线圈将向左偏移 B．电流方向如图中所示时，线圈将向右偏移 C．电流方向与图中相反时，线圈将向左偏移 D．电流方向与图中相反时，线圈将向右偏移

答案：AD

解析：线圈通电后，线圈会受到磁铁磁场的作用。根据磁铁周围磁感线的分布（图1)，用左手定则可知，当线圈中通以图示方向电流时，线圈受到的力向左，被吸向磁铁；当线圈中通以与图中方向相反的电流时，线圈受到的力向右，被磁铁排斥。

另法（等效法）：

（1）由于通电小线圈两侧呈现一定的极性，相当一根小磁铁。通以图示方向电流时，其左侧呈现S极，右侧呈现N极，如图2甲所示。由磁极间相互作用，易知小线圈会被吸向磁铁，当电流方向相反时，则被磁铁排斥。

（2）也可以把原来的磁铁看成一个通电线圈，磁铁与小线圈的作用等效成两个通电线圈的作用。当小线圈中通以图示方向电流时，两线圈中电流同向，互相吸引，如图2乙所示。当小线圈中电流方向相反时，两线圈中电流反向，相互排斥。

题型二——处理相关安培力问题时要注意图形的变换

安培力的方向总是垂直于电流方向和磁场方向决定的平面，即一定垂直B和I，但B和I不一定垂直。有关安培力的力电综合题往往涉及到三维立体空间问题，如果我们变三维为二维便可变难为易，迅速解题。

2、如图所示，相距20 cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为

=

，上面

放着质量为80 g的金属杆ab，整个装置放在B=0.2 T的匀强

磁场中。

（1）若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流？ （2）若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通过多大的电流？

思路点拨：为准确方便地画出受力图示，应将原题中的立体图改画成侧视图。根据力的平衡条件分析求解。

解析：受力分析如图所示，由平衡条件得 （1）

=15 A

（2）当磁场垂直斜面向下时

＝12 A。

总结升华：该题中最后结果并不是很重要，相比而言，此题中的处理问题的方法却是必须要领悟掌握的，即将立体图示改画成侧视图后再画出受力图，切记。

举一反三

【变式】如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m，长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向角处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的最小磁场的磁感应强度的大小、方向是（ ）

A．，竖直向上 B．，竖直向下

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