创新设计浙江高考物理总复习磁场时磁场描述磁吃电流作用.pptx

考纲要求考纲要求知识内容考试要求备考方略必考加试磁现象和磁场bb1.本章内容在学考中常以单选题形式出现，考查突出安培力、洛伦兹力。2本章内容单独出现在选考中带电粒子在磁场(或复合场)中的运动问题；对带电粒子的运动问题多以综合计算题的形式出现，一般综合考查受力分析、动力学关系、功能关系、圆周运动、平抛运动等知识，难度较大。磁感应强度cc几种常见的磁场bb通电导线在磁场中受到的力cd运动电荷在磁场中受到的力cc带电粒子在匀强磁场中的运动d第第1课时磁场的描述磁场对电流的作用课时磁场的描述磁场对电流的作用基础过关基础过关1.电流的磁效应电流的磁效应磁磁体体和和电电流流周周围围及及运运动动电电荷荷周周围围存存在在的的一一种种_的的物物质质，叫磁场。叫磁场。2.磁作用的本质磁作用的本质对对处处于于磁磁场场中中的的磁磁体体、电电流流和和运运动动电电荷荷具具有有力力的的作作用用，同同名名磁磁极极相相互互_，异异名名磁磁极极相相互互_；磁磁体体之之间间、磁磁体体与与电电流流(或或运运动动电电荷荷)之之间间、电电流流(或或运运动动电电荷荷)与与电电流流(或或运运动动电电荷荷)之之间间的的相相互作用都是通过磁场发生的。互作用都是通过磁场发生的。考点一磁现象和磁场考点一磁现象和磁场(b/b)客观存在客观存在排斥排斥吸引吸引3.磁场的方向磁场的方向小磁针的小磁针的_所受磁场力的方向。所受磁场力的方向。4.磁感线磁感线在在磁磁场场中中画画出出一一些些有有方方向向的的曲曲线线，使使曲曲线线上上各各点点的的_方方向向跟跟这点的磁感应强度方向一致。这点的磁感应强度方向一致。N极极切线切线5.磁感线的特点磁感线的特点(1)磁感线为闭合曲线，无起点和终点。在磁体的外部磁感线由磁感线为闭合曲线，无起点和终点。在磁体的外部磁感线由N极发出，回到极发出，回到S极；在磁体的内部磁感线则由极；在磁体的内部磁感线则由S极指向极指向N极。极。(2)磁场中任意两根磁感线都不会相交；磁场中任意两根磁感线都不会相交；(3)在在磁磁场场中中，用用磁磁感感线线的的疏疏密密表表示示磁磁场场的的强强弱弱，磁磁感感线线疏疏的的地地方方表示该处磁场弱，磁感线密的地方表示该处的磁场强；表示该处磁场弱，磁感线密的地方表示该处的磁场强；(4)磁感线是假想的曲线。曲线切线方向与该点的磁场方向一致。磁感线是假想的曲线。曲线切线方向与该点的磁场方向一致。6.几种常见的磁场几种常见的磁场(1)常见磁体的磁场常见磁体的磁场(2)电流的磁场电流的磁场通电直导线通电螺线管环形电流安培定则立体图横截面图纵截面图【过关演练】【过关演练】1.(2015浙浙江江学学业业水水平平考考试试)如如图图所所示示，E、F分分别别表表示示蓄蓄电电池池两两极极，P、Q分分别别表表示示螺螺线线管管两两端端。当当闭闭合合开开关关时时，发发现现小小磁磁针针N极极偏偏向螺线管向螺线管Q端。下列判断中，正确的是端。下列判断中，正确的是()A.E为蓄电池正极为蓄电池正极B.螺线管螺线管P端为端为S极极C.流过电阻流过电阻R的电流方向向上的电流方向向上D.管内磁场方向由管内磁场方向由P指向指向Q解解析析小小磁磁针针N极极指指向向Q，说说明明Q端端为为S极极，根根据据安安培培定定则则可可知知，通通过过R的的电电流流方方向向向向上上，C选选项项正正确确；蓄蓄电电池池的的F端端为为正正极极，A选选项项错错误误；螺螺线线管管的的P端端为为N极极，B选选项项错错误误；管管内内磁磁场方向应由场方向应由S极指向极指向N极，即由极，即由Q指向指向P，D选项错误。选项错误。答案答案C2.(2015浙浙江江学学业业水水平平考考试试)下下列列表表示示的的工工具具或或装装置置中中，利利用用地地磁磁场工作的是场工作的是()答案答案B要点突破要点突破要点一安培定则要点一安培定则1.对对于于直直线线电电流流的的磁磁场场：右右手手握握住住通通电电导导线线，伸伸直直的的大大拇拇指指指指向向电电流流方方向向，那那么么弯弯曲曲的的四四指指的的方方向向就就是是导导线线周周围围的的磁磁感感线线环环绕绕的方向。的方向。2.对对于于环环形形电电流流的的磁磁场场：用用右右手手握握住住通通电电的的环环形形导导线线(或或通通电电螺螺线线管管)，弯弯曲曲的的四四指指与与环环形形电电流流的的方方向向一一致致，那那么么大大拇拇指指的的指指向向就就是环形导线轴心上是环形导线轴心上(或通电螺线管内部或通电螺线管内部)的磁感线的方向。的磁感线的方向。【例例1】下下列列各各图图为为电电流流产产生生磁磁场场的的分分布布图图，正正确确的的分分布布图图是是()A.B.C.D.答案答案C要点二电场线与磁感线的比较要点二电场线与磁感线的比较电场线磁感线电场线的疏密程度表示该区域电场强弱(密强；疏弱)磁感线的疏密程度表示该区域磁场强弱(密强；疏弱)电场线由正电荷指向负电荷或无穷远；或由无穷远指向负电荷，是单向曲线磁感线在磁体外部是从N极指向S极，内部从S极指向N极。磁感线是闭合曲线电场线互不相交、不相切磁感线互不相交、不相切【例【例2】(多选多选)关于电场和磁场，下列说法正确的是关于电场和磁场，下列说法正确的是()A.我我们们虽虽然然不不能能用用手手触触摸摸到到电电场场的的存存在在，却却可可以以用用试试探探电电荷荷去去探测它的存在和强弱探测它的存在和强弱B.电电场场线线和和磁磁感感线线是是可可以以形形象象描描述述电电场场强强弱弱和和方方向向的的客客观观存存在在的曲线的曲线C.磁感线和电场线一样都是闭合的曲线磁感线和电场线一样都是闭合的曲线D.磁磁体体之之间间的的相相互互作作用用是是通通过过磁磁场场发发生生的的，磁磁场场和和电电场场一一样样，都是客观存在的物质都是客观存在的物质解解析析电电场场和和磁磁场场都都是是客客观观存存在在的的物物质质，电电场场线线和和磁磁感感线线都都是是假假想想的的曲曲线线，实实际际并并不不存存在在。电电场场线线和和磁磁感感线线的的最最大大区区别别在在于于磁感线是闭合的，而电场线不是闭合的，故选项磁感线是闭合的，而电场线不是闭合的，故选项A、D正确。正确。答案答案AD精练题组精练题组1.第一个发现电流磁效应的科学家是第一个发现电流磁效应的科学家是()答案答案B2.如如图图所所示示，直直导导线线AB、螺螺线线管管C、电电磁磁铁铁D三三者者相相距距较较远远，它它们们的的磁磁场场互互不不影影响响，开开关关S闭闭合合，则则小小磁磁针针的的北北极极N(黑黑色色一一端端)指指出磁场方向正确的是出磁场方向正确的是()A.a、c B.b、c C.c、d D.a、d解解析析据据安安培培定定则则判判断断出出：(1)AB直直导导线线磁磁场场在在小小磁磁针针a所所在在位位置置垂垂直直纸纸面面向向外外，所所以以小小磁磁针针a的的N极极指指向向正正确确；(2)C左左侧侧为为N极极，内内部部磁磁场场向向左左，所所以以小小磁磁针针c的的N极极指指向向正正确确，小小磁磁针针b的的N极极指指向向不不对对；(3)D左左为为S极极，右右为为N极极，所所以以小小磁磁针针d的的N极指向也不正确。极指向也不正确。答案答案A3.某某小小组组同同学学利利用用磁磁传传感感器器探探究究通通电电螺螺线线管管轴轴线线上上不不同同位位置置的的磁磁感感应应强强度度，如如图图甲甲所所示示。将将传传感感器器探探头头沿沿螺螺线线管管轴轴线线移移动动时时，测测得得磁磁感感应应强强度度B的的大大小小随随位位置置x的的变变化化关关系系如如图图乙乙所所示示。图图乙乙中中a、b两点对应位置分别处在两点对应位置分别处在()A.螺线管内、螺线管内螺线管内、螺线管内 B.螺线管内、螺线管外螺线管内、螺线管外C.螺线管外、螺线管外螺线管外、螺线管外 D.螺线管外、螺线管内螺线管外、螺线管内答案答案D4.电电流流的的磁磁效效应应揭揭示示了了电电与与磁磁的的关关系系。若若直直导导线线通通有有方方向向垂垂直直纸纸面向外的恒定电流，则电流的磁感线分布正确的是面向外的恒定电流，则电流的磁感线分布正确的是()答案答案D5.如如图图所所示示，竖竖直直放放置置的的长长直直导导线线通通有有恒恒定定电电流流，侧侧旁旁小小磁磁针针N极极的最终指向应为的最终指向应为()A.平行纸面向右平行纸面向右B.平行纸面向左平行纸面向左C.垂直纸面向里垂直纸面向里D.垂直纸面向外垂直纸面向外解解析析根根据据安安培培定定则则可可知知，导导线线右右侧侧的的磁磁感感线线方方向向垂垂直直纸纸面面向向外，故小磁针外，故小磁针N极的最终指向应为垂直纸面向外。极的最终指向应为垂直纸面向外。答案答案D基础过关基础过关一、磁感应强度一、磁感应强度1.磁感应强度磁感应强度(1)定定义义：在在磁磁场场中中_于于磁磁场场方方向向的的通通电电导导线线，所所受受的的安安培培力力F跟电流跟电流I和导线长度和导线长度L的的_的比值叫磁感应强度。的比值叫磁感应强度。说明：如果导线很短很短，说明：如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度。就是导线所在处的磁感应强度。(2)意义：磁感应强度意义：磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量。是表示磁场强弱的物理量。(3)公式：公式：B ，条件为：，条件为：_。(4)单位：单位：_，简称，简称_，符号是，符号是_。1 T1。(5)方向：小磁针静止时方向：小磁针静止时_极的指向。极的指向。考点二磁感应强度考点二磁感应强度(c/c)安培力安培力(c/d)垂直垂直乘积乘积IL_BL特斯拉特斯拉特特TN2.磁场的叠加：磁场的叠加：磁感应强度为矢量，合成与分解遵循磁感应强度为矢量，合成与分解遵循_。二、安培力二、安培力1.安培力的大小安培力的大小(1)磁场和电流垂直时：磁场和电流垂直时：F_。(2)磁场和电流平行时：磁场和电流平行时：F0。平行四边平行四边行定则行定则BIL2.安培力的方向安培力的方向(1)用用左左手手定定则则判判定定：伸伸开开左左手手，使使拇拇指指与与其其余余四四个个手手指指垂垂直直，并并且且都都与与手手掌掌在在同同一一个个平平面面内内。让让磁磁感感线线从从掌掌心心进进入入，并并使使四四指指指指向向_的的方方向向，这这时时拇拇指指所所指指的的方方向向就就是是通通电电导导线线在在磁磁场场中所受中所受_的方向。的方向。(2)安安培培力力的的方方向向特特点点：FB，FI，即即F垂垂直直于于_决决定定的的平平面。面。电流电流安培力安培力B和和I【过关演练】【过关演练】1.依依据据如如图图所所示示的的“处处在在磁磁场场中中的的通通电电金金属属棒棒在在导导轨轨上上运运动动”这这一实验现象及相应规律设计的家用电器是一实验现象及相应规律设计的家用电器是()A.电热水壶电热水壶 B.电饭锅电饭锅C.电风扇电风扇 D.电熨斗电熨斗解解析析处处在在磁磁场场中中的的通通电电金金属属棒棒在在导导轨轨上上运运动动，是是通通电电导导体体在在磁磁场场中中受受安安培培力力问问题题，A、B、D选选项项均均为为电电流流的的热热效效应应，只只有有C选项符合题意。选项符合题意。答案答案C2.(2015浙浙江江10月月选选考考)小小张张在在探探究究磁磁场场对对电电流流作作用用的的实实验验中中，将将直直导导线线换换作作导导体体板板，如如图图所所示示，发发现现在在a、b两两点点之之间间存存在在电电压压Uab。进一步实验结果如下表：。进一步实验结果如下表：电流磁感应强度电压UabIBUI2B2UI3B3U2IB2U3IB3U由表中结果可知电压由表中结果可知电压Uab()A.与电流无关与电流无关 B.与磁感应强度无关与磁感应强度无关C.与电流可能成正比与电流可能成正比 D.与磁感应强度可能成反比与磁感应强度可能成反比解解析析由由实实验验数数据据可可看看出出：当当通通过过电电流流I恒恒定定时时，电电压压Uab与与磁磁感感应应强强度度可可能能成成正正比比；当当所所加加磁磁场场恒恒定定时时，电电压压Uab与与所所通通电电流流可可能能成正比。故成正比。故C选项正确。选项正确。答案答案C要点突破要点突破要点一磁感应强度要点一磁感应强度1.磁感应强度磁感应强度由磁场本身决定。由磁场本身决定。2.合合磁磁感感应应强强度度等等于于各各磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度的的矢矢量量和和(满满足足平平行行四边形定则四边形定则)。3.牢牢记记判判断断电电流流的的磁磁场场的的方方法法安安培培定定则则，并并能能熟熟练练应应用用，建建立磁场的立体分布模型。立磁场的立体分布模型。【例【例1】有两根长直导线有两根长直导线a、b互相平行放置，互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图。在图中如图所示为垂直于导线的截面图。在图中所示的平面内，所示的平面内，O点为两根导线连线的中点为两根导线连线的中点，点，M、N为两根导线附近的两点，它们在为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与两导线连线的中垂线上，且与O点的距离点的距离相相等等。若若两两导导线线中中通通有有大大小小相相等等、方方向向相相同同的的恒恒定定电电流流I，则则关关于线段于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是上各点的磁感应强度的说法中正确的是()A.M点和点和N点的磁感应强度大小相等、方向相同点的磁感应强度大小相等、方向相同B.M点和点和N点的磁感应强度大小相等、方向相反点的磁感应强度大小相等、方向相反C.在线段在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零上各点的磁感应强度都不可能为零D.在线段在线段MN上三点的磁感应强度为零上三点的磁感应强度为零解解析析根根据据安安培培定定则则和和磁磁场场叠叠加加原原理理，M点点和和N点点的的磁磁感感应应强强度度大大小小相相等等、方方向向相相反反，选选项项A错错，B对对；在在线线段段MN上上只只有有在在O点点处处，a、b两两直直导导线线电电流流形形成成的的磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度等等大大反反向向，即即只有只有O点处的磁感应强度为零，选项点处的磁感应强度为零，选项C、D错。错。答案答案B 要点二安培力要点二安培力1.计算安培力公式计算安培力公式FBIL，应用时要注意：，应用时要注意：(1)B与与L垂直；垂直；(2)L是有效长度是有效长度公公式式FILB中中L指指的的是是“有有效效长长度度”。当当B与与I垂垂直直时时，F最最大，大，FILB；当；当B与与I平行时，平行时，F0。弯弯曲曲导导线线的的有有效效长长度度L，等等于于连连接接两两端端点点线线段段的的长长度度(如如图图所所示示)；相应的电流沿；相应的电流沿L由始端流向末端。由始端流向末端。2.方向：根据左手定则判断。方向：根据左手定则判断。【例【例2】(2015浙江浙江9月测试卷月测试卷)如图所示是如图所示是“探究影响通电导线受力的因素探究影响通电导线受力的因素”的装置的装置图。实验时，先保持导线通电部分的长度图。实验时，先保持导线通电部分的长度不不变变，改改变变电电流流的的大大小小；然然后后保保持持电电流流不不变变，改改变变导导线线通通电电部部分的长度。对该实验，下列说法正确的是分的长度。对该实验，下列说法正确的是()A.当导线中的电流反向时，导线受到的安培力方向不变当导线中的电流反向时，导线受到的安培力方向不变B.保保持持电电流流不不变变，接接通通“1、4”时时导导线线受受到到的的安安培培力力是是接接通通“2、3”时的时的3倍倍C.保保持持电电流流不不变变，接接通通“1、4”时时导导线线受受到到的的安安培培力力是是接接通通“2、3”时的时的2倍倍D.接接通通“1、4”，当当电电流流增增加加为为原原来来的的2倍倍时时，通通电电导导线线受受到到的的安培力减半安培力减半解解析析接接触触“1、4”时时导导线线的的长长度度是是接接触触“2、3”时时长长度度的的3倍倍，根据安培力公式根据安培力公式FBIL知，导线所受安培力也是知，导线所受安培力也是3倍关系。倍关系。答案答案B要点三安培力作用下导体运动方向的判断方法要点三安培力作用下导体运动方向的判断方法电流元法分割为电流元安培力方向整段导体所受合力方向运动方向特殊位置法在特殊位置安培力方向运动方向等效法环形电流小磁针条形磁铁通电螺线管多个环形电流等效法环形电流小磁针条形磁铁通电螺线管多个环形电流结论法同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向【例例3】如如图图所所示示，把把轻轻质质导导线线圈圈用用绝绝缘缘细细线线悬悬挂挂在在磁磁铁铁N极极附附近近，磁磁铁铁的的轴轴线线穿穿过过线线圈圈的的圆圆心心且且垂垂直直线线圈圈平平面面，当当线线圈圈内内通通以如图所示方向的电流后，线圈的运动情况是以如图所示方向的电流后，线圈的运动情况是()A.线圈向左运动线圈向左运动B.线圈向右运动线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动从上往下看逆时针转动解解析析将将环环形形电电流流等等效效成成小小磁磁针针，如如图图所所示示，根根据据异异名名磁磁极极相相吸吸引引知知，线线圈圈将将向向右右运运动动，选选B；也也可可将将左左侧侧条条形形磁磁铁铁等等效效成成环环形形电电流流，根根据据结结论论“同同向向电电流流相相吸吸引引，异异向向电电流流相相排排斥斥”也也可可判判断断出线圈向右运动，选出线圈向右运动，选B。答案答案B要点四求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路要点四求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路(1)电磁学问题力学化。电磁学问题力学化。(2)立体图形平面化。立体图形平面化。【例例4】(2016浙浙江江湖湖州州中中学学学学考考模模拟拟)如如图图所所示示，金金属属MN两两端端由由等等长长的的轻轻质质细细线线水水平平悬悬挂挂，处处于于竖竖直直向向上上的的匀匀强强磁磁场场中中，棒棒中中通通以以由由M向向N的的电电流流，平平衡衡时时两两悬悬线线与与竖竖直直方方向向夹夹角角均均为为。如果仅改变下列某一个条件，如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是角的相应变化情况是()A.棒中的电流变大，棒中的电流变大，角变大角变大B.两悬线等长变短，两悬线等长变短，角变小角变小C.金属棒质量变大，金属棒质量变大，角变大角变大D.磁感应强度变大，磁感应强度变大，角变小角变小解解析析选选金金属属棒棒MN为为研研究究对对象象，如如图图所所示示。金金属属棒棒受受3个个力力而而处处于于平平衡衡状状态态，其其中中FBBILmgtan，则则：I增增大大，角角变变大大，A选选项项正正确确；悬悬线线变变短短，角角不不变变，B选选项项错错误误；m增增大大，角角变变小，小，C选项错误；选项错误；B变大，变大，角变大，角变大，D选项错误。选项错误。答案答案A精练题组精练题组1.如如图图所所示示，两两根根相相互互平平行行的的长长直直导导线线分分别别通通有有方方向向相相反反的的电电流流I1和和I2，且且I1I2；a、b、c、d为为导导线线某某一一横横截截面面所所在在平平面面内内的的四四点点，且且a、b、c与与两两导导线线共共线线；b点点在在两两导导线线之之间间，b、d的的连连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是()A.a点点 B.b点点C.c点点 D.d点点解解析析要要合合磁磁感感应应强强度度为为零零，必必有有I1和和I2形形成成两两个个磁磁场场等等大大反反向，只有向，只有 c c点有可能，选点有可能，选C。答案答案C2.把把长长L0.25 m的的导导体体棒棒置置于于磁磁感感应应强强度度B1.0102 T的的匀匀强强磁磁场场中中，使使导导体体棒棒和和磁磁场场方方向向垂垂直直，如如图图所所示示。若若导导体体棒棒的的电电流流I2.0 A，方方向向向向右右，则则导导体体棒棒受受到到的的安安培培力力大大小小与与方方向向()A.1.0103 N竖直向上竖直向上B.5.0103 N竖直向上竖直向上C.5.0103 N竖直向下竖直向下D.1.0103 N竖直向下竖直向下答案答案B解解析析由由安安培培定定则则知知导导线线A、B在在O处处产产生生的的磁磁感感应应强强度度大大小小相相等等，方方向向相相反反，互互相相抵抵消消，所所以以O处处的的磁磁感感应应强强度度即即为为导导线线C所所产产生生的的磁磁感感应应强强度度，即即大大小小为为2B，由由安安培培定定则则可可判判定定其其方方向向沿沿OA方向，方向，A、B、C错误，错误，D正确。正确。答案答案D4.(多多选选)如如图图甲甲所所示示，两两根根光光滑滑平平行行导导轨轨水水平平放放置置，间间距距为为L，其其间间有有竖竖直直向向下下的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度为为B。垂垂直直于于导导轨轨水水平平对对称称放放置置一一根根均均匀匀金金属属棒棒。从从t0时时刻刻起起，棒棒上上有有如如图图乙乙所所示示的的持持续续交交变变电电流流I，周周期期为为T，最最大大值值为为Im，图图甲甲中中I所所示示方方向向为为电电流流正方向。则金属棒正方向。则金属棒()A.一直向右移动一直向右移动B.速度随时间周期性变化速度随时间周期性变化C.受到的安培力随时间周期性变化受到的安培力随时间周期性变化D.受到的安培力在一个周期内做正功受到的安培力在一个周期内做正功解解析析由由FILB可可知知，安安培培力力随随时时间间的的变变化化关关系系与与电电流流随随时时间间变变化化关关系系相相同同。所所以以金金属属棒棒先先向向右右匀匀加加速速运运动动，再再向向右右做做匀匀减减速速运运动动，然然后后重重复复运运动动，故故选选项项A、B、C均均正正确确；安安培培力力先先做做正正功功，后做负功，故选项后做负功，故选项D错误。错误。答案答案ABC5.如如图图所所示示，光光滑滑导导轨轨与与水水平平面面成成角角，导导轨轨宽宽为为L。匀匀强强磁磁场场磁磁感感应应强强度度为为B。金金属属杆杆质质量量为为m，水水平平放放在在导导轨轨上上。当当回回路路总总电电流为流为I1时，金属杆正好能静止。求：时，金属杆正好能静止。求：(1)B至少多大？这时至少多大？这时B的方向如何？的方向如何？(2)若若保保持持B的的大大小小不不变变而而将将B的的方方向向改改为为竖竖直直向向上上，应应把把回回路路总总电流电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？调到多大才能使金属杆保持静止？6.如图，一长为如图，一长为10 cm的金属棒的金属棒ab用两个完全用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金金属属棒棒通通过过开开关关与与一一电电动动势势为为12 V的的电电池池相相连连，电电路路总总电电阻阻为为2。已已知知开开关关断断开开时时两两弹弹簧簧的的伸伸长长量量均均为为0.5 cm；闭闭合合开开关关，系系统统重重新新平平衡衡后后，两两弹弹簧簧的的伸伸长长量量与与开开关关断断开开时时相相比比均均改改变变了了0.3 cm。重重力力加加速速度度大大小小取取10 m/s2。判判断断开开关关闭闭合合后后金金属属棒棒所所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。受安培力的方向，并求出金属棒的质量。解解析析依依题题意意，开开关关闭闭合合后后，电电流流方方向向从从b到到a，由由左左手手定定则则可可知知，金属棒所受的安培力方向竖直向下。金属棒所受的安培力方向竖直向下。开开关关断断开开时时，两两弹弹簧簧各各自自相相对对于于其其原原长长伸伸长长为为l10.5 cm。由由胡胡克定律和力的平衡条件得克定律和力的平衡条件得2kl1mg式式中中，m为为金金属属棒棒的的质质量量，k是是弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数，g是是重重力力加加速速度度的大小。的大小。开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FIBL式式中中，I是是回回路路电电流流，L是是金金属属棒棒的的长长度度。两两弹弹簧簧各各自自再再伸伸长长了了l20.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得，由胡克定律和力的平衡条件得2k(l1l2)mgF由欧姆定律有由欧姆定律有EIR式中，式中，E是电池的电动势，是电池的电动势，R是电路总电阻。是电路总电阻。联立联立式，并代入题给数据得式，并代入题给数据得m0.01 kg答案答案竖直向下竖直向下0.01 kg