高中物理第3章磁场 2 磁场对通电导线的作用-安培力学业分层测评教科版选修3-1

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2017-2018学年教科版高中物理选修3-1课件：第3章第2节　磁场对通电导线的作用—安培力

中通入如图所示的电流时,顺着O1O2的方向看去,线圈将( A
)
A.顺时针转动
B.逆时针转动
C.仍然保持静止
D.既可能顺时针转动,也可能逆时针转动
解析:根据左手定则可判断cd受到的安培力向下,ab受到的安培力向上, 线圈将沿顺时针转动.
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4.如图所示,在水平放置的光滑绝缘杆ab上,挂有两个相同的金属环M和N. 当两环均通以图示方向的电流时,下列说法中正确的是( B ) A.两环静止不动 B.两环互相靠近 C.两环互相远离 D.两环同时向左运动
解析:两环通以同向电流,所以它们受到的安培力的效果是相互吸引,故两环互相靠近.
5.如图所示为电动机的简化模型,线圈abcd可绕轴O1O2自由转动.当线圈
的作用而旋转.
思考判断
1.通电导线在磁场中不一定受安培力.( ) 2.一通电导线只有垂直放在磁场中时,才受到磁场给它的安培力.( ) 3.通电导线所受安培力的方向与磁场的方向相同.( ) 4.安培力的方向与电流方向平行.( ) 5.电动机转动方向与电流方向无关.( )
答案:1.√ 2.× 3.× 4.× 5.×
解析:根据左手定则可知A,B,D三图中电流、磁场、安培力方向均和左手定则中要求方向一致,选项A,B,D正确;C图中电流和磁场方向一致,不受安培力,故选项C错误.
规律方法左手定则应用的两个要点 (1)安培力的方向既垂直于电流的方向,又垂直于磁场的方向,所以应用左手定则时,必须使大拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直. (2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直,所以磁感线不一定垂直穿入手掌, 可能与四指方向成某一夹角,但四指一定要指向电流方向.
解析:安培力F总是与磁感应强度B和电流I决定的平面垂直,但B与I(即导线) 可以垂直,也可以不垂直,通电导线受安培力时,力F与磁场及导线都是垂直的, 故选项A,C,D错误,B正确.

高中物理第3章磁场2磁场对通电导线的作用-安培力课件教科版选修3-1

[合作探讨] 如图 3-2-1 所示，把一条通电导线平行地放在小磁针的上方，我们发现小磁针发生偏转．
图 3-2-1
1．一根长为 0.2 m、电流为 2 A 的通电导线，放在磁感应强度为 0.5 T 的匀
强磁场中，受到的安培力大小不可能是( )
A．0.4 N
B．0.2 N
C．0.1 N
D．0
【解析】由安培力的公式 F＝ILBsin θ 可知，安培力的大小与 I 和 B 的夹
甲
乙
丙
图 3-2-5
左手定则应用的几个要点 (1)安培力方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向，所以应用左手定则时，必须使大拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直． (2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一定垂直穿入手掌，可以与四指方向成某一夹断] 1．当通电直导线垂直于磁场方向时，安培力的方向和磁场方向相同．( ×) 2．磁感应强度的方向与安培力的方向垂直．( √ ) 3．电动机是把电能转化为机械能的装置．( √ )
[合作探讨] 在现代生活中，我们的身边充满着电器：洗衣机、电冰箱、录音机、吹风机等．
图 3-2-4
4．请画出如图 3-2-5 所示的甲、乙、丙三种情况下，导线受到的安培力的方向．
知
识
点
一
学
业
2.磁场对通电导线的作用——安培力
分层
测
评
知识点二
安培力的实验探究和公式
[先填空] 1．安培力磁场对__通__电___导__线_的作用力． 2．科学探究：安培力与哪些因素有关 (1)实验探究采用的方法：__控___制__变___量法． (2)当通电导线与磁感线垂直时，实验结论是： ①当其他因素不变，磁感应强度增大时，安培力__增__大__；

高中物理第三章磁场第三章磁场第2节磁场对通电导线的作用—安培力课件教科选修3_1

[延伸思考] 将通电直导线放入磁场，磁场就会对通电直导线有安培力的作用．如果有两条相互平行、距离很近的通电直导线，如图 3 所示，观察、分析所发生的现象，并在图 4 中标出导线所受安培力的方向．
学习目标
图3 知识储备
学习探究
图4 典例精析课堂小结
自我检测
答案若两直导线通入异向电流则相互排斥，通入同向电流则相互吸引．在(a)图中，由安培定则判断，I1 电流产生的磁场在 I2 位置的方向向上，再由左手定则判断 I2 受到的安培力方向水平向右，同理可判断 I2 产生的磁场对 I1 的安培力水平向左，故两导线相互排斥，受力如图所示．同理可判断(b)中 I1、I2 相互吸引，受力如图所示．
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二、电动机——安培力的重要应用 [问题设计] 如图是一个直流电动机的工作模型，它由磁场(磁体)、转动线圈、滑环、电刷及电源组成．
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(1)甲图中线圈所在位置各边受力方向如何？乙图中呢？ (2)滑环的作用是什么？答案 (1)由左手定则可判断，甲图中与滑环 A 连接的一边受安培力向下，与滑环 B 连接的一边受安培力向上，这两个力的作用使线圈在磁场中顺时针转动(从滑环向里看)．同理可判断，乙图中与滑环 A 连接的一边受安培力向上，与滑环 B 连接的一边受安培力向下，两个力的效果仍然是使线圈在磁场中顺时针转动． (2)滑环起到了一个换向器的作用，这样就可保证线圈受到的安培力使线圈向一个方向旋转．
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一、安培力 [问题设计] 如图所示的实验电路图中，当开关断开时弹簧测力计的读数为 F0.

高中物理第三章磁场第2讲磁场对通电导线的作用——安培力学案教科版选修3-1(2021年整理)

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第2讲磁场对通电导线的作用——安培力［目标定位] 1。

知道安培力的定义，会用F＝ILB计算B与I垂直情况下的安培力.2.熟练运用左手定则判断安培力的方向.3.了解直流电动机构造和工作原理。

4.体会控制变量法在科学研究中的作用．一、安培力1．定义：磁场对通电导线的作用力．2．安培力的大小-—实验探究（1）实验表明：当通电导线与磁场方向平行时，导线不受力,即F＝0．（2)精确实验表明：通电导线与磁场方向垂直时,磁场对通电导线作用力的大小与导线长度和电流大小都成正比，即F∝IL，比例系数与导线所在位置的磁场强弱有关,用符号B表示，则磁场对通电导线作用力的公式为F＝ILB．3．安培力的方向判定(1)左手定则：如图1所示，伸出左手，四指并拢,使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心,四指指向沿电流方向，则大拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向．图1(2)安培力方向垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面．深度思考（1)若导线不受磁场力，该处一定无磁场吗？（2)当通电导线与磁感线不垂直时，还可用左手定则判断安培力的方向吗？答案(1）当通电导线与磁场平行时不受磁场力,由此可知，当导线不受磁场力作用时无法判定该处有无磁场．(2)可以．当电流方向跟磁感线方向不垂直时,安培力的方向仍垂直于电流和磁场共同决定的平面,所以仍可用左手定则来判断安培力的方向,只是磁感线斜着穿过手心．例1画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向．解析无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I决定的平面,且满足左手定则．答案如图所示二、电动机——安培力的重要应用利用磁场对通电导体的作用1．电动机是将电能转化为机械能的装置．2．电动机分直流电动机和交流电动机．3．直流电动机的构造原理：图2如图2所示,直流电动机由磁场(磁体)、转动线圈、滑环、电刷及电源组成，滑环相当于换向器．当线圈通电后，由于受安培力作用，线圈在磁场中旋转起来．深度思考(1)电动机工作时，通电线圈的四条边是否都受到安培力作用？(2)把滑环设计成由两个半圆环A、B组成，有什么作用?答案（1）与磁感线平行的两个边不受安培力作用．（2）把滑环分成两个半圆环A与B，当电流由A流入时，则从B流出；当电流由B流入时，则从A流出．因此，滑环在其中起了一个换向器的作用．例2关于直流电动机，下列叙述正确的是（)A．直流电动机的原理是电流的磁效应B．直流电动机正常工作时,是将电能转化为机械能C．直流电动机的换向器是由两个彼此绝缘的铜制半环组成的D．电源的正负极和磁场的方向同时改变,直流电动机的转动方向也改变解析直流电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动,故A错误；直流电动机正常工作时，是将电能转化为机械能，B正确；直流电动机的换向器是由两个彼此绝缘的铜制半环组成的，C 正确;电源的正负极和磁场的方向同时改变，直流电动机的转动方向不变,故D错误．答案BC三、安培力作用下物体运动方向的判断方法1．电流元法即把整段通电导体等效为多段直线电流元,运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段通电导体所受合力的方向．2．特殊位置法把通电导体或磁铁放置到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向．3．等效法环形导线和通电螺线管都可以等效成条形磁铁．条形磁铁也可等效成环形导线或通电螺线管．通电螺线管也可以等效成很多匝的环形导线来分析．4．利用结论法（1)两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；(填“吸引"或“排斥”)(2）两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同（填“相同"或“相反”）的趋势．5．转换研究对象法因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律．定性分析磁体在电流磁场作用的受力和运动时，可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力,然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力．例3如图3所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离．其中AB固定，CD能自由活动,当电流按图示方向通入两条导线时,导线CD将（从纸外向纸里看）（)图3A．顺时针方向转动同时靠近导线ABB．逆时针方向转动同时离开导线ABC．顺时针方向转动同时离开导线ABD．逆时针方向转动同时靠近导线AB解析（1)根据电流元分析法，把导线CD等效成CO、OD两段导线．由安培定则画出CO、OD 所在位置由AB导线中电流所产生的磁场方向，由左手定则可判断CO、OD受力如图甲所示，可见导线CD逆时针转动．（2)由特殊位置分析法，让CD逆时针转动90°，如图乙所示，并画出CD此时位置AB导线中电流所产生的磁感线分布,据左手定则可判断CD受力垂直于纸面向里,可见导线CD靠近导线AB，故D选项正确．答案D不管是通电导体还是磁体，对另一通电导体的作用都是通过磁场来实现的．因此必须先画出导体所在位置的磁感线方向，然后用左手定则判断导体所受安培力的方向进而再判断将要发生的运动．例4如图4所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图示方向的电流(从右向左看沿逆时针方向)后，线圈的运动情况是( )图4A．线圈向左运动B．线圈向右运动C．从上往下看顺时针转动D．从上往下看逆时针转动解析将环形电流等效成小磁针，如图所示,根据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，选A.也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”也可判断出线圈向左运动,选A.答案A四、安培力作用下的受力分析问题例5质量为m的金属细杆置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数为μ，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上，在如图所示的A、B、C、D四个选项中，杆与导轨的摩擦力一定不为零的是（）解析选项A中，通电细杆可能受重力、安培力、导轨的弹力作用处于静止状态,如图所示,所以杆与导轨间的摩擦力可能为零．当安培力变大或变小时，细杆有上滑或下滑的趋势，于是有静摩擦力产生．选项B中，通电细杆可能受重力、安培力作用处于静止状态，如图所示，所以杆与导轨间的摩擦力可能为零．当安培力减小时，细杆受到导轨的弹力和沿导轨向上的静摩擦力,也可能处于静止状态．选项C和D中，通电细杆受重力、安培力、导轨弹力作用具有下滑趋势，故一定受到沿导轨向上的静摩擦力，如图所示，所以杆与导轨间的摩擦力一定不为零．答案CD对通电导线进行受力分析，根据平衡条件判断摩擦力是否存在．弹力与摩擦力是被动力，其是否存在和大小随其他力的变化而变化。

物理教科版选修3-1课后训练：3-2-磁场对通电导线的作

2.磁场对通电导线的作用——安培力练习1．在下列各图中，分别标出了磁场B的方向，电流I的方向和导线所受安培力F的方向，其中正确的是()．2．一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是()．A．0.4 N B．0.2 N C．0.1 N D．03.电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是()．A．只将轨道长度L变为原来的2倍B．只将电流I增加至原来的2倍C．只将弹体质量减至原来的一半D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变4. 在如图所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小分别为F a、F b，可判断这两段导线()．A．相互吸引，F a＞F bB．相互排斥，F a＞F bC．相互吸引，F a＜F bD．相互排斥，F a＜F b5．通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ad边与MN平行．关于MN中电流产生的磁场对线框的作用，下列叙述中正确的是()．A．线框有两条边所受到的安培力方向相同B．线框有两条边所受到的安培力大小相同C．整个线框有向里收缩的趋势D．若导线MN向左微移，各边受力将变小，但合力不变6．如图所示，水平方向有一匀强磁场，磁感应强度大小为B＝0.2 T，有一段通电导线竖直放置，长度为L＝0.8 m，当导线中通入大小为I＝1 A，方向如图所示的电流时，试问：(1)导线所受安培力有多大？方向如何？(2)若将导线在纸面内沿顺时针方向转过90°，则安培力的大小是多少？(3)若将导线在垂直纸面的平面内转动，分别说明它所受安培力的大小和方向是否变化？7．如图所示，电源的电动势E＝2 V，内阻r＝0.5 Ω，两竖直导轨间的距离L＝0.2 m，竖直导轨的电阻可以忽略不计．金属棒的质量m＝0.1 kg，电阻R＝0.5 Ω，它与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，在纸外一侧垂直靠在两导轨上．为使金属棒不下滑，施一与纸面成30°夹角、与导线垂直且斜向纸里的磁场，则磁感应强度的大小应满足什么条件？(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g＝10 m/s2)参考答案1. 答案：C 解析：本题考查用左手定则判断安培力的方向．根据左手定则，四指指向电流方向，让磁感线垂直穿入手心，则大拇指所指的方向即是安培力的方向，只有C 符合左手定则．故正确选项为C.2. 答案：BCD 解析：由安培力的公式F ＝ILB sin θ可知，安培力的大小与I 和B 的夹角有关．当θ＝90°时，F 最大，F max ＝ILB ＝2×0.2×0.5 N ＝0.2 N ．当θ＝0°时，F 最小，F min ＝0，故F 的大小范围是0≤F ≤0.2 N ，故选B 、C 、D.3. 答案：BD 解析：由题意可知，B ＝kI ，设轨道宽为d ，则F 安＝BId ＝kI 2d ，由动能定理得，F 安·L ＝212mv ，联立以上式子解得，v B 、D 正确． 4. 答案：D 解析：电键S 闭合后，MM ′、NN ′中产生平行反向电流，据安培定则和左手定则可知，两导线相互排斥，A 、C 错；电键S 置于b 处时，两段导线中的电流较大，导线产生较强的磁场，对另一导线产生较大的安培斥力，即F a ＜F b ，故B 错，D 对．5. 答案：B 解析：由直线电流产生磁场的特点可知，与导线距离相等的位置磁感应强度大小相等．因此ab 与cd 边受到的安培力大小相等，但ab 受力方向向下，cd 受力方向向上，即两者的方向相反．ad 受力方向向左，bc 受力方向向右，但ad 受到的力大于bc 受到的力，A 、C 错B 对；MN 向左微移，则线框各边所在处磁场均减弱，故各边受力均变小，但ad 边所在处减弱更多，故线框所受向左的合力变小，D 错．6. 答案：(1)0.16 N 垂直纸面向里 (2)0 (3)F 大小不变，方向不断改变解析：(1)由于电流方向与磁场方向垂直，故F ＝BIL ＝0.16 N ，由左手定则可判断出安培力的方向垂直纸面向里．(2)将导线在纸面内沿顺时针方向转过90°，此时电流方向与磁场方向平行，故安培力的大小F ＝0.(3)将导线在垂直纸面的平面内转动，由于任意位置电流方向与磁场方向均垂直，故安培力的大小不变，由左手定则知，安培力的方向不断改变．7. 答案：3.0 T ≤B ≤16.3 T解析：对金属棒进行受力分析，设磁感应强度为B 1时，金属棒恰好不下滑，此时它的受力情况如图所示，有：F cos 30°＝F NF sin 30°＋F f ＝mgF f ＝μF NF ＝B 1ILI ＝E R r解得：B 1＝3.0 T设磁感应强度为B 2时，金属棒恰好不上滑，此时它的受力情况如图所示．同理有：B 2IL sin 30°＝μB 2IL cos 30°＋mg ，解得：B 2＝16.3 T ，故磁感应强度B 的大小应满足：3.0 T ≤B ≤16.3 T.。

优化方案高中物理第三章磁场第2节磁场对通电导线的作用安培力分层演练巩固落实教科版选修31

磁场对通电导线的作用-安培力1．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( )A ．安培力的方向可以不垂直于直导线B ．安培力的方向总是垂直于磁场的方向C ．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D ．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半解析：选B.安培力的方向始终与电流方向和磁场方向垂直，选项A 错误、B 正确；由F ＝BIL sin θ可知，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，选项C 错误；将直导线从中点折成直角时，因磁场与导线的夹角未知，则安培力的大小不能确定，选项D 错误．2．下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是( )答案：C3.如图所示，长为3l 的直导线折成三段做成正三角形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁场的强弱为B ，当在该导线中通以电流强度为I 的电流时，该通电导线受到的安培力大小为( )A ．2BIlB ．32BIlC.2＋32BIl D ．0解析：选A.导线AB 段和BC 段的有效长度为2l sin 30°＝l ，所以该通电导线受到的安培力大小为F ＝BIl ＋BIl ＝2BIl ，选项A 正确．4．(多选)如图所示，一金属直杆MN 两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN 与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN 垂直纸面向外运动，可以( )A ．将a 、c 端接在电源正极，b 、d 端接在电源负极B ．将b 、d 端接在电源正极，a 、c 端接在电源负极C ．将a 、d 端接在电源正极，b 、c 端接在电源负极D ．将a 、c 端接在同一交流电源的一端，b 、d 端接在交流电源的另一端解析：选ABD.根据选项，把直杆所在处的磁场方向和直杆中的电流方向画出来，得A 、B 正确．若使a 、c 两端(或b 、d 两端)的电势相对于另一端b 、d (或a 、c )的电势的高低做同步变化，线圈磁场与电流方向的关系跟上述两种情况一样，故D 也正确．5．如图所示，平行金属导轨PQ 与MN 都与水平面成θ角，相距为l .一根质量为m 的金属棒ab 在导轨上，并保持水平方向，ab 棒内通有恒定电流，电流大小为I ，方向从a 到b .空间存在着方向与导轨平面垂直的匀强磁场，ab 棒在磁场力的作用下保持静止，并且棒与导轨间没有摩擦力．求磁感应强度B 的大小和方向．解析：金属棒受力如图所示，根据力的平衡条件可知：F 安＝mg sin θ而F 安＝BIl 可得B ＝mg sin θIl由左手定则可知，B 的方向垂直导轨平面向下．答案：mg sin θIl方向垂直导轨平面向下一、单项选择题1.如图所示，四边形的通电闭合线框abcd 处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力( )A ．竖直向上B ．垂直于ad 斜向上C ．垂直于bc 斜向下D ．为零解析：选D.导线abcd 的有效长度L ＝0，故它受到的磁场力的合力为零，即任何闭合通电线圈在匀强磁场中受到的磁场力的合力一定为零．2．如图所示，一根有质量的金属棒MN ，两端用细软导线连接后悬于a 、b 两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M 流向N ，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以( )A ．适当减小磁感应强度B ．使磁场反向C ．适当增大电流D ．使电流反向解析：选C.首先对MN 进行受力分析，受竖直向下的重力G ，受两根软导线的竖直向上的拉力和安培力．处于平衡时：2F ＋BIL ＝mg ，重力mg 恒定不变，欲使拉力F 减小到0，应增大安培力BIL ，所以可增大磁场的强弱B 或增加通过金属棒中的电流I ，或二者同时增大．3.如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A ，A 与螺线管垂直，A 导线中的电流方向垂直纸面向里．开关S 闭合，A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )A．水平向左B．水平向右C．竖直向下D．竖直向上解析：选D.先用安培定则判断螺线管的磁场方向，在A点导线处的磁场方向是水平向左的；再用左手定则判断出导线A受到的安培力竖直向上．故选D.4.一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示．在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力( )A．大小不变，方向不变B．由零增大到最大，方向时刻改变C．由最大减小到零，方向不变D．由零增大到最大，方向不变解析：选D.导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导体不受安培力；当导体转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导体受到安培力的作用；当导体转过90°时，电流与磁场垂直，此时导体所受安培力最大．根据左手定则判断知，力的方向始终不变，选项D 正确．5.如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线．当导线中通以由外向内的电流时磁铁仍然保持静止，则( )A．磁铁受到向左的摩擦力，对桌面的压力减小B．磁铁受到向右的摩擦力，对桌面的压力减小C．磁铁受到向左的摩擦力，对桌面的压力增大D．磁铁不受摩擦力，对桌面的压力不变解析：选A.由左手定则判断知磁铁对通电导线的作用力斜向左下方，根据牛顿第三定律，通电导线对磁铁的反作用力方向为斜向右上方，对磁铁受力分析，受力情况如图所示．由图知，磁铁受到向左的摩擦力，对桌面的压力大小为N＝G－F安·sin θ，而导线中没有电流时N＝G，可见A选项正确．6.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触，并使它组成如图所示的电路图．当开关S接通后，将看到的现象是( )A．弹簧向上收缩B．弹簧被拉长C．弹簧上下跳动D．弹簧仍静止不动解析：选C.因为通电后，弹簧线圈中每一圈之间的电流是同向的，互相吸引，线圈就缩短，电路就断开，一断开电流就消失，线圈就又落下接通电路……如此通断通断，就上下跳动．7.如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相等、方向相反的电流．a受到的磁场力大小为F1.当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2.则此时b受到的磁场力大小变为( )A．F2B．F1－F2C．F1＋F2D．2F1－F2解析：选A.如图所示，先对a进行受力分析．a受到b导线产生的磁场的作用力F1，方向向左．假设后加的匀强磁场方向垂直纸面向外，则此磁场对a的作用力F方向向右，F2＝|F1－F|.同理F b＝|F1′－F′|，F1′为a产生的磁场对b的作用力，F′为后加磁场对b 的作用力．故F b＝F2.二、多项选择题8．关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，下列说法正确的是( )A ．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B ．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直C ．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直D ．通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B 和I 所确定的平面解析：选BCD.当电流方向与磁场方向平行时，通电直导线不受安培力作用，故A 错误；据左手定则，判定安培力方向总垂直于电流方向和磁场方向所确定的平面，故B 、C 、D 均正确．9.如图所示，金属细棒的质量为m ，用两根相同的轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中．弹簧的劲度系数为k .棒ab 中通有稳恒电流，棒处于平衡状态，并且弹簧的弹力恰好为零．若电流大小不变而方向相反，则( )A ．每根弹簧弹力的大小为mgB ．每根弹簧弹力的大小为2mgC ．每根弹簧形变量为mg kD ．每根弹簧形变量为2mg k解析：选AC.开始时，对导体棒由受力平衡得：mg ＝F 安①当电流反向后，设弹簧的伸长量为Δx ，对导体棒由受力平衡得：2k Δx ＝mg ＋F 安②由①②得Δx ＝mg k，故选项A 、C 正确．10.质量为m 的通电细杆ab 置于倾角为θ的平行导轨上，导轨宽度为d ，杆ab 与导轨间的动摩擦因数为μ.有电流时ab 恰好在导轨上静止(如图所示)，以下是在沿ba 方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是( )解析：选AB.若杆在重力、安培力、弹力的作用下可以处于平衡状态，则杆与导轨间的摩擦力为零．由左手定则判断安培力的方向：图A中安培力水平向右，摩擦力可能为零，A 选项正确；图B中安培力竖直向上，摩擦力可能为零，B选项正确；图C中安培力竖直向下，没有摩擦力杆不可能平衡，C选项错误；图D中安培力水平向左，没有摩擦力，杆不可能平衡，D选项错误．故正确答案为A、B.三、非选择题11.如图所示，两平行光滑金属导轨与水平面间的夹角θ＝45°，相距为20 cm；金属棒MN的质量为1×10－2 kg，电阻R＝8 Ω；匀强磁场方向竖直向下，B＝0.8 T，电源电动势E＝10 V，内阻r＝1 Ω.当电键S闭合时，MN处于平衡状态，求变阻器R1的取值为多少？(忽略金属导轨的电阻，取g＝10 m/s2)解析：沿M→N的方向看去，导体棒MN受重力、支持力、安培力，这三个力在同一竖直平面内，如图所示．由受力图及平衡条件有：mg sin θ－BIL cos θ＝0①由闭合电路的欧姆定律有：E＝I(R＋R1＋r)②由①②两式解得：R1＝7 Ω.答案：7 Ω12.(2015·高考重庆卷)音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机．如图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计．线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等．某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I.(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向．(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率．解析：(1)由安培力表达式F＝BIL可知，线圈所受的安培力F＝nBIL，由左手定则可判断安培力方向水平向右．(2)由功率公式P＝Fv可知，安培力的功率P＝nBILv.答案：(1)nBIL水平向右(2)nBILv。

2019_2020学年高中物理第三章磁场第2节磁场对通电导线的作用——安培力课件教科版选修3_1

若其中b导线的电流反向(即两导线中通以反向电流)，则a 导线的右边垂直纸面向内的磁场对b导线的作用力Fab′的方向在纸面内向右；同理b导线的左边垂直纸面向内的磁场对a导线的作用力Fba′的方向在纸面内向左．结果如图所示，两导线互相排斥． [答案] AD
(1)由上述分析可知，电流间的相互作用是通过磁场实现的，即 (2)同向电流互相吸引，异向电流互相排斥．
2．电流方向、磁场方向和安培力方向三者的关系电流方向和磁场方向间没有因果关系，这两个方向的关系是不确定的．这两个方向共同决定了安培力的方向，所以，已知电流方向和磁场方向时，安培力的方向是唯一确定的，但已知安培力和磁场方向时，电流方向不确定． 3．电场力与磁场力的方向特点与磁场力相比，电场力是纵向力，其方向总是与电场方向平行，而磁场力是横向力，其方向总是与磁场方向垂直．
[特别提醒] (1)应用左手定则时，四指指向电流方向，大拇指指向安培力方向，但磁感线不一定要垂直穿过掌心，磁感线的方向要与大拇指垂直，不一定与四指垂直． (2)判断磁场力时用左手，判断电流磁效应时用右手(左力右电)，应避免混淆．
[例1] (多选)如图所示，在同一平面内有两根平行的通电导线a与b向电流时，互相吸引 B．通以同向电流时，互相排斥 C．通以反向电流时，互相吸引 D．通以反向电流时，互相排斥
1．(多选)下列图中，电流I的方向、磁场B的方向和磁场对电流作用力F的方向的关系正确的是( )
解析：由左手定则可知，A图中磁场对电流作用力F的方向应竖直向上，所以A错误，而B、C、D都符合左手定则．答案：BCD
2．如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长NM相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是 ()

高中物理第三章磁场 2磁场对通电导线的作用安培力课件教科版选修31

下列(xiàliè)所加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正
确
A
的是(
B
mgsin)，
A．
B
IL mgsin
方向垂直斜面向上
，
B． IL 方向垂直斜面向下
B mgsin，
C． IL 方向垂直斜面向下
B mgsin，
D． IL 方向垂直斜面向上
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α
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5．如图所示，质量m=50g，长l=10cm的铜棒，用长度相等的两根轻软导线悬吊在竖直向上 (xiàngshàng)的匀强磁场中，导线跟铜棒的接触良好，磁感应强度B=0.5T.当导线中通入某恒定电流后，铜棒恰能偏离竖直方向θ＝37°而保持静止状态，求铜棒中所通恒定电流的大小和方向.（已知sin37º=0.6，cos37º=0.8）
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1.磁感应强度 (定q义iá(ndgìdnùg)yBì)式F ：
IL
意义：是描述磁场(cíchǎng)的强弱和方向的物理量2.安. 培力
大小：F＝BILsinθ
方向：用左手定则判断
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1.如图所示，用两根相同的细绳悬挂一段均匀水平载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F. 为使F＝0，可能达到要求的方法是（）C A．施加水平向右的磁场(cíchǎng) B．施加水平向左的磁场(cíchǎng) C．施加垂直纸面向里的磁场(cíchǎng) D．施加垂直纸面向外的磁场(cíchǎng)
年）
教授(jiàoshòu).
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请猜想
首先请同学们猜想：磁场对通电导线 (dǎoxiàn)的作用力可能与哪些因素有关呢？

高中物理第三章磁场《磁场对通电导线的作用——安培

《磁场对通电导线的作用——安培力》1.在如图3－2－11所示的各图中，表示磁场方向、电流方向及导线受力方向的图示正确的是（）图3－2－11解析：选A.本题考查用左手定则判断安培力的方向.根据左手定则，四指指向电流方向，让磁感线垂直穿入手心，则大拇指所指的方向即是安培力的方向，只有A符合左手定则.故正确答案为A.2.如图3－2－12所示，A为一水平旋转的橡胶圆盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图所示.当圆盘高速绕中心轴OO′转动时，通电直导线所受安培力的方向是（）图3－2－12A.竖直向上B.竖直向下C.水平向里D.水平向外解析：选C.本题考查安培定则与左手定则.由电流产生磁场可知橡胶圆盘上高速转动的负电荷产生的磁场在圆盘上方是垂直圆盘向上的，再由左手定则判断通电导线所受安培力方向水平向里.3.如图3－2－13所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力（）图3－2－13A.竖直向上B.方向垂直于ad斜向上C.方向垂直于bc斜向下D.为零解析：选D.导线abcd的有效长度L＝0，故它受到的磁场力的合力为零，即任何闭合通电线圈在匀强磁场中受到的磁场力的合力一定为零.4.如图3－2－14所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以（）图3－2－14A.适当减小磁感应强度B.使磁场反向C.适当增大电流D.使电流反向解析：选C.首先对MN进行受力分析，受竖直向下的重力G，受两根软导线的竖直向上的拉力和安培力.处于平衡时：2F＋BIL＝mg，重力mg恒定不变，欲使拉力F减小到0，应增大安培力BIL，所以可增大磁场的磁感应强度B或增加通过金属体中的电流I，或二者同时增大.5.将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场方向如图3－2－15所示，已知磁感应强度为1 T.试求下列各图中导线所受安培力的大小和方向.图3－2－15解析：由公式F＝IBL sinθ得：(1)中F1＝0.(2)中F2＝IBL＝0.02 N，方向水平向右.(3)中F3＝IBL＝0.02 N，方向垂直导线方向斜向上方，与水平方向成120°角.答案：(1)0 (2)0.02 N，水平向右 (3)0.02 N，与水平成120°角一、选择题1.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是（）A.磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的B.磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直C.磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直D.磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直解析：选 D.由左手定则可知，安培力方向一定既垂直于磁场方向又垂直于电流方向，但电流方向与磁场方向不一定垂直.2.下列说法正确的是（）A.放在匀强磁场中的通电导线一定受到恒定的磁场力作用B.沿磁感线方向，磁场逐渐减弱C.磁场的方向就是通电导线所受磁场力的方向D.安培力的方向一定垂直磁感应强度和直导线所决定的平面解析：选D.由F＝BIL sinθ知，当θ＝0时，F＝0，故A错.F方向一定与B和I所决定的平面垂直，所以D正确.3.一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图3－2－16所示.在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力（）图3－2－16A.大小不变，方向不变B.由零增大到最大，方向时刻改变C.由最大减小到零，方向不变D.由零增大到最大，方向不变解析：选D.导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导体不受安培力；当导体转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导体受到安培力的作用；当导体转过90°时，电流与磁场垂直，此时导体所受安培力最大.根据左手定则判断知，力的方向始终不变，选项D正确.4.竖直放置的直导线AB与导电圆环的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，圆环可以自由运动，当通以如图3－2－17所示方向的电流时(同时通电)，从左向右看，线圈将（）图3－2－17A.顺时针转动，同时靠近直导线ABB.顺时针转动，同时离开直导线ABC.逆时针转动，同时靠近直导线ABD.不动解析：选C.圆环处在通电直导线的磁场中，由右手螺旋定则判断出通电直导线右侧磁场方向垂直纸面向里.由左手定则判定，水平放置的圆环外侧半圆受安培力向上，内侧半圆所受安培力方向向下，从左向右看线圈逆时针转，转到与直导线在同一平面内时，由于靠近导线一侧的半圆环电流向上，方向与直导线相同，互相吸引，直导线与另一侧半圆环电流反向，相互排斥，但靠近导线的半圆环处B值较大，故F引＞F斥，对圆环来说合力向左.5.关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法中正确的是（）A.该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同B.该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C.使线圈平面始终与磁感线平行D.线圈所处位置的磁感应强度大小都相等答案：CD6.如图3－2－18所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端点距离均相等，导线中电流均相等，则各图中有关导线所受的安培力的大小的判断正确的是（）图3－2－18A.d图最大B.b图最大C.一样大D.无法判断解析：选C.安培力公式F＝BIL⊥，其中L⊥为垂直于磁场方向的有效长度，a、b、c、d四个图中导线的有效长度相等，所以所受的安培力相等.7.一条形磁铁放在水平桌面上，在它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，图3－2－19中只画出此棒的横截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是（）图3－2－19A.磁铁对桌面的压力减小B.磁铁对桌面的压力增大C.磁铁受到向右的摩擦力D.磁铁受到向左的摩擦力解析：选AD.对导体棒，通电后，由左手定则，导体棒受到斜向左下的安培力，由牛顿第三定律可得，磁铁受到导体棒的作用力应斜向右上，所以在通电的一瞬间，磁铁对桌面的压力减小，磁铁受到向左的摩擦力，因此A、D正确.8.质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的导轨上，如图3－2－20所示.已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，在下图3－2－21中所加各种磁场中，导体棒均静止，则导体棒与导轨间摩擦力为零的可能情况是（）图3－2－20图3－2－21解析：选AB.要使静摩擦力为零，如果N＝0，必有f＝0.图B选项中安培力的方向竖直向上，与重力的方向相反，可能使N＝0，B是正确的；如果N≠0，则导体除受静摩擦力f以外的其他力的合力只要为零，那么f＝0.在图A选项中，导体所受到的重力G、支持力N及安培力F安三力合力可能为零，则导体所受静摩擦力可能为零.图C、D选项中，从导体所受到的重力G，支持力N及安培力F安三力的方向分析，合力不可能为零，所以导体所受静摩擦力不可能为零，故正确的选项应为A、B.二、非选择题9.如图3－2－22所示，质量为m、长为L、通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上，匀强磁场磁感应强度为B，其方向与导轨平面成α角斜向上且和棒ab垂直，ab处于静止状态，求ab 受到的摩擦力和支持力.图3－2－22解析：画出ab 棒的横截面图，并受力分析如图所示，因为棒ab 处于静止状态，由水平方向受力平衡可得f ＝F 安sin α＝BIL sin α，方向水平向右.竖直方向上受力平衡得F安cos α＋N ＝mg ，则N ＝mg －BIL cos α方向竖直向上.答案：见解析10.如图3－2－23所示，通电导体棒ab 质量为m 、长为L ，水平放置在倾角为θ的光滑斜面上，通以如图所示方向的电流，电流强度为I ，欲使导体棒ab 静止在斜面上.图3－2－23(1)若磁场方向竖直向上，则磁感应强度B 为多大？(2)若要求磁感应强度最小，求磁感应强度的大小和方向. 解析：(1)对导体棒受力分析如图所示：由平衡条件得BIL ＝mg tan θ B ＝mg tan θIL(2)设安培力方向与斜面夹角为α，对导体棒受力分析如图所示：由平衡条件得B ′IL cos α＝mg sin θ B ′＝mg sin θIL cos α当α＝0°时，B ′最小，其最小值为B ′min ＝mg sin θIL由于安培力方向平行斜面向上，电流方向垂直纸面向里，由左手定则可判断磁场方向垂直斜面向上. 答案：(1)mg tan θIL(2)mg sin θIL垂直斜面向上。

高中物理第三章磁场2磁场对通电导线的作用安培力练习(含解析)教科版选修31

磁场对通电导线的作用——安培力(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是( )D.将直导线从中折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半【解析】选B。

根据左手定则可知,安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直,即与电流和磁场方向都垂直,故A错误,B正确; 磁场与电流不垂直时,安培力的大小为F=BILsin θ,则安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角有关,故C错误;当电流方向与磁场的方向平行,所受安培力为0,将直导线从中折成直角,让其中的一半与磁场的方向平行,安培力的大小将变为原来的一半;将直导线在垂直于磁场的方向的平面内从中折成直角,安培力的大小一定变为原来的,故D错误。

故选B。

2.(多选)如图所示,通电直导线处在蹄形磁铁两极间,受到力F的作用发生偏转,以下说法正确的是( ) 【解析】选A、D。

磁场力是磁场本身性质的体现,磁场是一种物质,磁体间或磁体与电流间的作用都是通过磁场完成的,但是磁场看不见摸不着并不意味着只有受力物体没有施力物体,没有反作用力。

这时我们需找出产生磁场的物体,它才是施力物体,力F的反作用力作用在施力物体上,故选A、D。

【加固训练】如图所示,由直径AOB和半圆ACB构成的半径为R的半圆形金属框放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向外)垂直。

若通以如图所示的电流,已知从A端流入的总电流强度为I,则金属框所受到的磁场的作用力的合力为( )A.方向沿纸面向上,大小为0B.方向沿纸面向上,大小为2BIRC.方向沿纸面向下,大小为BIRD.方向沿纸面向下,大小为2BIR【解析】选B。

圆弧ACB的有效长度为2R,设通过ACB的电流为I1,则该部分导线受到的安培力为:F1=B×I1×2R=2BI1R,由左手定则可知方向沿纸面向上。

通过直径AOB的电流为I2=II1,则该部分导线受到的安培力为F2=B×I2×2R=2BI2R,由左手定则可知方向沿纸面向上。

高中物理第3章磁场2磁场对通电导线的作用-安培力学业分层测评教科选修3-1

2 磁场对通电导线的作用-安培力(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向，正确的说法是( ) A．跟磁场方向垂直，跟电流方向平行B．跟电流方向垂直，跟磁场方向平行C．既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直D．既不跟磁场方向垂直，也不跟电流方向垂直【解析】通电直导线所受磁场力的方向既跟磁场方向垂直又跟电流方向垂直，故只有C选项正确．【答案】 C2．在赤道上空，有一条沿东西方向水平架设的导线，当导线中的自由电子自西向东沿导线做定向移动时，导线受到地磁场的作用力的方向为( )A．向北B．向南C．向上D．向下【解析】导线中的自由电子自西向东沿导线定向移动时，形成的电流自东向西．赤道上空地磁场方向由南水平指向北，由左手定则可判断导线受到的安培力方向向下．答案为D.【答案】 D3．在如图所示的四个图中，标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是( )【解析】安培力的方向一定与直导线和磁场所决定的平面垂直，A、B均错误，由左手定则可判断C错误，D正确．【答案】 D4．(2016·苏州高二检测)如图327所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( ) 【导学号：33410118】图327A．水平向左B．水平向右C．竖直向下D．竖直向上【解析】先用安培定则判断螺线管的磁场方向．在A点导线处的磁场方向是水平向左的；再用左手定则判断出导线A受到的安培力竖直向上．故选D.【答案】 D5．如图328所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( )图328A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB【解析】导线段abcd的有效长度为线段ad，由几何知识知L ad＝(2＋1)L，故线段abcd所受的合力大小F＝IL ad B＝(2＋1)ILB，导线有效长度的电流方向为a→d，据左手定则可以确定导线所受合力方向竖直向上，故A项正确．【答案】 A6．如图329所示，两根相隔一定距离、相互垂直的异面直导线ab和cd，分别通有方向如图所示的电流，若通电导线ab固定不动，通电导线cd可以自由运动，则通电导线cd的运动情况是( )图329A．顺时针转动，同时靠近abB．顺时针转动，同时远离abC．逆时针转动，同时靠近abD．逆时针转动，同时远离ab【解析】由安培定则知通电导线ab的磁场在ab之上垂直纸面向外，在ab之下垂直纸面向里，根据左手定则，通电导线cd上半部分所受安培力向右，下半部分所受安培力向左，故cd将顺时针转动．因cd顺时针转动，其电流方向趋于和ab的电流方向一致，根据同向电流互相吸引，故cd同时靠近ab.【答案】 A7．将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图3210所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看( ) 【导学号：33410119】图3210A．圆环顺时针转动，靠近磁铁B．圆环顺时针转动，远离磁铁C．圆环逆时针转动，靠近磁铁D．圆环逆时针转动，远离磁铁【解析】该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在内，S极在外，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，可得C项正确．【答案】 C8．将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场方向如图3211所示，已知磁感应强度为1 T．试求下列各图中导线所受安培力的大小和方向．图3211【解析】由公式F＝IBL sin θ得：(1)中F1＝0.(2)中F2＝IBL＝0.02 N，方向水平向右．(3)中F3＝IBL＝0.02 N，方向垂直导线方向斜向左上方(与水平成120°角)．【答案】(1)0 (2)0.02 N，水平向右(3)0.02 N，与水平方向成120°角斜向左上方[能力提升]9．(多选)如图3212所示，质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的导轨上，导轨宽为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为μ，有电流时，ab恰好在导轨上静止，下图是它的四个侧视图，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是( )图3212【解析】因杆ab静止在导轨上，所受合力为零，若杆ab所受的支持力和磁场对ab 的安培力以及杆ab所受的重力的合力为零，或杆ab所受重力与所受安培力的合力为零，则ab杆与导轨之间的摩擦力就为零，对A、B、C、D四个图中杆ab进行受力分析知，选项A、B图中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零．【答案】AB10．如图3213所示，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直．当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出( ) 【导学号：33410120】图3213A．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小B．弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小C．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大D．弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大【解析】如图所示，画出直导线附近的条形磁铁的磁感线，由左手定则可知，直导线受向下的安培力，由于力的作用是相互的，因此条形磁铁受向上的作用力．故A正确．【答案】 A11．水平放置的光滑金属导轨宽L ＝0.2 m ，接有电源电动势E ＝3 V ，电源内阻及导轨电阻不计．匀强磁场竖直向下穿过导轨，磁感应强度B ＝1 T ．导体棒ab 的电阻R ＝6 Ω，质量m ＝10 g ，垂直放在导轨上并良好接触，求合上开关的瞬间：图3214(1)金属棒受到安培力的大小和方向；(2)金属棒的加速度和方向．【解析】 (1)闭合S 的瞬间，回路中的电流I ＝E R ＝36A ＝0.5 A ， ab 棒所受安培力F 安＝BIL ＝0.1 N ，由左手定则知方向水平向右．(2)由牛顿第二定律知a ＝F 安m＝10 m/s 2，方向水平向右．【答案】 (1)0.1 N 水平向右(2)10 m/s 2方向水平向右12．如图3215所示，一质量为m 的导体棒MN 两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为l ，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，当导体棒中通一自右向左的电流I 时，导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：【导学号：33410121】图3215(1)磁场的磁感应强度B ；(2)每个圆形导轨对导体棒的支持力大小N .【解析】导体棒的受力如图(自右向左看)．因导体棒静止，满足条件tan 37°＝F mgF ＝BIlcos 37°＝mg 2N 由①②③得 B ＝3mg 4Il ， N ＝58mg .【答案】 (1)3mg4Il (2)58mg。

高中物理教科版选修3-1课件：第3章 2 磁场对通电导线的作用——安培力

合
作
课
探
时
究
分
•
层
攻
作
重
业
难
图 3-2-3
返首页
自
当
主预
(2)工作原理
堂达
习
标
• 当电流由半圆环 A 流入时，则从 B 流出；当电流由 B 流入时，则从 A 流出．因 •
探
固
新知
此，滑环在其中起了一个换向器的作用．当线圈通电后，由于受到安培力的作
双基
用，线圈在磁场中旋转起来．
合作
2．电动机的分类
主
堂
预向，下列说法中正确的是 ( )
达
习
标
• 探
【导学号：12602165】
• 固
新知
A．安培力的方向一定跟磁场的方向相同
双基
B．安培力的方向一定跟磁场的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直
合
作 C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁场方向垂直
课
探
时
究 D．安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直
第3章磁场 2 磁场对通电导线的作用——安培力
自
学习目标
知识脉络(教师用书独具)
当
主
堂
预习
1．知道安培力的定义及安培力大小的决定
达标
• 探
因素．
• 固
新
双
知 2．会用 F＝ILB 计算 B 与 I 垂直情况下的
基
安培力．(重点)
合
作探
3．掌握左手定则，并会用它判定安培力的
课时
究 •
)
合作
(4)用左手定则判断安培力方向时，磁感线只要从掌心进入即可，不一定垂直穿

高中物理第3章磁场第2节磁场对通电导线的作用——安培力练习教科版选修3-1(2021年整理)

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第2节磁场对通电导线的作用——安培力1．________对通电导线的作用力，称为安培力．安培力方向的判定用________定则：伸出左手,四指并拢，使大拇指和其余四指________，并且都跟手掌在同一平面内；让磁感线垂直穿过手心，四指指向沿____________，则________所指方向就是通电导线所受安培力的方向．2．当通电导线与磁场方向________时,导线不受力，当通电导线与磁场方向________时，导线所受的安培力与导线中的电流、导线________及磁场________有关，其关系式为F＝________.3．下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是（)4．关于通电导线所受安培力F的方向,磁场B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是（)A．F、B、I三者必须保持相互垂直B．F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C．B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D．I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直5．将长度为20 cm，通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图1所示，已知B的大小为1，试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向．图1【概念规律练】知识点一安培力的方向1．把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是( )A．安培力的方向一定跟磁场的方向相同B．安培力的方向一定跟磁场的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁场方向垂直D．安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直2．画出图2中导线棒ab所受的磁场力方向图2知识点二安培力的大小3．一根长为0。

2019_2020学年高中物理第3章2磁场对通电导线的作用——安培力课件教科版选修3_1

培力越大．
()
(4)用左手定则判断安培力方向时，磁感线只要从掌心进入即可，
不一定垂直穿过掌心．
()
(5)当导体在磁场中放置时，导体所受作用力为 F＝IBL.( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
2．把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是 ( )
3．如图所示，标出了磁场 B 的方向、通电直导线中电流 I 的方向，以及通电直导线所受磁场力 F 的方向，其中正确的是( )
C [由左手定则判断可知，C 项正确．]
合作探究攻重难
安培力的大小和方向
一、安培力的大小 1．公式 F＝ILB 中 L 指的是“有效长度”．当 B 与 I 垂直时， F 最大；当 B 与 I 平行时，F＝0. 2．弯曲导线的有效长度 L，等于连接两端点直线的长度(如图所示)；相应的电流沿 L 由始端流向末端．
正确地画出两种情况下的受力图如图所示，由平衡条件列方程求解．
图1
图2
根据图 1 列式如下： F1－mgsin θ－f1＝0 N－mgcos θ＝0 f1＝μN F1＝BImaxd 解上述方程得：Imax＝0.46 A
根据图 2 列式如下： F2＋f2－mgsin θ＝0 N－mgcos θ＝0 f2＝μN F2＝BImind 解上述方程得：Imin＝0.14 A 故所求范围为 0.14 A≤I≤0.46 A.
A．方向沿纸面向上，大小为( 2＋1)ILB B．方向沿纸面向上，大小为( 2－1)ILB C．方向沿纸面向下，大小为( 2＋1)ILB D．方向沿纸面向下，大小为( 2－1)ILB
A [将导线分为三段直导线，根据左手定则分别判断出各段所受安培力的方向，计算出安培力的大小，再求合力．导线所受合力 F 合＝ILB＋2BILsin 45°＝( 2＋1)ILB，方向沿纸面向上．]

高中物理3.2 磁场对通电导线的作用安培力名师公开课市级获奖课件(教科版选修3-1)

2.安培力方向的判定方法 (1)电流元受力分析法：把整段电流等效为很多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元受安培力的方向，从而判断出整段电流元所受合力的方向，最后确定运动方向． (2)特殊位置再判断所受安培力方向，从而确定运动方向． (3)等效分析法：环形电流可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可以等效成环形电流，通电螺线管可等效成很多的环形电流来分析．
2 磁场对通电导线的作用——安培力
1．知道什么是安培力．知道它的方向的判断——左手定则．会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题． 2．会用安培力公式F＝BIL解答有关问题．知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL. 3．了解磁直流电动机构造的原理.
(4)推论分析法：①两直线电流相互平行时无转动趋势，方向相同时相互吸引，方向相反时相互排斥； ②两直线电流不平行时有转动到相互平行且电流方向相同的趋势． (5)转换研究对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁场中所受到的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向．
(2)安培力做功的实质：起传递能量的作用，将电源的能量传递给通电导线，而磁场本身并不提供能量．如图3－2－5所示，导体ab在安培力作用下向右运动，安培力做功的结果是将电能转化为导体的动能．
图3－2－5
【典例1】如图3－2－6所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线中通过如图所示方向的电流I时，试判断导线的运动情况．
图3－ 2－1

2020-2021学年高中物理第三章磁场2磁场对通电导线的作用——安培力课件教科版选修3-1-20

【典例示范】【典例】(2020·绵阳高二检测)如图,a、b是相互平行且靠近放置的两根固定通电长直导线,导线中电流分别为I1、I2且方向相同,a、b导线受到的磁场力大小分别为F1、F2。下列判断正确的是 ( ) A.a、b两导线相互排斥 B.若I1>I2,则F1>F2 C.F2是电流I1产生的磁场对b导线的作用力 D.F1是电流I1产生的磁场对a导线的作用力
【问题探究】因为通电直导线在磁场中受到安培力作用,所以可以根据通电直导线是否受到安培力来判断磁场的有无。当通电直导线受到安培力时,有磁场;当通电直导线不受安培力时,则无磁场。这种说法对吗? 提示:这种说法不正确。因为通电直导线与磁场平行时,不受安培力,但有磁场。
【典例示范】
【典例】如图,等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连
A. 1 倍
2
B.4倍
C. 1 倍
4
D.2倍
【解析】选D。根据安培力公式F=BIL,电流增大为原来的2倍,则导线受到安培力的大小将变为原来的2倍。综上分析,故D正确。
2.(2020·内江高二检测)如图所示,在光滑水平面上一轻质弹簧将固定挡板和
一条形磁铁连接起来,此时磁铁对水平面的压力为N1,现在磁铁左上方位置固定
流之比I1∶I2=1∶2。由于上边电路通电的导体受安培力的有效长度为L,根据安
培力计算公式F=BIL,可知上下两力F'∶F=I1∶I2=1∶2,得F'=
1 2
F,根据左手定则
可知,两力方向相同,故线框LMN所受的合力大小为F+F'=3 F,故本题选B。
2
【素养训练】 1.(2020·武汉高二检测)如图所示,通电直导线置于匀强磁场中,导线与磁场方向垂直。若仅将导线中的电流增大为原来的2倍,则导线受到安培力的大小将变为原来的 ( )