《2025年步步高精准讲练物理选择性必修第二册》

4. 转换研究对象法
通电直导线和条形磁铁如图戊所示放置。
(1) 作出导线所在位置的磁感线方向，分析直导线受力情况。
(2) 电流对磁体的作用力方向斜向左上(选填“左上”或“右下”)；若地面粗糙，地面对磁体的摩擦力水平向右(选填“向左”或“向右”)，磁体对地面的压力小于(选填“大于”或“小于”)其重力。
(1) 磁感线方向斜向右上，直导线受斜向右下的安培力；

答案：
(1) 磁感线方向斜向右上，直导线受斜向右下的安培力；
(2) 左上，向右，小于

【例 4】
把一根通电的硬直导线 $ ab $ 放在磁场中，导线中的电流方向由 $ b $ 到 $ a $，如图所示，导线可以在空中自由移动和转动，俯视看，导线在安培力的作用下先顺时针转动，转过一个小角度后，接着边转动边向下移动，则虚线框内的场源可能是

答案：
A　[由左手定则，结合通电导线左半部分受到安培力方向垂直纸面向里，右半部分受到安培力方向垂直纸面向外，导致通电导线俯视看顺时针转动，同时向下移动，可知磁感线方向如图所示;若为条形磁体，左端为$\mathrm{N}$极，故A正确;若为蹄形磁体，左端为$\mathrm{N}$极，故B错误;若为通电螺线管，电流从右侧流入左侧流出，故C错误;若为直线电流，电流的方向垂直纸面向里，故D错误。]

一、洛伦兹力的方向
1. 洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力。


2. 左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
说明：①对于负电荷，四指指向电荷运动的反方向。②洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向和磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向所确定的平面。

答案： 1. 运动电荷 磁场 2. 垂直 掌心 四指 正电荷 拇指

根据洛伦兹力的方向与运动电荷速度方向的关系，请推测：洛伦兹力对运动电荷的速度有什么影响？洛伦兹力对运动电荷做功吗？
解：
洛伦兹力的方向与运动电荷速度方向始终垂直。
根据力与速度方向的关系，当力与速度垂直时，力只改变速度的方向，不改变速度的大小。
根据功的计算公式$W = Fs\cos\theta$（其中$\theta$为力与位移的夹角），因为洛伦兹力$F$与速度$v$方向始终垂直，即$\theta = 90^{\circ}$，$\cos\theta=0$，所以$W = 0$，即洛伦兹力对运动电荷不做功。
综上，洛伦兹力只改变运动电荷速度的方向，不改变速度的大小；洛伦兹力对运动电荷不做功。

答案： 解：
洛伦兹力的方向与运动电荷速度方向始终垂直。
根据力与速度方向的关系，当力与速度垂直时，力只改变速度的方向，不改变速度的大小。
根据功的计算公式$W = Fs\cos\theta$（其中$\theta$为力与位移的夹角），因为洛伦兹力$F$与速度$v$方向始终垂直，即$\theta = 90^{\circ}$，$\cos\theta=0$，所以$W = 0$，即洛伦兹力对运动电荷不做功。
综上，洛伦兹力只改变运动电荷速度的方向，不改变速度的大小；洛伦兹力对运动电荷不做功。