（1）试证明:“静止的通电导线在磁场中受到的安培力，在数值上等于大量定向运动的电荷受到的洛...

（1）试证明:“静止的通电导线在磁场中受到的安培力，在数值上等于大量定向运动的电荷受到的洛伦兹力的总和”。以一段柱状通电直导线为例，设导线的横截面积为S，长度为L，单位体积内自由电荷数为n，电荷电量为q，电荷定向移动的平均速率为v。假定在金属导体中正电荷定向移动形成电流，得到结果具有普遍性（本假定同样适用于以下两问）。

（2）如图所示，接通电路后，导体棒在安培力作用下向右运动。此时，导体中自由电荷既在电场力作用下沿导体棒运动，又随导体棒沿水平方向运动，从而导致运动电荷所受洛伦兹力与宏观安培力不在同一方向。

在此模型中，请证明：安培力对导体棒做功，在数值上等于大量可自由运动电荷所受洛伦兹力的某个分力对电荷做功的总和。

为方便证明，可设电源电动势为E，导体棒的电阻为R，其长度为L，恰好等于平行轨道间距，整个装置处于竖直、向下磁感应强度为B的匀强磁场中，忽略电源和金属导轨的电阻。导体棒在安培力和摩擦力的作用下，向右以速度vx做匀速直线运动，在时间t内由实线位置运动到虚线位置；同时棒内某个正电荷在该时间t内从a位置定向运动到bʹ位置。如在证明过程中，还需用到其他物理量，请自行假设。

（3）在（2）问所涉及的模型中，通过导体棒的电流：。这是因为导体在运动过程中会切割磁感线，产生“反电动势Eʹ”。请你根据该过程的微观机制，利用电动势的定义，求出图示模型中的反电动势Eʹ，并写出通过导体棒的电流I。

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下列关于洛伦兹力和安培力的描述中，正确的是（　 ）

A．处于匀强磁场中的通电直导线一定受到安培力的作用

B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现

C．在匀强磁场中运动的带电粒子受到的洛伦兹力不做功

D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行

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物理学在揭示现象本质的过程中不断发展，下列说法正确的是

A．通电导线受到的安培力，实质上是导体内运动电荷受到洛仑兹力的宏观表现

B．穿过闭合电路的磁场发生变化时电路中产生感应电流，是因为变化磁场在周围产生了电场使电荷定向移动

C．磁铁周围存在磁场，是因为磁铁内有取向基本一致的分子电流

D．踢出去的足球最终要停下来，说明力是维持物体运动的原因

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物理学在揭示现象本质的过程中不断发展，下列说法不正确的是

A．通电导线受到的安培力，实质上是导体内运动电荷受到洛仑兹力的宏观表现

B．穿过闭合电路的磁场发生变化时电路中产生感应电流，因为变化磁场在周围产生了电场使电荷定向移动

C．磁铁周围存在磁场，是因为磁铁内有取向基本一致的分子电流

D．踢出去的足球最终要停下来，说明力是维持物体运动的原因

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（2014•湖北模拟）物理学在揭示现象本质的过程中不断发展，下列说法不正确的是（　 ）

A.通电导线受到的安培力，实质上是导体内运动电荷受到洛仑兹力的宏观表现

B.穿过闭合电路的磁场发生变化时电路中产生感应电流，是因为变化磁场在周围产生了电场使电荷定向移动

C.磁铁周围存在磁场，是因为磁铁内有取向基本一致的分子电流

D.踢出去的足球最终要停下来，说明力是维持物体运动的原因

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导线中自由电子的定向移动形成电流，电流可以从宏观和微观两个角度来认识。

（1）一段通电直导线的横截面积为S，它的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数位NA。导线中每个带电粒子定向运动的速率为υ，粒子的电荷量为e，假设每个电子只提供一个自由电子。

①推导该导线中电流的表达式；

②如图所示，电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。按照这个思路，请你尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式。

（2）经典物理学认为金属导体中恒定电场形成稳恒电流。金属导体中的自由电子在电场力的作用下，定向运动形成电流。自由电子在定向运动的过程中，不断地与金属离子发生碰撞。碰撞后自由电子定向运动的速度变为零，将能量转移给金属离子，使得金属离子的热运动更加剧烈，这就是焦耳热产生原因。

某金属直导线电阻为R，通过的电流为I。请从宏观和微观相结合的角度，证明：在时间t内导线中产生的焦耳热为Q=I2Rt（可设电子与离子两次碰撞的时间间隔t0,碰撞时间忽略不计，其余需要的物理量可自设）。

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有关电场和磁场的描述，正确的是            (   D )

A．通电直导线处于匀强磁场中一定受到安培力的作用

B．带电粒子在匀强磁场中一定受洛伦兹力的作用

C．带电粒子在匀强磁场中受到洛伦兹力的作用，一定做匀速圆周运动

D．电荷在匀强电场中一定受电场力的作用

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导线中带电粒子的定向运动形成了电流带电粒子定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力如图所示，设导线ab中每个带正电粒子定向运动的速度都是，单位体积的粒子数为n，粒子的电荷量为q，导线的横截面积为S，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是 (    )

A. 题中导线受到的安培力的方向可用安培定则判断

B. 由题目已知条件可以算得通过导线的电流为

C. 每个粒子所受的洛伦兹力为，通电导线所受的安培力为

D. 改变适当的条件，有可能使图中带电粒子受到的洛伦兹力方向反向而导线受到的安培力方向保持不变

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导线中带电粒子的定向运动形成了电流。带电粒子定向动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。如图所示，设导线cb中每个带正电粒子定向运动的速度都是v，单位体积的粒子数为n，粒子的电荷量为q，导线的横截面积为S，磁感应强皮大小为B、方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是

A. 题中导线受到的安培力的方向可用安培定则判断

B. 由题目已知条件可以算得通过导线的电流为I=nqvS

C. 每个粒子所受的洛伦兹力为F洛=qvB，通电导线所受的安培力为F安=nqvb

D. 改变适当的条件，有可能使图中带电粒子受到的洛伦兹力方向反向而导线受到的安培力方向保持不变

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(6分)在磁感应强度为B的匀强磁场中，垂直于磁场放入一段通电导线．若任意时刻该导线中有N个以速度v做定向移动的电荷，每个电荷的电量为q.则每个电荷所受的洛伦兹力F洛＝________，该段导线所受的安培力为F＝________.

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