高中物理第6章磁场对电流和运动电荷的作用第1节探究磁场对电流的作用教学案鲁科版选修3-1
高中物理 第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 第1讲 探究磁场对电流的作用学案 鲁科版选修31
第1讲探究磁场对电流的作用[目标定位] 1.知道安培力的定义，理解并熟练应用安培力的计算公式F＝ILB sinθ.2.掌握左手定则，会用左手定则判断安培力的方向.3.知道电流表的基本构造和基本原理.4.通过观察实验现象，体会控制变量法在科学研究中的作用．一、安培力1．物理学将磁场对电流的作用力称为安培力．2．安培力的大小：在匀强磁场中，当通电直导线与磁场方向垂直时，通电直导线所受的安培力F最大，等于磁感应强度B、电流I和导线长度L的乘积，即F＝ILB，安培力的单位为N.3．安培力的方向左手定则：如图1所示，伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内．让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，那么，拇指所指的方向就是通电直导线在磁场中所受安培力的方向．图1二、安培力就在你身边1．电动机(1)电动机是利用安培力使通电线圈转动，将电能转化为机械能的重要装置．电动机有直流电动机和交流电动机，交流电动机还可分为单相交流电动机和三相交流电动机．(2)原理：如图2所示，当电流通过线圈时，右边线框受到的安培力方向向下，左边线框受到的安培力方向向上，在安培力作用下线框转动起来．图22．电流计(1)构造：如图3所示.图3(2)电流计最基本的组成部分是磁铁A和放在磁铁两极之间的缠绕着线圈并可转动的铝框B，如图所示，铝框的转轴上装有指针C和游丝D.(3)原理：当被测电流通入线圈时，线圈受安培力作用而转动，从而使游丝扭转形变，阻碍线圈的转动．两种作用平衡时，指针便停留在某一刻度．电流越大，指针的偏转越大，所以通过指针的偏转角度便可知道电流的大小.一、安培力的方向1．安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．2．当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平面，所以仍用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心．特别提醒F⊥I，F⊥B，但B与I不一定垂直．例1画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向．答案如图所示解析无论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．二、安培力的大小1．对安培力F＝ILB sinθ的理解安培力大小的计算公式F＝ILB sinθ，θ为磁感应强度方向与导线方向的夹角．(1)当θ＝90°，即B与I垂直时，F＝ILB.(2)当θ＝0°，即B与I平行时，F＝0.2．当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图4所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．图4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如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是( )答案 A解析A图中，导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上，故F＝ILB cosθ，A 正确，B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝ILB，B错误；C图中导线和磁场方向垂直，故F＝ILB，C错误；D图中导线和磁场方向垂直，故F＝ILB，D错误．例3如图5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5A．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答案 A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所受磁场力的合力大小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．三、安培力作用下的物体平衡例4如图6所示，在与水平方向夹角θ为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1m 的平行导轨上放一质量为m＝0.3kg的金属棒ab，通以从b→a，I＝3A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止．求：(1)匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab棒对导轨压力的大小．(g＝10m/s2)图6答案 (1)1.73T (2)6N解析 此类问题是关于安培力的综合问题，处理此问题仍需沿用力学思路和方法，只不过多考虑一个安培力而已．画出导体棒的受力分析图，一般先画出侧视图，再利用共点力平衡条件求解此问题．金属棒ab 中电流方向由b →a ，它所受安培力水平向右，它还受竖直向下的重力，垂直于斜面向上的支持力，三力合力为零，由此可以求出安培力，从而求出磁感应强度B ，再求出ab 对导轨的压力．(1)受力分析如图所示，ab 棒静止，沿斜面方向受力平衡，则mg sin θ＝ILB cos θ. B ＝mg tan60°IL ＝0.3×10×33×1T ＝1.73T. (2)设导轨对ab 棒的支持力为N ，由牛顿第三定律得，ab 棒对导轨的压力大小为： N ′＝N ＝mg cos60°＝0.3×1012N ＝6N. 借题发挥 有些同学在处理此类问题时常常感到比较困难，原因是空间观念不强，对磁场方向、电流方向、安培力方向的关系分辨不清，这时可由立体图画出正视图、侧视图或俯视图，则三者之间的关系就一目了然了．例如本题画出侧视图，不但磁感应强度、电流、安培力三者方向关系确定了，安培力、重力、支持力的关系也清楚了．针对训练 如图7所示，用两根轻细金属丝将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处，置于匀强磁场内．当棒中通以从a 到b 的电流I 后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( )图7A.mg Il tan θ，竖直向上B.mgIltan θ，竖直向下C.mg Il sin θ，平行悬线向下D.mg Il sin θ，平行悬线向上答案 D解析 要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值．由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形可知，安培力的最小值为F min ＝mg sin θ，即IlB min ＝mg sin θ，得B min ＝mg Ilsin θ，方向应平行于悬线向上．故选D.安培力的方向1．如图8所示，其中A 、B 图已知电流方向及其所受磁场力的方向，试判断磁场方向．C 、D 图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试判断电流方向．图8答案 A 图磁场方向垂直纸面向外；B 图磁场方向在纸面内垂直F 向下；C 、D 图电流方向均垂直于纸面向里．安培力的大小2．如图9所示在匀强磁场中有下列各种形状的通电导线，电流为I ，磁感应强度为B ，求各导线所受的安培力的大小．图9答案 A ．ILB cos α B ．ILB C.2ILB D ．2IRB E ．0安培力作用下的物体平衡3．如图10所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L .有大小为B 的匀强磁场，方向垂直导轨面，金属杆长为L ，质量为m ，水平放在导轨上．当回路中通过电流时，金属杆正好能静止．求：电流的大小为多大？磁感应强度的方向如何？图10答案 mg sin αBL方向垂直导轨面向上 解析 在解这类题时必须画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向，从而弄清各矢量方向间的关系．因为B 垂直轨道面，又金属杆处于静止状态，所以F 必沿斜面向上，由左手定则知，B 垂直轨道面向上．大小满足ILB ＝mg sin α，I ＝mg sin αBL .题组一 安培力的方向1．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 C2．如图1所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成．当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场B 方向的是( )图1答案 B解析 要使炮弹加速，安培力应向右，由左手定则可知：磁场方向应垂直纸面向外．3．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2所示，ab 边与MN 平行．关于MN 的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是( )图2A ．线框有两条边所受的安培力方向相同B ．线框有两条边所受的安培力大小相同C ．线框所受安培力的合力方向向左D ．线框将绕MN 转动答案 BC解析 通电矩形导线框abcd 在无限长直通电导线形成的磁场中，受到磁场力的作用，对于ad 边和bc 边，所在的磁场相同，但电流方向相反，所以ad 边、bc 边受磁场力(安培力)大小相同，方向相反，即ad 边和bc 边受合力为零．而对于ab 和cd 两条边，由于在磁场中，离长直导线的位置不同，ab 边近而且由左手定则判断受力向左，cd 边远而且由左手定则判断受力向右，所以ab 边、cd 边受合力方向向左，故B 、C 选项正确．4．如图3所示，三根通电长直导线P 、Q 、R 互相平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通入的电流大小相等，方向垂直纸面向里；通过直导线产生磁场的磁感应强度B ＝kI r，I 为通电导线的电流大小，r 为距通电导线的垂直距离，k 为常量；则通电导线R 受到的磁场力的方向是( )图3A．垂直R，指向y轴负方向B．垂直R，指向y轴正方向C．垂直R，指向x轴正方向D．垂直R，指向x轴负方向答案 A5．图4所示装置可演示磁场对通电导线的作用、电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是( )图4A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动答案BD解析若a接正极，b接负极，则根据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接正极，f 接负极，L中将通有向外的电流，根据左手定则可知L向左运动，A错；若a接正极，b接负极，则根据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，根据左手定则可知L向右运动，B正确；若a接负极，b接正极，则根据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接正极，f接负极，L中将通有向外的电流，根据左手定则可知L向右运动，C错；若a接负极，b接正极，则根据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，根据左手定则可知L向左运动，D 正确．题组二安培力的大小6．如图5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5A ．竖直向上B ．方向垂直于ad 斜向上C ．方向垂直于bc 斜向上D ．为零答案 D7．如图6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( )图6A ．F ＝IdB B ．F ＝IdB sin θC ．F ＝IdBsin θD ．F ＝IdB cos θ 答案 C 解析 题中磁场和电流垂直，θ角仅是导线框与金属杆MN 间夹角，不是电流与磁场的夹角．8．如图7所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab 由水平位置1绕a 点在竖直平面内转到位置2的过程中，通电导线所受安培力是( )图7A ．数值变大，方向不变B ．数值变小，方向不变C ．数值不变，方向改变D ．数值，方向均改变答案 B解析 安培力F ＝IlB ，电流不变，垂直直导线的有效长度减小，安培力减小，安培力的方向总是垂直BI 所构成的平面，所以安培力的方向不变，B 对，故选B.题组三 电动机和电流计9．有关电动机的换向器的作用，以下说法正确的是( )A ．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变电流方向B ．当线圈平面与磁感线垂直时，自动改变电流方向C ．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变磁感线的方向D ．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变线圈转动方向答案 B10．为了改变电动机的转动方向，下述可采取的措施正确的是( )A ．改变电源电压的大小B ．改变通过线圈的电流的大小C ．改变通过线圈的电流的方向D ．对调N 、S 两磁极的位置，同时对调电源的正、负极答案 C题组四 安培力作用下的导体棒的平衡11．如图8所示，长L 、质量为m 的金属杆ab ，被两根竖直的金属弹簧静止吊起，金属杆ab 处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中．当金属杆中通有方向a →b 的电流I 时，每根金属弹簧的拉力大小为T .当金属杆通有方向b →a 的电流I 时，每根金属弹簧的拉力大小为2T .则磁场的磁感应强度B 的大小为________．图8答案 T IL解析 金属杆ab 受重力、磁场力、弹簧的拉力而平衡．当金属杆ab 中的电流方向由a 到b 时，磁场力向上．2T ＋IlB ＝mg ①当金属杆ab 中的电流由b 到a 时，磁场力向下．4T ＝IlB ＋mg ②解方程组得B ＝T IL.12．两个倾角均为α的光滑斜面上，各放有一根相同的金属棒，分别通有电流I 1和I 2，磁场的磁感应强度大小相同，方向如图9中所示，两金属棒均处于静止状态，两种情况下电流之比I 1∶I 2＝________.图9答案1∶cosα13．质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图10所示，求MN所受的支持力和摩擦力的大小．图10答案ILB cosθ＋mg ILB sinθ解析导体棒MN处于平衡状态，注意题中磁场方向与MN是垂直的，作出其侧视图，对MN进行受力分析，如图所示．由平衡条件有：f＝F sinθ，N＝F cosθ＋mg，其中F＝ILB解得：N＝ILB cosθ＋mg，f＝ILB sinθ.。
高中物理第6章磁吃电流和运动电荷的作用第1节探究磁吃电流的作用课件鲁科版选修3
[典例 1] 如图，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为 I，磁感应强 度为 B，求各导线所受到的安培力．
[思路点拨] 求有效长度各是多少．
[尝试解答] A 图是两根导线组成的折线，整体受力实质上是两部分直导线分别受力 的矢量和，其有效长度为 2L，故 FA＝ 2IBL；同理，B 图是半圆形电流，分析圆弧 上对称的每一小段电流，受力抵消合并后，其有效长度为 2R，FB＝2BIR；C 图中， 将导线接通形成闭合线圈，则 ab 和 bc 两段导线受力的合力与 ac 导线受力方向刚好 相反，故合力为零，所以，闭合的通电线圈所受安培力为零，FC＝0. [答案] FA＝ 2IBL FB＝2BIR FC＝0
解析：导体棒 MN 在安培力作用下，处于平衡状态，题目中的磁感线尽管是倾斜的， 但磁场方向与导体棒 MN 是垂直的．同时要注意题中图为立体图，受力分析时，应 转换为平面图．画出平面图，由左手定则判断出安培力方向，对 MN 受力分析，如 图所示．对导体棒 MN，由平衡条件得：水平方向：f＝Fsin θ，竖直方向：N＝Fcos θ＋mg，又因为安培力 F＝ILB，所以 MN 所受支持力 N＝ILBcos θ＋mg，所受摩擦 力 f＝ILB类问题的步骤是 (1)将立体图转化为平面图． (2)受力分析． (3)根据平衡条件求解．
[典例 3] 一根长为 0.2 m 的金属棒放在倾角为 θ＝37°的光滑斜面上，并通以 I＝5 A 的电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度为 B＝0.6 T、竖直向上的匀强磁 场中，金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？
时，指针停留在某一刻度，_电__流___越大，_安__培___力__就越大， _指__针__偏__角___就越大．
安培力大小的计算
1．安培力的计算方法
鲁科版选修(3-1)第一节《探究磁场对电流的作用》word教案
平和正兴学校2009－2010学年上学期
高二年级物理备课组教案主备人：朱兰图成员：领导：
（阻力矩与旋转角度成正比M/=Kθ），由于对给定的表头来说B、K、L、L/都
教师提问：该如何克服这个难题，让一个线圈沿一个方向一直转动下去？
学生思考回答：如上图，如果我们能在线圈转过与磁场方向垂直的位置后，如果改变线圈电流方向，线圈就可以沿一个方向一直运动下去。
老师：电刷与换向器的作用要注意什么呀？（
学生：电机运动的机械能不是凭空产生的，而是要靠消耗电能为前提的。
即电动机是将。
高二物理鲁科版选修3-1 6.1探究磁场对电流的作用 教案
6.1探究磁场对电流的作用一、教材分析安培力的方向和大小是重点，弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是难点。
安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。
对此学生常常混淆二、教学目标（一）知识与技能1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BIL sinθ。
2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
3、了解磁电式电流表的工作原理。
（二）过程与方法通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。
（三）情感、态度与价值观1、通过推导一般情况下安培力的公式F=BIL sinθ，使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。
2、通过了解磁电式电流表的工作原理，感受物理知识的相互联系。
三、教学重点难点教学重点安培力的大小计算和方向的判定。
教学难点用左手定则判定安培力的方向。
四、学情分析安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。
对此学生常常混淆五、教学方法实验观察法、逻辑推理法、讲解法六、课前准备1、学生的准备：认真预习课本及学案内容2、教师的准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案演示实验：蹄形磁铁多个、导线和开关、电源、铁架台、两条平行通电直导线七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标通过第二节的学习，我们已经初步了解磁场对通电导线的作用力。
安培在这方面的研究做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。
这节课我们对安培力作进一步的讨论。
（三）合作探究、精讲点播进行新课探究磁场对电流的作用（板书）我们已经了解到通电直导线垂直磁场方向放入磁场，它将受到磁场力的作用，这种力叫做安培力。
安培力的大小与哪些因素有关？根据实验可以得出：F=BIL当通电导线平行磁场方向放入磁场中，它所受的磁场力为零。
高中物理《探究磁场对电流的作用(1)》优质课教案、教学设计
《探究磁场对电流的作用》的教学设计壱、引入新课：教师活动：电磁轨道炮是一种远程、高能、多任务的武器，其射速可达当前海军的舰炮的3 倍.它是一种“以炮弹的成本达到导弹的射程” 的致命武器,与传统火炮相比电磁炮优势明显:炮弹速度非常大, 可以把弹丸加速到几十千米每秒的超高速, 而且射程可与导弹相媲美。
这样就大大缩短了炮弹飞行时间, 提高了对运动目标的命中精度和摧毁能力.其原理如图所示，把待发射的炮弹（导体）放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个载流导体在磁场力的作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去.如果想提高这种电磁炮的发射速度，理论上可以怎么办？二、新课展开(一)、安培力方向（1））提出问题：安培力的方向可能与谁有关？（2））猜想讨论：学生说出自己的想法（3））分析归类第一类猜想：安培力的方向可能与电流的方向有关系；第一类猜想：安培力的方向可能与磁场的方向有关系；（4））验证猜想：学生分组实验去验证。
（5））交流实验结果【分组实验1】学生分组实验:步骤: (1)、闭合电键后注意观察磁场中的导线向哪个方向运动，同时思考安培力的方向如何。
(2)、保证电流方向不变，改变磁场方向1800，通电后观察现象，判断安培力的方向。
(3)、磁场方向不变，把电流极性换一下。
通电后看安培力的方向。
仔细分析：安培力的方向与磁场方向有什么关系？安培力的方向与电流方向有什么关系？左手定则的内容: :教师引导学生分析得出结论: 安培力的方向和磁场方向、电流方向从学生兴趣情境中引入问题，比较符合高中学生认识过程能激发学生对物理情景的探究热情.学生分组实验经历探究过程，培养学生的动手能力、归纳能力和空间想象能力；让学生体验通过实验和归纳总结得出物理规律的过程与方法；在实验和讨论中培养学生的合作意识和创新精神。
先探究安培力的方向，后探究安培力大小，这样处理有一个优势：在分析安培力大小的影响因素时可用左手定则先判断出安培力的方向，磁场方向（上、下）电流方向（里、外）安培力方向有关系. 安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面. 引入左手定则:巩固训练1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向.可便于安培力大小的探究。
高中物理 第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 第1节 探究磁场对电流的作用自我小测 鲁科版选修3-1
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探究磁场对电流的作用夯基达标1.如下图所示,电流强度为I的一段通电直导线处于匀强磁场中,受到的安培力为F,图中正确表示I和F方向的是（ )2。
在下面各图中，标出通电导线ab所受的安培力方向.答案:（1）中F水平向左;(2)中F水平向右.3。
在赤道上空，沿东西水平放置一根直导线，通以由西向东的电流，则此导线所受的磁场的作用力的方向是______________________。
4.将长为1 m的导线ac从中点b折成如下图所示形状，放入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25 A的直流电，则整个导线所受安培力的大小为____________ N。
5.如下图所示，垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝0。
5 T，矩形金属架ABCD放于光滑绝缘的水平面上，AD＝0。
4 m,AD与BC之间接两弹簧.当线框中有2 A的电流时,弹簧被压缩，那么电流的方向是__________________，每只弹簧的弹力为__________________N.6.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它下端刚好跟杯中的水银面接触,并使它组成如下图所示的电路.当开并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。
第六章 磁场对电流和运动电荷的作用 第1节 探究磁场对电流的作用
第六章磁场对电流和运动电荷的作用第1节探究磁场对电流的作用【教材分析】本节内容不仅是与上章知识（磁场性质）的联系点，而且是学习电流表工作原理和推导洛伦兹力公式的基础，在教材中承上启下作用。
反映与电学知识、力学知识之间密切联系，是高中物理电磁学的重点部分。
安培力与哪些因素有关的科学探究是采用控制变量法探究物理基本规律的一节课，涵盖了科学探究的基本因素，让学生在认知过程中体验领悟科学探究的意义，掌握研究问题的科学方法。
学生在学习本章节之前，已经学习了磁场，知道了磁体和电流周围磁场的性质及特点，了解到磁体间的相互作用、电流周围存在着磁场以及电与磁之间有联系。
另外，学生通过高一物理“必修”课程的学习，经历了牛顿第二定律等实验探究过程，已经掌握了变量控制实验探究的一些科学研究方法，为本节的探究性学习做了铺垫。
由以上分析，本节课的教学目的不全是为了让学生知道磁场对电流的作用规律。
重点是让学生知道相关的规律和结论是怎样得到的；用什么样的科学方法和手段证明这些规律和结论是正确的。
让学生沿着前人探寻物理规律的足迹体会前人的科学思想和方法。
【教学目标】1.知识与技能（1）通过实验，认识到通电导线在磁场中受到力的作用，这种力就叫安培力。
（2）知道影响安培力大小和方向的因素；知道左手定则和安培力大小的计算公式。
（3）会用左手定则判断安培力的方向，能计算在匀强磁场中，当通电导线所受安培力的大小。
通过安培力了解磁感应强度的比值定义法。
2.过程与方法：（1）经历探究安培力与哪些因素有关的过程，以及如何确定安培力方向的探究过程。
认识科学探究的意义。
（2）体会控制变量法、等效替代法等思想方法。
（3）尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题如电机的转动和磁电式电表的原理。
3.情感态度价值观：(1）通过对电磁关系的学习，领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，热于探索自然界的奥秘。
（2）认识安培力的应用给我们的生活带来的影响。
《6.1 磁场对电流和运动电荷的作用》教案
第六章磁场对电流和运动电荷的作用第一节探究磁场对电流的作用一、引入新课安培力的定义师：经过上一章的学习，我们了解了奥斯特将导线平行放置在小磁针的上方，接上电源，小磁针会发生偏转。
师：这个实验说明了通电导线周围存在磁场，会对小磁针产生磁场力的作用。
既然通电导线周围存在磁场，磁场对小磁针有力的作用，那么磁场对通电导线是否也有力的作用？在此基础上法国物理学家安培开始对电与磁进行了深入的研究。
那现在我们用一段铝棒导线，放在光滑的导轨上，它就可以自由运动了，再用磁性更强的U型磁铁代替小磁针，在导轨的两端接上电源后，就有电流通过铝箔了。
请同学们认真观察通电后铝箔会不会运动。
生：铝箔运动了。
师：闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动，这说明磁场确实会对电流产生力的作用，改变了它的运动状态，我们把这种力称为安培力。
板书：安培力：磁场对电流的作用力。
师：如果安培力足够大，就可以在我们的生产生活中广泛应用，比如，引起了世界各国军事家们关注的电磁炮就是利用我们今天要学习的知识制成的一种先进动能杀伤武器。
与传统大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程。
因此，我们就有必要探究安培力的大小与哪些因素有关。
二、实验探究：安培力与哪些因素有关师：我们要研究的是磁场对电流的作用，请同学们猜想一下安培力的大小可能与哪些因素有关。
请这位同学回答一下。
生：I、l、B…（α）（α表示B和I的夹角，我们今天只研究α=90度的情况）师：很好，这种猜想是有根据的，由于安培力是磁场对电流的作用力，那它就可能与磁场的磁感应强度B和电流I都有关。
由于电流的载体是导线，所以还可能与导线的长度l有关。
那这里的l表示的是整根长度l还是在磁场中的长度L？（板书）生：在磁场中的长度L师：下面我们就来设计实验，探究安培力与I、L、B这三个量之间有没有关系？有什么关系？（板书：1、探究：F与I、L、B的关系）师：要用什么方法呢？生：控制变量法。
高中物理 6.1 探究磁场对电流的作用课件 鲁科版选修31
的磁感应强度为B，则AB所受的磁场力的大小为( C )
A．BIl
B．BIdcos θ
C．BId/sin θ
D．BIdsin θ
[思路探究] 安培力公式F＝
IlBsin θ中各符号的物理意义
是什么？
[解析]
由于导线与磁场方向垂直，而其有效长度
l＝sind
， θ
所以导线受的磁场力大小为 F＝IlB＝sIiBndθ，故选 C.
一、科学探究——安培力 1．安培力：物理学将磁场对__电__流__的作用力称为安培力． 2．影响安培力的因素 (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___； ②当其他因素不变，电流增大时，安培力__增__大_____； ③当其他因素不变，导体长度增大时，安培力____增__大____； ④安培力的方向由_磁__感__应__强__度__方__向__和_电__流__方__向__共同决定．
A．甲导线受力最大 C．丙导线受力最大
B．乙导线受力最大 D．三条导线受力一样大
解析：三条导线虽然实际长度不同，但是它们的两端点间的 距离相同，即其等效长度相同，所以导线的受力一样大．故 选D.
安培力方向的判断
1．安培力的方向 不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力的方向总是垂直
于磁场方向和电流方向所决定的平面，即总有F⊥I和 F⊥B.
第6章 磁场对电流和运动电荷的作用
第6章 磁场对电流和运动电荷的作用
第1节 探究磁场对电流的作用
第6章 磁场对电流和运动电荷的作用
学习目标 1.知道安培力及安培力大小的决定因素，会用公式F＝IlB计 算安培力． 2．会用左手定则判定安培力方向与磁场方向、电流方向之间 的关系． 3．知道电动机与磁电式电表是安培力的具体应用．
优化方案高中物理 第6章 磁场对电流和运动电荷的作用优化总结课件 鲁科选修31
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电场力与速度的夹角越来越小，动能不断增大，并增大的越来越快
洛伦兹力不做功，所以动能不变
如图所示，在虚线所示的宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使以初速度v0垂直于电场入射的某种正离子偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场，使该离子穿过磁场区域的偏转角度也为θ，则匀强磁场的磁感应强度大小为多少？
带电粒子在有界磁场中的运动问题 Nhomakorabea2．三个(圆心、半径、时间)关键确定 (1)圆心的确定：根据洛伦兹力F⊥v，画出粒子运动轨迹中任意两点(一般是入射点和出射点)的洛伦兹力F的方向，两延长线的交点即为圆心． (2)半径的确定：利用平面几何关系，如勾股定理、三角函数关系等，求出该圆的可能半径(或圆心角)．
3．极值问题 常借助半径R和速度v(或磁场B)之间的约束关系进行动态运动轨迹的分析，确定轨迹圆和边界的关系，找出临界点，求解极值．
如图所示，左右边界分别为PP′、QQ′的匀强磁场的宽度为d，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里．一个质量为m、所带电荷量为q的微观粒子，沿图示方向以速度v0垂直射入磁场．欲使粒子不能从边界QQ′射出，粒子入射速度v0的最大值可能是( )
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2018年高中物理第6章磁场对电流和运动电荷的作用第1节探究磁场对电流的作用随堂演练巩固提升鲁科版.doc
2018年高中物理第6章磁场对电流和运动电荷的作用第1节探究磁场对电流的作用随堂演练巩固提升鲁科版第1节探究磁场对电流的作用[随堂检测] 1．在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，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解析选A.赤道上空地磁场方向水平向北，由左手定则可确定该导线受到安培力方向竖直向上，A正确．2．2018·太原五中阶段性检测下图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度 B 和电流所受安培力F的方向，其中正确的是解析选A.伸开左手，四指指向电流方向，让磁感线垂直穿过手心，拇指指向为安培力方向，故A中的安培力方向竖直向上，B中的安培力为零，C中安培力方向竖直向下，D中安培力方向垂直纸面向外，故A正确．3．多选一根长为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，受到磁场力的大小可能是A．0.4 N B．0.2 N C．0.1 N D．0 N 解析选BCD.据安培力的定义，当磁感应强度B与通电电流I方向垂直时，磁场力有最大值为Fmax＝BIL＝0.520.2 N＝0.2 N；当两者方向平行时，磁场力有最小值为0；随着二者方向夹角的不同，磁场力大小可能在0.2 N 与0之间取值，故B、C、D正确．4．2018·河北石家庄辛集中学检测如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，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，当圆盘高速绕中心轴OO′转动时电流方向和转动方向如图所示．通电直导线所受磁场力的方向是A．竖直向上B．竖直向下C．水平向里D．水平向外解析选C.带电圆盘如题图所示转动时，形成逆时针方向的电流，根据右手螺旋定则可知，在圆盘上方形成的磁场方向竖直向上，根据左手定则，伸开左手，让四指指向和电流方向一致，磁感线穿过手心，则大拇指指向纸面内侧，因此安培力的方向水平向里，故A、B、D错误，C正确．5．如图所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m的平行导轨上放一质量为m＝0.3 kg的金属棒ab，通以从b→a、I＝3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止．求g＝10 m/s2 1匀强磁场磁感应强度的大小；2ab棒对导轨的压力大小．解析1金属棒ab中电流方向由b→a，它所受安培力方向水平向右，它还受竖直向下的重力，垂直斜面向上的支持力，三力合力为零，如图所示．沿斜面方向有mgsin 60°＝BILcos 60°得B＝＝T≈1.73 T. 2对导轨的压力为F′N＝FN ＝＝N＝6 N. 答案11.73 T 26 N [课时作业]一、单项选择题1．关于磁场对通电直导线的作用力安培力，下列说法不正确的是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A.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．2．有一段直导线长1 cm，通过5 A电流，把它置于磁场中某点时，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B不可能为A．1 T B．5 T C．2 T D．2.5 T 解析选A.因为安培力F＝IBlsin θ，所以B＝，当θ＝90°时，B＝2 T为最小磁场强度．3．如图所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成．当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是解析选B.要使炮弹加速，安培力应向右，由左手定则可知磁场方向应垂直纸面向外．4.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.为使悬线拉力为零，安培力的方向必须向上且增大才能与重力平衡，即合力为零，由左手定则可知，A、B、D错误，C正确．5．2018·湖北三市期末联考长为4L的直导线等分成四等份，折成如图所示的图形，其中的V形导线夹角为60°，整个图形置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，当在该导线中通以大小为I的电流时，该通电导线受到的安培力大小为A．BIL B．2BIL C．3BIL D．4BIL 解析选C.V形导线在磁场内有效长度为2Lsin 30°＝L，故该V形通电导线受到安培力大小为F＝BI·2Lsin 30°＝BIL，该整个通电导线受到的安培力大小为3BIL，故选C. 6．2018·河北定州中学高二周练通电导体棒水平放置在光滑绝缘斜面上，整个装置处在匀强磁场中，在以下四种情况中导体棒可能保持静止状态的是解析选D.A图中导体棒受重力、竖直向下的安培力、垂直斜面斜向上的支持力，由共点力平衡可知，A错误；B图中导体棒受重力、水平向左的安培力、垂直斜面斜向上的支持力，由共点力平衡可知，B 错误；C图中导体棒受重力、沿斜面向下的安培力、垂直斜面斜向上的支持力，由共点力平衡可知，C错误；D图中导体棒受重力、沿斜面向上的安培力、垂直斜面向上的支持力，由共点力平衡可知，D正确．二、多项选择题7．关于电流计以下说法正确的是A．指针稳定后，游丝形变产生的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的B．通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大C．在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场D．在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流大小有关，而与所处位置无关解析选ABD.游丝形变产生的阻力效果与安培力引起的动力效果平衡时，线圈停止转动，故从转动角度来看二力方向相反．电流计内磁场是均匀辐射磁场，在线圈转动的范围内，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，线圈所在各处的磁场大小相等方向不同，所以安培力大小与电流大小有关而与所处位置无关，电流越大，安培力越大，指针转过的角度越大，正确的选项为A、B、D，而C错误．8．2018·江苏泰州中学检测如图所示，在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验中，要使导体棒摆动的幅度增大，以下操作中可行的是A．增加磁铁的数量B．增大导体棒中的电流强度C．改变导体棒中的电流方向D．将磁铁更换成磁性较强的解析选ABD.增大安培力即可使导体棒摆动的幅度增大，根据安培力的公式F ＝BIL可知，增加磁铁的数量，在磁场中有效长度增加，安培力增加；增大导体棒中的电流强度，安培力增大；改变导体棒中的电流方向，只会改变安培力的方向，不会改变安培力的大小；将磁铁更换成磁性较强的，磁感应强度增强，安培力增大，综上所述选项C不可行．9．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，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是A．线框有两条边所受的安培力方向相同B．线框有两条边所受的安培力大小相同C．线框所受安培力的合力方向向左D．线框将绕MN转动解析选BC.通电矩形导线框abcd在无限长通电直导线形成的磁场中，受到磁场力的作用，对于ad边和bc边，所在的磁场相同，但电流方向相反，所以ad边、bc边受磁场力安培力大小相同，方向相反，即ad边和bc边受合力为零．而对于ab和cd两条边，由于在磁场中，离长直导线的位置不同，ab边近而且由左手定则判断受力向左，cd边远而且由左手定则判断受力向右，所以ab边、cd边受合力方向向左，故B、C选项正确．10. 2018·甘肃兰州一中高二期末如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度的方向和大小可能为A．z轴正方向，tan θ B．y轴正方向，C．z轴负方向，tan θ D．沿悬线向上，sin θ 解析选BC.对导线受力分析，画出平面图，其受到竖直向下的重力、沿悬线向上的拉力和安培力未画出，需要根据磁感应强度的方向而定，电流方向垂直于纸面向外．当磁感应强度B沿z轴正方向时，根据左手定则可知安培力沿y轴负方向，由力的平衡条件可知，此时导线不可能保持静止状态，故A错误；当磁感应强度B沿y轴正方向时，根据左手定则可知安培力沿z轴正方向，由力的平衡条件可知，此时悬线的拉力T为零，导线受重力和安培力，由力的平衡条件可知，二力等大反向，有BIL＝mg，磁感应强度B＝，故B正确；当磁感应强度B沿z轴负方向时，根据左手定则可知安培力沿y轴正方向，由力的平衡条件可知，此时安培力BIL＝mgtan θ，磁感应强度B＝，故C正确；当磁感应强度B沿悬线向上时，根据左手定则可知安培力垂直于悬线向下，与y轴负方向夹角为θ，由力的平衡条件可知，此时导线不可能保持静止状态，故D错误．三、非选择题11.质量为m的导体棒MN静止于宽度为L 的水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图所示，求MN 所受的支持力和摩擦力的大小．解析导体棒MN处于平衡状态，注意题中磁场方向与MN是垂直的，作出其侧视图，对MN进行受力分析，如图所示．由平衡条件有f＝Fsin θ，N＝Fcos θ＋mg，其中F＝ILB 解得N＝ILBcos θ＋mg，f ＝ILBs in θ. 答案ILBcos θ＋mg ILBsin θ 12. 2018·河北邯郸第一中学期末如图所示，在磁感应强度B＝1.0 T、方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成θ＝37°角的导电滑轨，滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab，已知接在滑轨中的电源电动势E＝12 V，内阻不计，ab杆长L＝0.5 m，质量m＝0.2 kg，杆与滑轨间的动摩擦因数μ＝0.1，滑轨与ab 杆的电阻忽略不计，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，求接在滑轨上的滑动变阻器R的阻值在什么范围内变化时，可使ab杆在滑轨上保持静止结果保留一位有效数字解析对金属杆受力分析，回路中的电流为I＝金属杆受到的安培力为F＝BIL 当摩擦力沿斜面向上，电流强度最小，电阻最大，由共点力平衡得mgsin 37°－f－Fcos 37°＝0 mgcos 37°＋Fsin 37°－FN ＝0 f＝μFN 联立解得Rmax＝5 Ω 当摩擦力沿斜面向下，电流强度最大，电阻最小，由共点力平衡得mgsin 37°＋f－Fcos 37°＝0 mgcos 37°＋Fsin 37°－FN＝0 f＝μFN 联立解得Rmin ＝3 Ω 故可变电阻在3～5 Ω范围内．答案3～5 Ω。
高中物理 第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 第1节 探究磁场对电流的作用学案 鲁科版选修31
第1节探究磁场对电流的作用1.磁场对电流的作用力称为安培力。
2．在匀强磁场中，当通电直导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力最大，等于磁感应强度B、电流I和导线长度l的乘积。
3．左手定则：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。
4．安培力让电动机转动、电流计发挥作用。
安培力1．概念磁场对电流的作用力。
2．科学探究：安培力与哪些因素有关(1)探究方法：控制变量法，且保持通电导线与磁感线垂直。
(2)探究过程：①在通电导线长度和电流不变的情况下，改变磁感应强度，探究磁感应强度的大小和方向对安培力的影响。
②在磁感应强度和通电导线在磁场中的长度不变的情况下，改变电流的大小和方向，探究电流的大小和方向对安培力的影响。
③在磁感应强度与电流的大小和方向不变的情况下，改变通电导线在磁场中的长度，探究通电导线在磁场中的长度对安培力的影响。
3．结论在匀强磁场中，通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小：F＝IlB。
4．判断安培力方向的方法——左手定则伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。
(如图6－1－1所示)图6－1－1[重点诠释]1．对安培力的认识(1)安培力的计算方法：当B与I垂直时，F＝IlB；当B与I成θ角时，F＝IlB sinθ；当B与I平行时，F＝0。
(2)公式F＝IlB和F＝IlB sinθ中的l指的是“有效长度”，如图6－1－2所示，弯曲导线的有效长度l等于连接两端点直线的长度，相应的电流沿l由始端流向末端。
图6－1－2(3)安培力公式适用于匀强磁场，或通电导线所处区域的磁感应强度的大小和方向相同。
2．安培力的方向(1)安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断安培力的具体方向。
高中物理 第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 第1节 探究磁场对电流的作用课前预习学案 鲁科版选修31
第1节探究磁场对电流的作用课前预习情景导入没有车轮的火车提起火车，人们马上就想到它巨龙似的车身，飞转着的车轮，风驰电掣般在铁路线上奔驰的雄姿.自从火车诞生以来，虽然它经历了从蒸汽机车、内燃机车，到电力机车几次重大的改革，但是火车的轮子总还没能改革掉.由于火车车轮和铁轨之间存在摩擦，因而限制了火车速度的提高.一般来说，当火车的运行速度达到350 km/h时，就再也无法提高了.怎样才能进一步提高火车的运行速度呢？从20世纪60年代起，人们开始研制一种没有轮子的火车——磁悬浮列车.这种列车是利用特殊装置使铁轨与列车呈同性磁极.由于同性磁极相互排斥，利用这个排斥力将车身托起，使车悬浮于铁轨之上约10厘米.另外再利用特殊装置产生一种能使列车前进的牵引力.当列车运行时，摩擦力就可减小到最小程度，大大提高列车的运行速度.图6-1-1当你把两个大蹄形磁铁的同名磁极相对然后靠拢时，你的手有何感觉？思考：磁悬浮列车为什么没有车轮？并能离开轨道飞驰？简答：磁悬浮列车与轨道都有很强的磁场，利用两个磁场之间的斥力，可以使列车与轨道之间存在一定的空隙，列车悬浮在轨道之上，减小了阻力，因此没有车轮，也可以高速行驶.知识预览1.磁场对_________的作用力叫安培力.答案：电流2.安培力方向：①左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并与手掌在一个平面内.让磁感线从掌心进入，_______指向电流的方向，那么，_______所指的方向即为通电导线在磁场中的受力方向；②安培力的特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于_______和_______所决定的平面.(注意：B和I可以有任意夹角)答案：四指拇指磁场方向电流方向3.安培力大小：①当导线与匀强磁场方向_______时，安培力最大为F＝BIL；②当导线与匀强磁场方向_______时，安培力最小为F＝0；③当导线与磁场方向斜交时，安培力介于_______和_______之间.答案：垂直平行BIL0。
高中物理第6章磁场对电流和运动电荷的作用第1节探究磁场对电流的作用随堂演练巩固提升鲁科版选修3-1
2018年高中物理第6章磁场对电流和运动电荷的作用第1节探究磁场对电流的作用随堂演练巩固提升鲁科版选修3-1编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018年高中物理第6章磁场对电流和运动电荷的作用第1节探究磁场对电流的作用随堂演练巩固提升鲁科版选修3-1）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第1节探究磁场对电流的作用[随堂检测］1．在赤道上空,水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，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解析：选A.赤道上空地磁场方向水平向北，由左手定则可确定该导线受到安培力方向竖直向上，A正确．2．(2018·太原五中阶段性检测)下图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度B和电流所受安培力F的方向，其中正确的是( )解析：选A.伸开左手，四指指向电流方向，让磁感线垂直穿过手心,拇指指向为安培力方向,故A中的安培力方向竖直向上,B中的安培力为零，C中安培力方向竖直向下，D中安培力方向垂直纸面向外，故A正确．3．(多选）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，受到磁场力的大小可能是( ）A．0.4 N B．0.2 NC．0。
1 N D．0 N解析：选BCD。
据安培力的定义,当磁感应强度B与通电电流I方向垂直时，磁场力有最大值为F max＝BIL＝0.5×2×0.2 N＝0。
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第1节探究磁场对电流的作用1.磁场对电流的作用力称为安培力。
2．在匀强磁场中，当通电直导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力最大，等于磁感应强度B、电流I和导线长度l的乘积。
3．左手定则：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。
4．安培力让电动机转动、电流计发挥作用。
一、安培力1．安培力磁场对电流的作用力。
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；②当其他因素不变，电流增大时，安培力增大；③当其他因素不变，导体长度增大时，安培力增大；④安培力的方向由磁场的方向和电流的方向共同决定。
3．安培力的大小和方向(1)大小：F＝IlB。
(2)公式的适用条件①通电导线与磁场方向垂直。
②匀强磁场或非匀强磁场中很短的导体。
(3)方向判断：左手定则。
如图611所示，伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。
图611二、安培力就在你身边1．电流表、电动机等都是安培力的应用。
2．电流计工作原理：(1)构造：如图612所示，圆柱形铁芯固定于蹄形磁铁两极间，铁芯外面套有缠绕着线圈并可转动的铝框，铝框的转轴上装有指针和游丝。
图612(2)原理：当被测电流通入线圈时，线圈受安培力作用而转动，线圈的转动使游丝扭转形变，产生阻碍线圈转动的力矩。
当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到平衡时，指针停留在某一刻度。
电流越大，安培力就越大，指针偏角就越大。
1．自主思考——判一判(1)通电导体在磁场中所受安培力为零，该处磁感应强度一定为零。
(×)(2)磁感应强度的方向与安培力的方向垂直。
(√)(3)通电导体在磁场中所受安培力F一定等于IlB。
(×)(4)左手定则可以判断安培力的方向，其四指为导线中电流的方向。
(√)(5)用磁电式电流表测量电流时，通电线圈的四条边都受到安培力的作用。
(×)2．合作探究——议一议(1)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？[提示] 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，只是磁感线不再垂直穿过手心。
(2)通电导线在磁场中一定受到磁场力吗？若导线不受磁场力作用是否可以判定该处无磁场呢？[提示] 当通电导线与磁场平行时不受磁场力，由此也可知，当导线不受磁场力作用时无法判定该处有无磁场。
(3)电流表的灵敏度与哪些因素有关？[提示] 在通入电流相同的情况下，指针偏转角度越大，灵敏度越高。
要提高磁电式电流表的灵敏度，就要在相同电流的情况下增大线圈所受的安培力，可以通过增加线圈匝数、增大磁铁的磁感应强度、增大线圈面积等方法实现。
安培力的大小与方向1．安培力的方向不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，即总有F⊥I和F⊥B。
(1)已知I、B的方向，可用左手定则唯一确定F的方向。
(2)已知F、B的方向，当导线的位置确定时，可唯一确定I的方向。
(3)已知F、I的方向，B的方向不能唯一确定。
2．安培力公式F＝IlB sin θ(1)当B与I垂直时，sin θ＝1，则F＝IlB，即安培力最大。
(2)当B与I平行时，F＝0，安培力最小。
(3)当B与I成θ角时，F＝IlB sin θ。
(4)此公式中的l指的是“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613)；相应的电流沿l由始端流向末端。
图613[典例] 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如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的方向如何？大小是多大？[解析] A图中，由左手定则可判断出导线所受力的方向为垂直纸面向外，因导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上，导线所受力大小为F＝BIL cos θ；B图中，由左手定则可判断出导线所受力的方向为垂直导线斜向左上方，因导线和磁场方向垂直，导线所受力大小为F＝BIL；C图中，由左手定则可判断出导线所受力的方向为垂直导线斜向左上方，因导线和磁场方向垂直，故导线所受力大小为F＝BIL；D图中，由左手定则可判断出导线所受力的方向为水平向右，导线所受力大小为F＝BIL。
[答案] 垂直纸面向外，BIL cos θ；垂直导线斜向左上方，BIL；垂直导线斜向左上方，BIL；水平向右，BIL(1)公式F＝IlB sin θ中θ是B和I方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。
(2)公式F＝IBl sin θ中的l sin θ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”。
(3)用公式计算安培力适用于电流处于匀强磁场中。
1.如图614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abcd所受到的磁场的作用力的合力为( )图614A．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：选A 导线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沿纸面向上，故选项A正确。
2．如图，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力的大小。
解析：题图A中导线长度在垂直于磁场方向上的分量为l cos α，所以F A＝BIl cos α；题图B中，导线的有效长度为2l，所以F B＝2BIl；题图C中，导线的有效长度为2R，所以F C＝2BIR；题图D中，线框闭合，有效长度为零，所以F D＝0。
答案：F A＝BIl cos α，F B＝2BIl，F C＝2BIR，F D＝0安培力作用下通电导体的运动不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动，在实际操作过程中，往往采用以下几种方法：电流元法把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来的等效也成立特殊位置法通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向结论法两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，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反作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向1.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合。
当两线圈通以如图615所示的电流时，从左向右看，则线圈L1将( )图615A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．向纸面内平动解析：选B 方法一：直线电流元分析法把线圈L1沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数直流电流元，电流元处在L2产生的磁场中，据安培定则可知各电流元所在处磁场向上。
由左手定则可得，上部电流元所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1顺时针转动。
方法二：等效分析法把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，通电后，小磁针的N 极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知L2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L1等效成小磁针后转动前，N极指向纸内，因此应由向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1顺时针转动。
方法三：利用结论法环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得L1的转动方向应是从左向右看线圈L1顺时针转动。
2.如图为616所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时( )图616A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用解析：选B 根据左手定则可判断出直导线所受安培力斜向右下方，电流与磁铁间的相互作用满足牛顿第三定律，则直导线对磁铁的作用力为斜向左上方，故磁铁对桌面的压力会减小，且受到向右的摩擦力作用，选项B正确。
3.如图617所示，把一通电直导线AB放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，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617解析：根据图甲所示的导线所处的特殊位置判断其转动情况，将导线AB从N、S极的中间O分成两段，AO、BO段所处的磁场方向如图所示。
由左手定则可得AO段受安培力的方向垂直纸面向外，BO段受安培力的方向垂直纸面向里，可见从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动。
再根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况。
如图乙所示，导线AB此时受安培力方向竖直向下，导线将向下运动。
所以，导线在转动的同时还要向下运动。
答案：从上向下看逆时针转动，同时向下运动安培力作用下的动力学问题[典例] 如图618所示，在倾角θ＝30°的斜面上固定一平行金属导轨，导轨间距离l＝0.25 m，两导轨间接有滑动变阻器R和电动势E＝12 V、内阻不计的电池。
垂直导轨放有一根质量m＝0.2 kg的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数μ＝36。