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專題強化一：安培力作用下導體的運動和平衡問題
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[學習目標]　1.會用左手定則判斷安培力的方向和導體的運動方向.2.會分析在安培力作用下的平衡問題.3.會結合牛頓第二定律求導體棒的瞬時加速度．
【典例剖析】
一、安培力作用下導體運動的判斷
電流元法
等效法
特殊位置法
結論法
轉換研究對象法　　
考向1　電流元法　特殊位置法
例1　(2021·長沙市月考)如圖所示，把一重力不計的通電直導線AB水平放在蹄形磁體磁極的正上方，導線可以在空間中自由運動，當導線通以圖示方向電流I時，導線的運動情況是(從上往下看)(　　)
A．順時針轉動，同時下降 B．順時針轉動，同時上升
C．逆時針轉動，同時下降 D．逆時針轉動，同時上升
考向2　等效法
例2　如圖所示，把輕質導線圈用絕緣細線懸掛在磁體N極附近，磁體的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面．當線圈內通以圖示方向的電流(從右向左看沿逆時針方向)后，線圈的運動情況是(　　)
A．線圈向左運動 B．線圈向右運動
C．從上往下看順時針轉動 D．從上往下看逆時針轉動
考向3　結論法
例3　兩條導線互相垂直，如圖所示，但相隔一段小距離，其中AB是固定的，CD能自由活動，當直流電流按圖示方向通過兩條導線時，導線CD將(從紙外向紙內看)(　　)
A．順時針方向轉動，同時靠近導線AB
B．逆時針方向轉動，同時靠近導線AB
C．逆時針方向轉動，同時遠離導線AB
D．順時針方向轉動，同時遠離導線AB
考向4　轉換研究對象法
例4　(2021·咸寧市通城縣期中)如圖所示，在光滑水平面上一輕質彈簧將墻壁和一條形磁體連接起來，此時彈簧處于原長狀態，磁體保持靜止．若在磁體左上方位置固定一導體棒，當導體棒中通以垂直紙面向里的電流時(　　)
A．彈簧長度不變 B．磁體對地面的壓力將減小
C．磁體對地面的壓力將增大 D．彈簧將被拉伸
二、安培力作用下導體的平衡
1．求解安培力作用下導體棒平衡問題的基本思路
2．分析求解安培力時需要注意的問題
(1)首先畫出通電導體所在處的磁感線的方向，再根據左手定則判斷安培力方向．
(2)安培力大小與導體放置的角度有關，l為導體垂直于磁場方向的長度，即有效長度．
例5　如圖所示，質量為m、長度為L的直導線用兩絕緣細線懸掛于M、N兩點，并處于勻強磁場中，M、N連線水平，建立空間直角坐標系，x軸、y軸水平，z軸豎直．當導線中通以沿x軸正方向的電流I，且導線保持靜止時細線與豎直方向的夾角為θ，重力速度為g.則磁感應強度的方向和大小可能為(　　)
A．沿z軸正方向，tan θ B．沿y軸正方向，tan θ
C．沿z軸負方向，tan θ D．沿細線向上，sin θ
例6　(2021·江蘇省鎮江第一中學高二期末)如圖所示，水平導軌間距為L＝0.5 m，導軌電阻忽略不計．導體棒ab垂直導軌放置，質量m＝1 kg，電阻R0＝0.9 Ω，與導軌接觸良好．電源電動勢E＝10 V，內阻r＝0.1 Ω，電阻R＝4 Ω.外加勻強磁場的磁感應強度B＝5 T，方向垂直于棒ab，與導軌平面成α＝53°.ab與導軌間動摩擦因數為μ＝0.5(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，不計其余摩擦．重力加速度g＝10 m/s2，棒ab處于靜止狀態．已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.求：
(1)棒ab受到的安培力大小；
(2)如果電阻R的阻值可以調節，則當阻值為多少時棒ab剛好要運動．
三、安培力作用下導體棒的加速
例7　如圖所示，光滑的平行導軌傾角為θ，處在磁感應強度大小為B、豎直向下的勻強磁場中，導軌中接入電動勢為E、內阻為r的直流電源．電路中有一阻值為R的電阻，其余電阻不計，將質量為m、長度為l的導體棒由靜止釋放，導體棒與導軌垂直且接觸良好，求導體棒在釋放瞬間的加速度的大小．(重力加速度為g)
專題強化一：安培力作用下導體的運動和平衡問題
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1.通有電流的導線L1、L2處在同一平面(紙面)內，L1是固定的，L2可繞垂直紙面的固定轉軸O轉動(O為L2的中心)，各自的電流方向如圖所示．下列哪種情況將會發生(　　)
A．因L2不受安培力的作用，故L2不動
B．因L2上、下兩部分所受的安培力平衡，故L2不動
C．L2繞軸O按順時針方向轉動
D．L2繞軸O按逆時針方向轉動
2.(2021·鹽城市大豐區新豐中學高二期末)如圖所示，一根質量為m的金屬棒AC用軟線懸掛在磁感應強度大小為B、垂直紙面向里的勻強磁場中，通入A→C方向的電流時，懸線張力不為零，欲使懸線張力為零，可以采用的辦法是(　　)
A．不改變電流和磁場方向，適當增大電流
B．只改變電流方向，并適當減小電流
C．不改變磁場和電流方向，適當減小磁感應強度
D．同時改變磁場和電流方向，并適當減小磁感應強度
3.(2021·江蘇省揚州中學高二期中)如圖所示，條形磁體固定在水平面上，其正上方有一根通電導線，電流方向向左．不考慮導線的重力，在條形磁體磁場的作用下，關于導線運動情況的說法正確的是(　　)
A．從上向下看逆時針轉90°，同時向上運動
B．從上向下看逆時針轉90°，同時向下運動
C．從上向下看順時針轉90°，同時向下運動
D．從上向下看順時針轉90°，同時向上運動
4.(2021·江蘇省東臺中學高二期中)如圖所示，質量為m的條形磁體放在水平桌面上，在其左端上方固定一根長直導線，導線與磁體垂直，給導線通以垂直紙面向里的電流，用FN表示磁體對桌面的壓力，用Ff表示桌面對磁體的摩擦力，重力加速度為g，則(　　)
A．FN>mg，Ff的方向向左 B．FN>mg，Ff的方向向右
C．FN5.如圖，力傳感器固定在天花板上，邊長為L的正方形勻質導線框abcd用不可伸長的輕質絕緣細線懸掛于力傳感器的測力端，導線框與磁感應強度方向垂直，線框的bcd部分處于勻強磁場中，b、d兩點位于勻強磁場的水平邊界線上．若在導線框中通以大小為I、方向如圖所示的恒定電流，導線框處于靜止狀態時，力傳感器的示數為F1.只改變電流方向，其它條件不變，力傳感器的示數為F2.該勻強磁場的磁感應強度大小為(　　)
A. B. C. D.
6.(2021·常州市高二期中)如圖所示，兩光滑金屬導軌傾斜放置，與水平面夾角為30°，導軌間距離為L.一質量為m的導體棒與導軌垂直放置，電源電動勢恒定，電流為I，不計導軌電阻．當磁場方向豎直向上時，導體棒恰能靜止，現磁場發生變化，方向沿順時針旋轉，最終水平向右，在磁場變化的過程中，導體棒始終靜止，重力加速度為g.則下列說法正確的是(　　)
A．磁感應強度一直減小 B．磁感應強度先變小后變大
C．導體棒對導軌的壓力變大 D．磁感應強度最小值為
7.如圖所示，三根長為L的平行長直導線的橫截面在空間構成等邊三角形，電流的方向均垂直紙面向里，電流大小均為I，其中A、B電流在C處產生的磁感應強度的大小均為B0，導線C在水平面上處于靜止狀態，則導線C受到的靜摩擦力是(　　)
A.B0IL，水平向左 B.B0IL，水平向右
C.B0IL，水平向左 D.B0IL，水平向右
8.如圖所示，兩光滑平行金屬導軌間的距離L＝0.4 m，金屬導軌所在的平面與水平面間的夾角θ＝37°，在導軌所在平面內，分布著方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場．現把一個質量m＝0.04 kg的導體棒ab垂直放在金屬導軌上，當接通電源后，導軌中通過的電流恒為I＝1.5 A時，導體棒恰好靜止，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，則：
(1)磁場的磁感應強度為多大？
(2)若突然只將磁場方向變為豎直向上，其他條件不變，則磁場方向改變后的瞬間，導體棒的加速度為多大？
9.質量為m＝0.02 kg的通電細桿ab置于傾角為θ＝37°的平行放置的導軌上，導軌的寬度d＝0.2 m，桿ab與導軌間的動摩擦因數μ＝0.4，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，磁感應強度大小B＝2 T的勻強磁場與導軌平面垂直且方向向下，如圖所示．現調節滑動變阻器的觸頭，試求出為使桿ab靜止不動，通過ab桿的電流范圍為多少．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2)

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