例析2015年高考對安培力的考查

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.大小：通電導(dǎo)線（電流為I、導(dǎo)線長度為L）和磁場（B）方向垂直時，通電導(dǎo)線所受到的安培力的大小F=BIL（最大）。當(dāng)磁感應(yīng)強度B的方向與導(dǎo)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(yīng)強度，如圖2所示的載流線圈匝數(shù)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(dǎo)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(jù)平行四邊形定則可知，導(dǎo)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(dǎo)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(biāo)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(yīng)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。……