高中物理第一章磁吃电流的作用1.安培力课件教科版选择性必修第二册

5．如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应 强度为B，AB与CD相距为d，则MN所受安培力大小为( )
A．F＝BId B．F＝BId sin θ C．F＝sBinIdθ D．F＝BId cos θ
答案：C
解析：导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，AB与CD相距为d，此时切 割磁场的导线的长度为sind θ，此时受到的安培力大小为F＝BIL＝BIsind θ，方向垂 直于MN向下，C正确．
mg
tan IL
θ，C正确，A、B、D错误．
素养训练6 如图所示，一根导体棒用两根细线悬挂在匀强磁场中， 匀强磁场的磁感应强度B＝0.2 T，导体棒与磁场方向垂直，长度L＝ 0.2 m，导体棒质量m＝0.014 kg，其中向右的电流I＝1 A，重力加速度 g取10 m/s2.下列说法正确的是( )
D．向右
答案：D
解析：根据左手定则：伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线穿过掌心， 四指指向电流方向，则大拇指的方向指向右，则安培力的方向向右，D正确．
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( )
答案：D
解析：根据安培定则可知，环形电流产生的磁场方向沿轴线的方向，此时通电 直导线的电流方向与磁场方向相同，即B平行I，所以通电直导线不受安培力的作 用，即F＝0，D正确．
探究点二 安培力的大小 导学探究 在匀强磁场B中，导线中的电流为I，当磁感应强度B的方向与导线 成θ角时，导线所受安培力F应怎样求解？
提示：把磁感应强度B分解为两个分量：一个分量与导线垂直B1＝B sin θ，另一 分量与导线平行B2＝B cos θ(如图)，平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用 力，通电导线所受作用力仅由B1决定，即F＝IlB1.将B1＝B sin θ，代入得F＝IlB sin θ.
归纳总结 1.公式F＝IlB sin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强
名师点拨 (1)安培力作为一种性质力，在受力分析时要单独分析，不可与其他 力混为一谈． (2)为方便对问题的分析和便于列方程，在受力分析时先将立体图画 成平面图，即画成俯视图、剖面图或侧视图等．
素养训练5 如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，水平放置一根质
量为m、长为L的铜棍，将其两端用软导线与电源连接，使其中有图
答案：C
4．将一段通电直导线abc从中点b折成120°，分别放在如图所示的
匀强磁场中，图甲中导线所在平面与磁场的磁感线平行，图乙中导线
所在平面与磁场的磁感线垂直，若两图中两导线所受的安培力大小相
等，则甲、乙两图中磁场的磁感应强度大小之比BB12为(
)
A．
3 3
B．233
C．
3 6
D．323
答案：B
示方向的恒定电流，电流强度为I，空间存在竖直向上的匀强磁场，
铜棍处于静止状态，重力加速度为g，则匀强磁场的磁感应强度大小
为( )
A．mgIsLin θ
C．mg
tan IL
θ
B．mg
cos IL
θ
D．mg
cot ILθ答案源自C解析：根据铜棍沿斜面方向受力平衡，可知mg sin θ＝BIL cos θ，解得B＝
1.安培力
必备知识·自主学习
关键能力·合作探究
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课标要求 1．通过实验，认识安培力． 2．能判断安培力的方向，会计算安培力的大小．
思维导图
必备知识·自主学习
一、安培力的方向 1．认识安培力 定义：磁场对_通__电_导__线__的作用力． 2．安培力的方向 (1)方向：用_左__手_定__则__判断． 判断方法：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个平面内，让磁感线垂直穿过___手_心____，四指指 向_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． (2)安培力方向的特点 安培力的方向与___电_流____方向、磁感应强度的方向都垂直，即垂直 于磁场方向与电流方向所在的___平__面___．
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
答案：A
探究点三 安培力作用下的平衡问题 归纳总结 安培力作用下导体的平衡问题是常见的一类题型，体现了学科内知 识的综合应用及知识的迁移能力，解决这类问题的关键是对导体进行 正确的受力分析． (1)对导体受力分析时先将立体图转化为平面图，将抽象的空间受力 分析转移到纸面上进行，一般是画出与导体垂直的平面，将题中的角 度、电流的方向、磁场的方向标注在图上，然后进行分析． (2)正确的受力分析顺序是：先重力，后安培力，最后是弹力和摩擦 力．这是因为弹力和摩擦力的有无和方向与其他力有关． (3)特别注意安培力的方向判定：安培力垂直于磁场方向的同时又垂 直于电流方向，即一定垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面．
2．判断安培力方向的步骤 (1)明确研究对象． (2)用安培定则或根据磁体的磁场特征，画出研究对象所在位置的磁 场方向． (3)由左手定则判断安培力方向． 3．应用实例 应用左手定则和安培定则可以判定平行通电直导线间的作用力：同
向电流相互吸引，反向电流相互排斥．
典例示范 例 1 画出图中各磁场对通电直导线的安培力的方向(与纸面垂直的力 只需用文字说明)．
二、安培力的大小
1．I∥B时，F＝____0____． 2．I⊥B时，F＝___I_L_B___． 3．I与B夹角为θ时，F＝_I_L_B_s_in__θ_．
[导学1] 当电流方向与磁场方向中一个反向时，安培力方向反向；当两者同
时都反向时，安培力方向不变． [导学2] 当导线(电流I)与磁场B方向夹角为θ时，可用两种方法求安培力：(1)
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
答案：C
3.如图所示，在南北方向安放的长直导线的正上方用细线悬挂一条 形小磁铁，当导线中通入图示的电流I后，下列说法正确的是( )
A．磁铁N极向里转，悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力 B．磁铁N极向外转，悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力 C.磁铁N极向里转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力 D．磁铁N极向外转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力
通电导线受到的安培力的大小为F＝BIL＝BIl
sin
60°＝0.08×25×1×
3 2
N＝
3 N，
B正确．
素养训练4 如图所示，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为( )
提示：(1)受力的方向改变． (2)受力的方向改变． (3)安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则．
归纳总结 1.安培力方向的特点 安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即垂直于电 流I和磁场B所决定的平面． (1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流 方向两两相互垂直．应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入， 拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直． (2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方 向，也垂直于磁场方向．应用左手定则判断时，磁感线斜着穿入掌 心．
推论：对任意形状的闭合平面线圈，当线圈平面与磁场方向垂直时， 线圈的有效长度l＝0，故通电后线圈在匀强磁场中所受安培力的矢量 和一定为零，如图所示．
典例示范 例 2 长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向 与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度均为B，对于下列各图中 导线所受安培力的大小计算正确的是( )
素养训练1 在赤道上空，水平放置一根通以由西向东方向的电流的 直导线，则此导线( )
A．受到竖直向上的安培力 B．受到竖直向下的安培力 C．受到由南向北的安培力 D．受到由西向东的安培力
答案：A
素养训练2 一个环形电流的中心有一根通电导线，如图所示．关于 通电直导线的受力情况是( )
A．受向左的磁场力 B．受向右的磁场力 C．受磁场力使直导线偏离圆环中心 D．不受磁场力
A．该导体棒所受安培力大小为0.04 N B．该导体棒所受安培力大小为0.02 N C．每根悬线的张力大小为0.07 N D．每根悬线的张力大小为102 N
答案：A
随堂演练·自主检测
1.一段直导线悬挂在蹄形磁铁的两极间，通以如图所示的电流后，
该直导线所受安培力的方向是( )
A．向上 B．向下
C．向左
度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响． 2．公式F＝IlB sin θ中θ是B和I方向的夹角 (1)当θ＝90°时，即B⊥I，sin θ＝1，公式变为F＝IlB. (2)当θ＝0°时，即B∥I，F＝0.
3．公式F＝IlB sin θ中l指的是导线在磁场中的“有效长度”， 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 沿导线由始端流向末端．
分解磁感应强度B(如图上所示)，F＝B2IL＝BIL sin θ(θ为B与I的方向 夹角)；(2)投影导线(如图下所示)，F＝BIL1＝BIL sin θ(θ为B与I的方向 夹角)．
关键能力·合作探究
探究点一 安培力的方向 导学探究 按照如图所示进行实验． (1)仅上下交换磁极的位置以改变磁场方向， 导线受力的方向是否改变？ (2)仅改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？ (3)仔细分析实验现象，结合课本说明安培力的方向与磁场方向、电 流方向有怎样的关系？
典例示范 例 3 质量为m＝0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为θ＝37°的平行放置 的导轨上，导轨的宽度d＝0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4， 磁感应强度B＝2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所 示．现调节滑动变阻器的滑片，试求出为使杆ab静止不动，通过ab杆
的电流范围．
答案：A
素养训练3 将长1 m的导线ac从中点b折成如图所示的形状，放于B
＝0.08 T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直．若在导线abc中通入I＝
25 A的直流电，则整个导线所受安培力的大小为( )
A．
3 2
N
C．1 N
B． 3 N D．2 N
答案：B
解析：由题意知导线在磁场内的有效长度为L＝2×2lsin 60°＝l sin 60°，故整个