高考物理母题解读(九)磁场母题4安培力的应用
高考物理母题解读(九)磁场母题4安培力的应用
高考母题解读高考题千变万化，但万变不离其宗。
千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。
研究高考母题，掌握母题解法规律，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。
母题4、安培力的应用【解法归纳】安培力可以作为动力使用。
典例（2011新课标理综）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的安培力在作用而高速射出。
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【针对训练题精选解析】1.（2007年高考海南物理第15题）据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示。
炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。
开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。
设两导轨之间的距离w=0.10m，导轨长Ｌ＝5.0m，炮弹质量m=0.30kg。
导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。
可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为Ｂ＝2.0Ｔ，方向垂直于纸面向里。
若炮弹出口速度为v=2.0×103m/s，求通过导轨的电流I。
忽略摩擦力与重力的影响。
１．解析：在导轨通有电流Ｉ时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为Ｆ＝IwB ①设炮弹的加速度的大小为a，则有因而F=ma②炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而v2=2aL③联立①②③式得Bwlmv I 221 ④ 代入题给数据得：I=0.6×105A ⑤2.（2008四川延考区理综）图为一电流表的原理示意图。
质量为m 的均质细金属棒MN 的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连。
弹簧劲度系数为k 。
在矩形区域abcd 内有匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向外。
安培力的原理和应用
安培力的原理和应用1. 安培力的概述安培力是指在电流通过导线时，由于导线周围存在磁场而对导线产生的力。
安培力是电磁感应现象的一种表现，它是由安培定律所描述。
安培力在电磁学和电子工程中具有重要的应用。
2. 安培力的原理安培力的产生是基于安培定律，即当电流通过导线时，会在导线周围产生磁场，而这个磁场会在导线上产生一个力。
安培定律可以用数学公式表示为：$$ F = BIL \\sin(\\theta) $$其中，F是安培力的大小，B是磁场强度，I是电流强度，L是导线长度，θ是磁场与导线方向的夹角。
根据安培定律，当电流方向与磁场方向垂直时，安培力达到最大值；当电流方向与磁场方向平行时，安培力为零。
3. 安培力的应用3.1 电磁铁电磁铁是一种利用安培力原理制作的设备。
它由一个铁芯、绕线和电源组成。
当电流通过绕线时，会在铁芯上产生一个磁场，并因此产生安培力。
这样，电磁铁就可以吸引铁磁材料。
电磁铁广泛应用于工业、交通、医疗等领域，如起重机、磁悬浮列车和磁共振成像设备等。
3.2 电动机电动机是一种将电能转化为机械能的设备，其中就用到了安培力。
电动机的核心部件是绕组和磁场，当电流通过绕组时，会在磁场中产生安培力，从而实现电转机械运动。
电动机广泛应用于电力工业、交通运输、家电等领域，如电动汽车、洗衣机和电风扇等。
3.3 电子磁铁电子磁铁是一种小型的电磁铁，常用于科学实验和精密仪器中。
由于电子磁铁体积小、重量轻，并能够实现快速开关和控制，因此在一些特殊的应用中有广泛的需求。
电子磁铁的制造和使用，都离不开对安培力原理的深入理解。
3.4 磁悬浮磁悬浮是一种利用磁场和安培力原理实现的悬浮运动的技术。
通过利用安培力排斥或吸引的特性，可以使物体悬浮在磁场中，并实现无接触的运动。
磁悬浮技术被广泛应用于高速列车、悬浮摩托车和磁悬浮滚珠轴承等领域，提高了运行的稳定性和效率。
4. 总结安培力作为电磁感应现象的一种表现，在电子工程和电磁学中有广泛的应用。
高考物理母题解读(九)磁场母题3磁场对电流的作用
高考母题解读高考题千变万化，但万变不离其宗。
千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。
研究高考母题，掌握母题解法规律，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。
母题3、磁场对电流的作用【解法归纳】磁场对电流的作用叫做安培力，安培力大小F=BIL sinα，式中α是电流与磁场方向的夹角，L为导线的有效长度。
闭合通电线圈在匀强磁场中所受的安培力的矢量和为零。
两平行直导线通有同向电流时相互吸引，通有反向电流时相互排斥。
两平行通电直导线之间的作用力大小正比于电流大小。
对于放在磁场中的通电导线，分析受力时要考虑它受到的安培力。
若通电导线在安培力和其他力作用下处于平衡状态，则利用平衡条件列方程解之；典例：(2012·天津理综)如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通一由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ。
如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是A．棒中电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小【针对训练题精选解析】1.. （2012·海南物理）图中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。
下列说法正确的是若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动A．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动B．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动C．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，根2（2010上海物理）如图，长为2l 的直导线折成边长相等，夹角为60°的V 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B ，当在该导线中通以电流强度为I 的电流时，该V 形通电导线受到的安培力大小为 A ．0 B ．0.5BI l C ．BI l D ．2 BI l【解析】V 形通电导线的有效长度为2l sin30°=l ，所以该V形通电导线受到的安培力大小为BIl ，选项C 正确。
高中物理安培力专题讲解
磁场对通电导体的作用力要点一、对安培力的理解要点诠释：1．安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力，其作用点可等效在导体的几何中心．2．安培力的方向在解决有关磁场对电流的作用的问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力的方向时要注意以下三点：（1）安培力的方向总是既与磁场方向垂直，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．因此，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．（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和磁场所决定的平面，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．（3）注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系．安培力的方向与磁场安F 安的方向，由于B 只要穿过手心即可，则I （或B ）的方向不唯一．3．安培力的大小（1）计算公式：F BILsin =θ（2）对公式的理解：公式F BILsin =θ可理解为F (Bsin )IL =θ，此时Bsin θ为B 沿垂直I 方向上的分量，也可理解为F BI(Lsin )=θ，此时Lsin θ为L 沿垂直B 的方向上的投影长度，也叫“有效长度”，公式中的θ是B 和I 方向问的夹角．注意：①若导线是弯曲的，此时公式F BILsin =θ中的L 并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”．它等于连接导线两端点直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端．②安培力公式一般用于匀强磁场．在非匀强磁场中很短的导体也可使用，此时B 的大小和方向与导体所在处的B 的大小和方向相同．若在非匀强磁场中，导体较长，可将导体分成若干小段，求出各段受到的磁场力，然后求合力．要点三、电流表的工作原理、灵敏度及特点要点诠释：1．电流表的工作原理：（1）均匀辐向磁场蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的（如图所示），不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行．线圈所处的磁感应强度的大小都相同．类型一、安培力方向的判断例1（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【答案】 ABD【解析】 本题主要考查两个方面知识：电流的磁场和左手定则．要求直杆MN 垂直纸面向外运动，把直杆所在处的磁场方向和直杆中电流画出来，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．【变式】（多选）在匀强磁场B 的区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放置一根长为L ，质量为m 的导线，当通以如图所示方向的电流后，导线恰能保持静止，则磁感应强度B 满足（ ）A ．sin ,=mgB IL α方向垂直斜面向上 B ．sin =mg B ILα，方向垂直斜面向下 C ．tan =mg B ILα，方向垂直向下 D ．=mg B IL，方向水平向左 【答案】BCD类型二、安培力大小的计算例2、如图所示，导线abc 为垂直折线，其中电流为I ，ab=bc=L ，导线所在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场的磁感应强度为B ，求导线abc 所受安培力的大小和方向．【答案】 2ILB 方向沿abc ∠的角平分线向上【解析】 方法一：ab 段所受的安培力大小ab F ILB =，方向向右，bc 段所受的安培力大小bc F ILB =，方向向上，所以该导线所受安培力为这两个力的合力，如图所示，2F ILB =，方向沿abc ∠的角平分线向上．方法二：把导线abc 等效成直导线ac ，则等效长度2ac L =，故安培力22F BI L ILB =⋅=，方向垂直于ac ，即沿abc ∠的角平分线向上．【变式】（多选）在物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流要求是（ ）A ．将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力F 、导线长度L 、通电电流强度I ，应用公式B =F /IL ，即可测得磁感强度BB ．检验电流电流强度不宜太大C ．利用检验电流，运用公式B=F/IL,只能应用于匀强磁场D ．只要满足长度L 很短、电流强度I 很小， 将其垂直放入磁场的条件，公式B =F /IL 对任何磁场都适用【答案】BD类型三、 判断安培力作用下物体的运动方向例3、（2015 平度市期末）如图甲所示，蹄形磁体用悬线悬于O 点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况是（ ）．A ．静止不动B ．向纸外平动C ．N 极向纸外，S 级向纸内转动D ．N 极向纸内，S 级向纸外转动【答案】 C【解析】假设磁体不动，导线运动，则有：由图可知，通电导线左边的磁场斜向下，而右边的磁场斜向上，那么，根据如图所示的导线所在处的特殊位置判断其转动情况．将导线从N 、S 极的中间分成两段，，由左手定则可得左边一小段受安培力的方向垂直纸面向里，右边一小段受安培力的方向垂直纸面向外，从上向下看，导线沿顺时针方向转动．再根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况．导线此时受安培力方向竖直向上，导线将向上运动． 所以导线的运动情况为： 顺时针转动的同时还要向上运动．如今导线不动，磁体运动，根据相对运动，则有磁体逆时针转动（从上向下看），即N 极向纸外转动，S 极向纸内转动，故C 正确，ABD 错误，故选C【变式】如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其中央上方固定一根导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（ ）A ．磁铁对桌面的压力减小，不受桌面的摩擦力B ．磁铁对桌面的压力减小，受到桌面的摩擦力C ．磁铁对桌面的压力增大，不受桌面的摩擦力D ．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面的摩擦力【答案】A【解析】 如图所示，画出一条通过电流I 处的磁感线，电流I 处的磁场方向水平向左，由左手定则知电流I 受安培力方向竖直向上．根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大．由于磁铁没有相对于桌面的运动趋势，故桌面对磁铁无摩擦力作用．类型四、 磁电式电流表例4、 如图所示甲是磁电式电流表的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是（ ）①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩方向与线圈受到的磁力矩方向是相反的②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关A ．①②B ．③④C ．①②④D ．①②③④【答案】 C【解析】 当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故①正确．磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故③错误，④正确．电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正确．综合上述，选项C 正确．类型五、安培力与电路知识、物体平衡的综合应用例5、（2015 东城区三模）如图所示，足够长的光滑金属导轨与水平面的夹角为θ，两导轨间距为L ，在导轨上端接入电源和滑动变阻器，电源电动势为E ，内阻为r 。
高三物理安培力知识点总结
高三物理安培力知识点总结安培力是物理学中一个非常重要的概念，特别是在电磁学领域。
它描述了电流通过导线时所产生的力，是我们理解电路和电磁现象的基础。
下面将对高三物理中涉及到的安培力相关的知识点进行总结。
一、安培力的定义安培力是指电流通过导线时所产生的力。
当电流通过导线时，导线中的电子会受到磁场力的作用而产生一个力，这个力即为安培力。
安培力的方向可以根据右手螺旋定则来确定。
二、安培力的计算公式安培力的计算公式为：F = BILsinθ其中，F为安培力的大小，B为磁感应强度，I为电流的大小，L为导线的长度，θ为电流与磁感应强度之间的夹角。
三、安培力的方向根据右手螺旋定则，可以确定安培力的方向。
将右手握住导线，拇指指向电流的方向，其余四指指向磁感应强度的方向，拇指的方向即为安培力的方向。
四、安培力的性质1. 安培力与电流的大小成正比：当电流大小增加时，安培力也会增大。
2. 安培力与磁感应强度的大小成正比：当磁感应强度增大时，安培力也会增大。
3. 安培力与导线长度的大小成正比：当导线长度增加时，安培力也会增大。
4. 安培力与电流与磁感应强度之间的夹角的正弦值成正比：当夹角增大时，安培力会减小。
五、安培力的应用1. 电磁铁：电磁铁是利用安培力的作用原理制造的一种器件。
通电后，导线中的电流会产生安培力，使得铁芯上的铁磁体磁化，从而形成一个强大的磁场。
2. 电动机：电动机的运行原理也是基于安培力的作用。
电流通过线圈时，产生的安培力与磁场相互作用，导致线圈旋转。
3. 电磁感应：安培力也与电磁感应现象密切相关。
当导线与磁场相互运动时，导线中会产生感应电流，从而产生安培力。
通过对高三物理中的安培力知识点的总结，我们可以更好地理解安培力的概念、计算方法以及应用。
在解决与电流、磁场、电磁感应相关的问题时，我们可以运用安培力的知识，从而更好地理解和分析现象。
高中物理新选修课件安培力的应用
安培力的大小可以通过公式F=BIL来计算，其中F为安培力，B为磁感应强度，I为电流强 度，L为导线在磁场中的有效长度。
安培力方向
安培力的方向可以用左手定则来判断，即伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都 与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的 方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
03
动生和感生电动势的计算方法
根据法拉第电磁感应定律和洛伦兹力公式，可以推导出动生和感生电动
势的计算公式，从而计算出相应的电动势大小。
03
安培力在磁场中运动规律
洛伦兹力与霍尔效应
洛伦兹力
运动电荷在磁场中所受到的力，其方向垂直于磁场方向和电 荷运动方向所构成的平面，遵循左手定则。
霍尔效应
当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直 于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两 端产生电势差。
通过测量磁通量的变化率，可以计算出感应电动势的大小，从而了解电磁感应现 象的本质和规律。
动生和感生电动势计算
01 02
动生电动势
当导体在磁场中运动时，会在导体中产生动生电动势。动生电动势的大 小与导体的运动速度、磁场的磁感应强度以及导体与磁场的相对角度有 关。
感生电动势
当磁场发生变化时，会在导体中产生感生电动势。感生电动势的大小与 磁通量的变化率有关。
VS
无线电波接收
通过天线接收空中的电磁波，并将其转换 为高频电流。接收过程中的关键元件包括 接收器、解调器和放大器等。通过解调器 将高频信号还原为原始信号，实现信息的 接收和识别。
05
实验：测量安培力大小和方向
实验目的和器材准备
实验目的
浅探安培力的理解和应用
当 安 培 力 F 等 于 重 力 mg 沿
斜面 方 向 的 分 力 mgs
i
nθ,且 磁 感 应 强 度 B
的方向与电 流I 的 方 向 垂 直 时,磁 感 应 强 度
解得 B =
B 的值最小。根据 BIL=mgs
i
nθ,
mgs
i
nθ
。根据左手定则可知,
磁感 应 强 度 B
IL
的方向垂直于斜面向上。
识,通 过 分 析 判 断 这 个 合 理 的 表 达 式
是(
kQ
A.
E1 =
2
4R
kQ
C.
E3 <
2
4R
图6
kQ
B.
E2 >
2
4R
kQ
D.
E4 >
2
4R
3.如 图 7 所 示,一 个
内、
外半径分别为 R1 和 R2
取 环 面 中 心 O 为 原 点,以
30
A.
E =2π
k
q
B.
E =2π
k
q
C.
E =2π
F2 之 间,且 包 括 F2
的 方 向,而 不 包 括 F1 的 方
向。根 据 左 手 定 则 可 知,外
框架处于磁感应强度为 B
图4
加匀强磁 场 的 磁 感 应 强 度 B 需 限 定 在 图 中
且包括 B2 的 方 向,
而 不 包 括 B1
B1 、
B2 之间,
的方 向,因 此 外 加 匀 强 磁 场 的 方 向 与 x 轴 正
例 4
图6
架 平 面 垂 直,长 度 为 L 的
【高中物理】高考重点安培力的理解和应用汇总,务必掌握
【高中物理】高考重点安培力的理解和应用汇总，务必掌握！通电导线在磁场中受到的力安培力通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
安培力的方向左手定则：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平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
平行的通电导线之间的相互作用两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。
结论：同向电流相互吸引；反向电流相互排斥。
安培力的大小通电导线与磁场垂直：在匀强磁场中，当通电直导线与磁场方向垂直时，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。
F=BIL通电导线与磁场平行：F=0当通电导线与磁场不垂直也不平行，夹角为θF=BILsinθθ表示磁场方向与电流方向间的夹角解析：把磁感应强度B分解为两个分量与导线垂直的分量：B⊥=Bsinθ，对导线有力的作用F=BILsinθ另一分量与导线平行B∥=Bcosθ，对导线没有有力的作用有效长度安培力的大小计算公式中，L是指有效长度，不是导线的实际长度。
当导线与磁场垂直的时候，连接导线两端的直线就等于有效长度。
相应的电流从始端流向末端。
磁电式电流表原理安培力与电流之间的关系构造磁铁线圈螺旋弹簧指针软铁极靴特点两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，使线圈平面都与磁场方向平行，从而使表盘刻度均匀。
工作原理线圈在磁场中的受力示意图当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，由左手定则知，线圈左右两边所受到的安培力的方向相反。
于是架在轴上的线圈就要转动，通过转轴收紧螺旋弹簧使其变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。
所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。
线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变。
所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。
优点灵敏度高，可以测很微弱的电流缺点线圈的导线很细，允许通过的电流很弱。
安培力的应用原理
安培力的应用原理安培力的定义安培力（Ampere’s Force）是指当电流通过一段导体时，在该导体周围会产生一个磁场，产生磁场的导线受到的力称为安培力。
安培力是磁场与电流之间的相互作用力，是电动力学的基本原理之一。
安培力的公式安培力的大小可以通过安培力的公式计算：F = BIL其中，F为安培力的大小，B为磁场的强度，I为电流的大小，L为导线的长度。
安培力的方向安培力的方向可以通过安培力的左手定则来确定：1.伸直左手，让四指指向电流的方向。
2.弯曲的大拇指所指的方向就是安培力的方向。
安培力的应用安培力在许多领域都有重要的应用，下面列举了一些常见的应用：1.电磁铁：电磁铁是应用安培力的一种常见设备，通过通电产生磁场，从而产生安培力，将铁磁物质吸附在电磁铁上。
这种原理在电梯的开关、磁选机等设备中得到了广泛应用。
2.电动机：电动机是应用安培力的另一种常见设备。
电动机内部的线圈通电后，产生磁场，与磁场相互作用的力驱动电动机运转。
电动机广泛应用于交通工具、工厂生产线、家用电器等领域。
3.线圈式电流表：线圈式电流表利用安培力的作用原理，通过线圈产生磁场，测量通过导线的电流大小。
线圈式电流表通常用于电路的测试和故障排除。
4.电动磁铁：电动磁铁是一种能够通过通电自身成为电磁的装置，利用了安培力的作用原理。
它可以用于吸附、分选和输送金属物品。
5.电磁振荡器：电磁振荡器是应用安培力的一种实验装置，通过改变电流大小和方向，可以使振荡子受到安培力的作用，产生振荡。
安培力的实验为了观察和验证安培力的作用原理，可以进行以下实验：1.安培力的方向实验：将一根直导线通电，然后在导线附近悬挂一根杆状磁铁。
观察磁铁的运动方向，验证安培力的方向。
2.安培力的大小实验：利用直导线和磁场强度计，测量不同电流下的安培力大小，绘制安培力与电流关系的曲线。
小结安培力是电流通过导线时产生的磁场与导线相互作用的力，其大小和方向可以通过安培力的公式和左手定则来确定。
安培力原理的应用
安培力原理的应用1. 什么是安培力原理？安培力原理是指通过电流在导线中产生的磁场对其他导体或磁体产生力的现象。
根据安培力原理，当电流通过导线时，会在其周围产生一个磁场，而这个磁场会对其他导体或磁体产生力。
2. 安培力原理的应用安培力原理在日常生活和工业领域中得到了广泛的应用，下面列举了一些常见的应用：•电动机：电动机是利用安培力原理工作的设备之一。
通过在导线中通过电流，产生磁场，在磁场中放置一个导体，则导体会受到施加在它上面的力，从而产生运动，实现电能转换为机械能。
•电磁铁：电磁铁是一种利用安培力原理制作的设备。
通过在铁芯上绕制导线，并通过电流，产生强磁场，以实现对铁制物体的吸附和释放，常用于起重吊运、电磁锁等方面。
•变压器：变压器是利用安培力原理来实现电能转换和调节的设备。
通过在一个闭合的铁芯上绕制两个相互绝缘的导线圈，通过其中一组导线圈中的电流产生磁场，从而在另一组导线圈中诱发电流，实现电能的转换和调节。
•磁悬浮列车：磁悬浮列车是一种利用安培力原理来实现悬浮和推进的交通工具。
通过在轨道上设置电磁线圈，产生磁场，使列车悬浮在轨道上。
同时，在列车下方的导轨上放置导体，通过电流产生的磁场相互排斥，实现列车的推进和驱动。
3. 安培力的计算公式安培力的大小可以使用以下公式来计算：\[ F = BIL \]其中，F表示安培力的大小，B表示磁场的强度，I表示通过导线的电流，L表示导线的长度。
根据这个计算公式，可以得出以下结论：•当磁场的强度增加时，安培力的大小也会增加。
•当通过导线的电流增大时，安培力的大小也会增加。
•当导线的长度增加时，安培力的大小也会增加。
4. 安培力的应用案例4.1 电磁铁的应用电磁铁是一种非常常见的应用安培力原理的设备。
它由一个铁芯和绕制在铁芯上的导线组成。
当电流通过导线时，产生的磁场使得铁芯具有磁性，从而可以实现对铁质物体的吸附。
电磁铁广泛应用于起重吊运、电磁锁、电磁制动等方面。
磁场中的安培力
磁场中的安培力
磁场中的安培力是物理学中一个重要的概念，它描述了电流在磁场中所受到的
力的作用。
安培力是由法国物理学家安培发现的，他的研究使得人们对电磁现象有了更深入的理解。
安培力是什么？
安培力是指电流在磁场中所受的力的大小和方向。
在一个磁场中，通过有电流
的导体会受到安培力的作用，这个力的方向和大小取决于电流的方向和磁场的方向。
如果电流方向和磁场方向相同，安培力将是吸引的；如果电流方向和磁场方向相反，安培力将是斥力的。
安培力的公式
安培力的大小可以用以下公式来计算：
\[ F = BIL \sin(\theta) \]
其中，\( F \) 是安培力的大小，\( B \) 是磁场的磁感应强度，\( I \) 是电流的
大小，\( L \) 是电流元素在磁场中的长度，\( \theta \) 是磁场和电流方向之间的
夹角。
安培力的应用
安培力在许多领域有着广泛的应用。
举例来说，在电动机中，通过控制电流和
磁场的方向，可以产生一个旋转的安培力，从而驱动电动机的运转。
在电磁铁中，安培力可以用来吸附金属物体，实现吸附和释放的功能。
此外，安培力还在发电机、变压器等电气设备中起着重要作用。
结论
磁场中的安培力是电流在磁场中受到的力的表现形式，它的大小和方向取决于
电流和磁场的相互作用。
安培力的发现和应用推动了电磁学的发展，为现代科学技术的进步做出了重要贡献。
通过深入研究安培力的原理和应用，我们可以更好地理解电磁现象的发生和而知识。
安培力的计算与应用课件
导电圆环所受安培力的大小为2BIR D．导
电圆环所受安培力的大小为2πBIRsin θ
15
【典例精析】 【多选】光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、
电动势为E的电源相连，右端与半径为L＝20 cm的两段光滑圆弧导轨相接，一根
质量m＝60 g、电阻R＝1 Ω、长为L的导体棒ab，用长也为L的绝缘细线悬挂，如
高考物理之磁场大专题
第2讲 安培力的计算与应用
课时1：结论技巧梳理
1
知识梳理 安培力的计算公式：F＝BIL
I θ
B
2
B θ
3
L为有效长度：
4
易错模型：
5
安培力作用下的受力图具有立体性： 画正视图或侧视图
θ
6
7
安培力作做功特点和本质：
1 安培力做功与路径有关，这是与重力、电场力不同 的地方．
第2讲 安培力的计算与应用
课时2：题型典例讲解
海明物理 10
A
11
C
12
【典例精析】如图所示，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直
磁场放置，将AB两点接入电压恒定的电源两端，通电时电阻丝AB段受到的
安培力为F，则此时三根电阻丝受到的合安培力大小为( B )
A．F B．1.5F
C．2F
D．3F
图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T，当闭合开关S后，
导体棒沿圆弧导轨摆动，摆到最大高度时，细线与竖直方向成θ＝53°角，摆动过
程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态，导轨电阻不计，忽略导体
棒产生的反电动势，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g＝10 m/s2，则(
高中物理知识点安培力
高中物理知识点——安培力在学习物理的过程中，我们会接触到许多重要的概念和定律。
其中，安培力是一个非常重要的概念，它被广泛应用于电磁学和电路中。
本文将带您深入了解高中物理中的安培力，包括定义、公式及其应用。
一、安培力的定义：安培力是由电荷在磁场中受到的力，它是由法国科学家安培发现的，被命名为安培力。
安培力的方向垂直于电荷的速度和磁场的方向。
二、安培力的公式：安培力的表达式由以下公式给出：F = q * v * B * sinθ其中，F表示安培力，q是电荷的大小，v是电荷的速度，B是磁场的大小，θ是电荷速度与磁场之间的夹角。
三、安培力的应用：1. 电磁感应：根据法拉第电磁感应定律，当一个导体在磁场中运动时，会感受到安培力的作用。
这个现象在发电机和电动机中得到广泛应用。
2. 电子运动：在电子运动过程中，如果电子在磁场中运动，会受到安培力的作用，这被称为霍尔效应。
霍尔效应可以用于测量磁场的强度和方向。
3. 轨道运动：当一个带电粒子在磁场中做轨道运动时，安培力可以改变粒子的轨道半径，这就是电子在磁场中的轨道运动。
它被应用于电子加速器和质谱仪等领域。
4. 电子束偏转：在电视和显示器中，电子通过被聚焦和偏转来形成图像。
安培力被用来控制电子束的偏转，以实现图像的显示。
5. 磁浮列车：磁浮列车是一种利用磁悬浮技术运行的交通工具。
在磁浮列车中，由于磁场的作用力，车厢将悬浮在轨道上，减小了与轨道的摩擦力，使得列车能够以较高的速度运行。
总结：安培力是在电荷运动中受到的力，它在物理学的许多领域中得到了广泛应用。
了解安培力的定义、公式和应用可以帮助我们更好地理解电磁学和电路的原理，并能够应用于实际问题的计算和解决。
它为我们探索电子运动、电磁感应等现象提供了基础。
更深入地研究和理解安培力的原理将使我们在物理学和电子学的学习和实践中更加熟练和灵活。
高中物理选择性必修件安培力的应用
02
安培力在电磁感应中作用
感应电流产生条件与方向判断
感应电流产生条件
当穿过闭合电路的磁通量发生变化时 ，闭合电路中就会产生感应电流。
感应电流方向判断
感应电流的方向遵循楞次定律，即感 应电流的磁场总是阻碍引起感应电流 的磁通量的变化。具体判断方法可使 用右手定则或楞次定律的推广形式。
洛伦兹力与安培力关系探讨
相关领域前沿动态介绍
超导材料研究
超导材料在低温下具有零电阻特 性，可应用于超导磁体等领域，
提高磁场的强度和稳定性。
磁悬浮列车技术
磁悬浮列车利用磁场排斥力使列车 悬浮于轨道之上，具有高速、低噪 音、低能耗等优点。
无线充电技术
无线充电技术利用磁场耦合原理实 现电能传输，具有便捷、安全等优 点，已广泛应用于手机、电动汽车 等领域。
变压器原理
变压器利用电磁感应原理，通过原、副边绕组的匝数比实现电压的升降变换。
参数设置
变压器的参数设置包括原、副边电压、电流、匝数比、额定功率等。根据实际需求选择合 适的参数，以满足电路中的电压、电流和功率需求。
效率评估
变压器的效率是指输出功率与输入功率之比。高效率的变压器能够减少能量损耗，提高能 源利用效率。效率评估可通过测量输入、输出功率和计算损耗来进行。
高中物理选择性必修件安培 力的应用
汇报人：XX
汇报时间：20XX-01-19
目录
• 安培力基本概念与性质 • 安培力在电磁感应中作用 • 安培力在磁场中运动规律
目录
• 安培力在电磁技术中应用 • 实验探究：测量安培力大小 • 总结回顾与拓展延伸
01
安培力基本概念与性质
安培力定义及方向判断
安培力定义
通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
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高考母题解读
高考题千变万化，但万变不离其宗。
千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。
研究高考母题，掌握母题解法规律，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。
母题4、安培力的应用
【解法归纳】安培力可以作为动力使用。
典例（2011新课标理综）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的安培力在作用而高速射出。
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
【针对训练题精选解析】
1.（2007年高考海南物理第15题）据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示。
炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。
开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。
设两导轨之间的距离w=0.10m，导轨长Ｌ＝5.0m，炮弹质量m=0.30kg。
导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。
可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为Ｂ＝
2.0Ｔ，方向垂直于纸面向里。
若炮弹出口速度为v=2.0×103m/s，求通过导轨的电流I。
忽略摩擦力与重力的影响。
１．解析：在导轨通有电流Ｉ时，炮弹作为导体受到磁场施加
的安培力为
Ｆ＝IwB ①
设炮弹的加速度的大小为a，则有因而
F=ma②
炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而
v2=2aL③
联立①②③式得
Bwl
mv I 221 ④ 代入题给数据得：I=0.6×105
A ⑤
2.（2008四川延考区理综）
图为一电流表的原理示意图。
质量为m 的均质细金属棒MN 的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连。
弹簧劲度系数为k 。
在矩形区域abcd 内有匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向外。
与MN 的右端N 连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN 的长度大于ab 。
当MN 中没有电流通过且处于平衡状
态时，MN 与矩形区域的cd 边重合；当MN 中有电流
通过时，指针示数可表示电流强度。
（1） 当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？（重
力加速度为g ）
（2） 若要电流表正常工作，MN 的哪一端应与电
源正极相接？ （3）若k=0.2N/m ，ab =0.2m ，bc =0.050m ，B=0.20T ，
此电流表的量程是多少？（不计通电时电流产生的磁场的作用）
（4）若将量程扩大2倍，磁感应强度变为多大？
3（2005·北京理综）下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。
两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块（即实验用弹丸）。
滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。
电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。
滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。
在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可
以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B=kI ，比例常量k=2.5×10
－6T/A 。
已知两导轨内侧间距l=1.5cm，滑块的质量m=30g，滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速度v=3.0km/s（此过程视为匀加速运动）。
（1）求发射过程中电源提供的电流强度。
（2）若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大？
（3）若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度为s'。
设砂箱质量为M，滑块质量为m，不计砂箱与水平面之间的摩擦。
求滑块对砂箱平均冲击力的表达式。
4．（2010高考浙江理综）.如图7所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度为L1，垂直纸面的宽度为L2。
在膜的下端（图中A处）挂有一平行于转轴，质量为m，
长为L2的导体棒使膜成平面。
在膜下方水平放置一足够大
的太阳能光电池板，能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能，并将光能转化成电能。
光电池板可等效为一个电池，输出电压恒定为U ，输出电流正比于光电池板接收到的光能（设垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定）。
导体棒处在方向竖直向上的匀强磁场B 中，并与光电池构成回路，流经导体棒的电流垂直纸面向外（注：光电池与导体棒直接相连，连接导线未画出）。
（1）现有一束平行光水平入射，当反射膜与竖直方向成θ =
60°时，导体棒处于受力平衡状态，求此时电流强度的大小和光电池的输出功率。
（2）当θ变成45°时，通过调整电路使导体棒保持平衡，光电池除维持导体棒平衡外，还能输出多少额外电功率？ 可提供的额外功率为P 额外= I 额外U 6-1)U 2
mg BL 。
【点评】此题重点考查安培力、静力平衡与电池功率等知识点。
解答此题的易错点主要有：一是分析受力时选错研究对象，导致把导体棒的受力平衡物体误认为是轻质柔软反射膜的力矩平衡问题；二是把光电池板接收到的光能错误认为正比于照射到光电池板上光的面积；三是不能利用几何关系得出θ=45°和θ=60°时光电池输出功率的关系。
5．（2012浙江十二校高考联盟联考）风力发电是目前可再生
能源中技术比较成熟，具有规模化开发条件和商业发展前景的
发电技术。
小型独立风力发电系统一般不并网发电，只能独立
使用，单台装机容量通常不超过10kW。
它的构成为：风力发
电机+充电器+数字逆变器。
风力发电机由机头、转体、尾翼、
叶片组成。
叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶
片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵
活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，
定子是绕组切割磁感线产生电能。
因风量不稳定，故小型风力
发电机输出的是13－25V变化的交流电，须经充电器整流再对
蓄电池充电，使风力发电机的产生的电能变成化学能，最后经逆变
处理后供给用户使用。
某学习小组对一小型风力发电机进行测定风
速实验：将一铜棒与风力发电系统的输出端构成回路（注：风力发
电机与铜棒直接相连，连接导线末画出）如图所示。
铜棒ab长为
0.5m，质量0.2kg，两端用轻铜线相连。
整个装置处在竖直向上的
匀强磁场中，磁感应强度B=2T. 当有风速4m/s吹向风叶，铜棒与
竖直方向成37°角且偏向纸内的位置时，铜棒处于受力平衡状态。
（1）此时铜棒中通过的电流大小与方向。
（2）如风力发电机能把风能的30%转化为发电机的机械能，发电系统的效率为50%（其他能量损失一概不计），已知此小型风力发电系统输出电压恒定为24V，问当铜棒与竖直方向成53°角平衡时风速为多少m/s?（g取10m/s2，ρ空气=1.29kg/m3,sin37°=0.6,cos37°=0.8 ）
(2)Pt=
2
1
mv2·η1·η2
P=UI
m=ρSvt，
I=mg tanθ/BL
由上述各式可得出tanθ∝v3
当风速v1=4m/s，θ1=37°，
当θ2=53°，风速为v=3
o
o
37
tan
53
tan
·v1=4·3
9
16
m/s。
6. （2012·上海物理）载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=kI/r，式中常量k>0，I为电流强度，r为距导线的即离。
在水平长直导线MN正下方，矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂，如图所示。
开始时MN内不通电流，此时两细线内的张力均为T0。
当MN通以强度为
I1的电流时，两细线内的张力均减小为T1：当MN内
的电流强度变为I2时，两细线的张力均大于T0。
（1）分别指出强度为I1、I2的电流的方向；
b
a
370
（2）求MN分别通以强度为I1和I2电流时，线框受到的安培力F1与F2大小之比；
（3）当MN内的电流强度为I3时两细线恰好断裂，在此瞬间线圈的加速度大小为a，求I3。