习题课安培力的应用—新教材人教版高中物理选择性必修第二册课件
合集下载
新教材 人教版高中物理选择性必修第二册 第一章 安培力与洛伦兹力 精品教学课件
【解析】选D。当P中通以方向向外的电流时,由安培定则可判断出长直导线P产 生的磁场在ab处沿纸面向下,在cd处沿纸面向上,由左手定则可判断出ab所受的 安培力方向垂直纸面向外,cd所受的安培力方向垂直纸面向里,从上往下看,导线 框将逆时针转动,D正确。
I 2
,导体
棒MN受到的安培力大小F=ILB、方向竖直向上。ML、LN两导体棒受到安培力的
合力大小为 I LB=0.5F,方向竖直向上。线框LMN受到的安培力的大小为
2
F+0.5F=1.5F,方向竖直向上,故选B。
【素养训练】
1.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,则棒MN所受安培力大小
(1)电路中电流强度I是多大? (2)金属棒MN受到的安培力F是多大? (3)金属棒MN的质量m是多少?
【解析】(1)根据闭合电路欧姆定律可知: I= E A6=5 A;
R r 0.8 0.4
(2)根据安培力公式可知安培力大小为: F=BIL=1.0×5×0.20 N=1 N,平行斜面向上; (3)由于金属棒处于静止状态,则根据平衡条件得到: mgsin30°=BIL,则整理可以得到:m=0.2 kg。 答案:(1)5 A (2)1 N (3)0.2 kg
一 安培力的方向、大小 1.安培力的方向: (1)左手定则:
(2)安培力F的方向特点:F⊥I,F⊥B,即F垂直于B和I所决定的平面。 (3)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与磁场所决定 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,而是斜穿过手心。
为( )
A.F=BId
B.F=BIdsinθ
C.F=BIdcosθ
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 习题课 安培力的应用
代入数据可得R2=0
所以滑动变阻器接入电路中的阻值范围为0≤R≤30 Ω。
探究三
安培力作用下导体棒的加速
情境探究
电磁轨道炮原型炮如图甲所示,
它发射的炮弹的初速度可以达
到2 500 m/s,射程可以达到185 km。
电磁轨道炮的原理如图乙所示,它
由两条平行的导轨组成,弹体夹在
两条导轨之间。两轨接入电源,电流经一导轨流向弹体再流向另一导轨,磁
平行处在同一竖直面内,a、b间的距离等于b、c间的距离,通电电流
Ia<Ib<Ic,方向如图所示,则下列判断正确的是(
A.导线b受到的安培力可能为0
B.导线a受到的安培力可能为0
C.导线c受到的安培力的方向一定向左
D.导线a、b受到的安培力的方向一定相同
)
答案 B
解析 根据同向电流相互吸引、反向电流相互排斥可知,导线b受到的安培
固定,导线CD能自由活动,当直线电流按图示方向通入两条导线时,导线CD
将(从纸外向纸内看)(Fra bibliotek)A.顺时针方向转动同时靠近导线AB
B.逆时针方向转动同时离开导线AB
C.顺时针方向转动同时离开导线AB
D.逆时针方向转动同时靠近导线AB
答案 D
解析 据电流元分析法,把导线CD等效成CO、OD两段电流元,由安培定则
安培力作用下导体棒平衡问题的求解关键:
(1)电磁问题力学化,即把电磁问题通过受力分析,归结为力学问题。
(2)立体图形平面化,想很好地分析物体受力的平衡问题,把立体图形转化
为平面图是关键。
针对训练
3.一条形磁铁放在水平桌面上,它的上方靠右边磁极一侧吊挂一根与它垂
直的导电棒,图中只画出此棒的截面图,并标出此棒中的电流是流向纸内的,
所以滑动变阻器接入电路中的阻值范围为0≤R≤30 Ω。
探究三
安培力作用下导体棒的加速
情境探究
电磁轨道炮原型炮如图甲所示,
它发射的炮弹的初速度可以达
到2 500 m/s,射程可以达到185 km。
电磁轨道炮的原理如图乙所示,它
由两条平行的导轨组成,弹体夹在
两条导轨之间。两轨接入电源,电流经一导轨流向弹体再流向另一导轨,磁
平行处在同一竖直面内,a、b间的距离等于b、c间的距离,通电电流
Ia<Ib<Ic,方向如图所示,则下列判断正确的是(
A.导线b受到的安培力可能为0
B.导线a受到的安培力可能为0
C.导线c受到的安培力的方向一定向左
D.导线a、b受到的安培力的方向一定相同
)
答案 B
解析 根据同向电流相互吸引、反向电流相互排斥可知,导线b受到的安培
固定,导线CD能自由活动,当直线电流按图示方向通入两条导线时,导线CD
将(从纸外向纸内看)(Fra bibliotek)A.顺时针方向转动同时靠近导线AB
B.逆时针方向转动同时离开导线AB
C.顺时针方向转动同时离开导线AB
D.逆时针方向转动同时靠近导线AB
答案 D
解析 据电流元分析法,把导线CD等效成CO、OD两段电流元,由安培定则
安培力作用下导体棒平衡问题的求解关键:
(1)电磁问题力学化,即把电磁问题通过受力分析,归结为力学问题。
(2)立体图形平面化,想很好地分析物体受力的平衡问题,把立体图形转化
为平面图是关键。
针对训练
3.一条形磁铁放在水平桌面上,它的上方靠右边磁极一侧吊挂一根与它垂
直的导电棒,图中只画出此棒的截面图,并标出此棒中的电流是流向纸内的,
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 带电粒子在有界匀强磁场中的运动
由洛伦兹力提供向心力得
2
Bqv=m ,即
(n=1,2,3,…),
v= =Bk·(n=1,2,3,…)。
知识归纳
带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,由于多种因素的影响,使问题
形成多解。多解形成的原因一般包含四个方面:
类型
带电粒
子电性
不确定
分析
图例
受洛伦兹力作用的带电粒子,可能
示),此时轨道的圆心为O'点,由平面几何知识得
2
2
R =d +
2
1
- ,得
2
质子在磁场中有
所以
5
R= d
4
0 2
ev0B=
0
5
0
40
R= ,即 d= ,B1=
4
1
5
B 较大时,质子从 N 点射出,此时质子运动了半个圆周,轨道半径
1
0
所以 d= ,即
4
2
因而形成多解
图例
应用体验
典例2 (2021华中师大一附中模拟)如图甲所示,M、N为竖直放置彼此平
行的两块平板,板间距离为d,两板中央各有一个小孔O、O'正对,在两板间
有垂直于纸面方向的磁场,磁感应强度随时间的变化如图乙所示。有一群
正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场。已知正离子质量为m、电
荷量为q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周
针对训练1
真空区域有宽度为l、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场
方向如图所示,MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电
荷量为+q的粒子沿着与MN夹角为θ=30°的方向垂直射
2
Bqv=m ,即
(n=1,2,3,…),
v= =Bk·(n=1,2,3,…)。
知识归纳
带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,由于多种因素的影响,使问题
形成多解。多解形成的原因一般包含四个方面:
类型
带电粒
子电性
不确定
分析
图例
受洛伦兹力作用的带电粒子,可能
示),此时轨道的圆心为O'点,由平面几何知识得
2
2
R =d +
2
1
- ,得
2
质子在磁场中有
所以
5
R= d
4
0 2
ev0B=
0
5
0
40
R= ,即 d= ,B1=
4
1
5
B 较大时,质子从 N 点射出,此时质子运动了半个圆周,轨道半径
1
0
所以 d= ,即
4
2
因而形成多解
图例
应用体验
典例2 (2021华中师大一附中模拟)如图甲所示,M、N为竖直放置彼此平
行的两块平板,板间距离为d,两板中央各有一个小孔O、O'正对,在两板间
有垂直于纸面方向的磁场,磁感应强度随时间的变化如图乙所示。有一群
正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场。已知正离子质量为m、电
荷量为q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周
针对训练1
真空区域有宽度为l、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场
方向如图所示,MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电
荷量为+q的粒子沿着与MN夹角为θ=30°的方向垂直射
1-1安培力及其应用课件(30张PPT)
I1
I1
I2
×
F×
12
×
×
×
×
×
×
×
×
· ·
· ·
F
· · 21
· ·
· ·
同向电流
I2
同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。
I1
I1
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
F12
F21
I2
I2
反向电流
例 如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、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
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，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置无关
谢 谢！
圆柱间的磁场都沿半径方向，保持线圈转动时，
安培力的大小不受磁场影响，线圈所受安培力的
方向始终与线圈平面垂直，线圈平面都与磁场方
向平行，表盘刻度均匀。
S
N
（4）优缺点
优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。
缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（量程小）。
要测较大的电流，必须进行改装。
磁电式电流表
例 图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均
（2）通电线圈转动到与磁场方向垂直的位置时(平衡位置)，受力平衡，由于惯性继续转
动。(图b)
想一想
用什么办法能使线圈持续转动呢？
当线圈刚过平衡位置时，要及时改变线圈中导体ab和cd所受力的方向。
用什么办法能改变力的方向呢？哪种方法更方便？
I1
I2
×
F×
12
×
×
×
×
×
×
×
×
· ·
· ·
F
· · 21
· ·
· ·
同向电流
I2
同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。
I1
I1
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
F12
F21
I2
I2
反向电流
例 如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、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
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，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置无关
谢 谢！
圆柱间的磁场都沿半径方向，保持线圈转动时，
安培力的大小不受磁场影响，线圈所受安培力的
方向始终与线圈平面垂直，线圈平面都与磁场方
向平行，表盘刻度均匀。
S
N
（4）优缺点
优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。
缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（量程小）。
要测较大的电流，必须进行改装。
磁电式电流表
例 图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均
（2）通电线圈转动到与磁场方向垂直的位置时(平衡位置)，受力平衡，由于惯性继续转
动。(图b)
想一想
用什么办法能使线圈持续转动呢？
当线圈刚过平衡位置时，要及时改变线圈中导体ab和cd所受力的方向。
用什么办法能改变力的方向呢？哪种方法更方便？
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 带电粒子在匀强磁场中的运动 (3)
正电子速度小于负电子速度,选项 B 错误。洛伦兹力是矢量,洛伦兹
力方向时刻发生变化,洛伦兹力方向不同,正、负电子所受洛伦兹力
不相同,选项 C 错误。正、负电子在磁场中做圆周运动的周期
T=
=
,半径
r= ,而正、负电子在气泡室中运动时,轨迹半径
减小,则它们的动能减小、周期不变,选项 D 正确。
示,由几何知识可得r+rcos θ=l,
则
r=+,又
Bqv= ,所以
v=
=
。
(+)
规律方法
处理带电粒子在磁场中的运动问题时按“三”步进行。
(1)圆轨迹:即确定圆心,画出轨迹并通过几何方法求半径。
(2)找联系:轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系,偏转角
系:φ<180°,φ=2α;
φ>180°,φ=360°2α
带电粒子进入匀强磁场时,速度方向v与匀强磁场方向成一夹
角θ(θ≠90°),带电粒子将会怎样运动?
提示:带电粒子的运动分解为:①在垂直于匀强磁场的平面内,
以速度大小v⊥=vsin θ做匀速圆周运动;②在平行于磁场方向,
以速度v∥=vcos θ做匀速直线运动。
确定
利用平面
几何知识
求半径
左图中,R=或
由 R2=l2+(R-d)2 求
+
得 R=
研究项目
运动时间
的确定
基本思路
利用轨迹
对应圆心
角 θ 或轨迹
长度 l 求时
间
①t= ·T
②t=
力方向时刻发生变化,洛伦兹力方向不同,正、负电子所受洛伦兹力
不相同,选项 C 错误。正、负电子在磁场中做圆周运动的周期
T=
=
,半径
r= ,而正、负电子在气泡室中运动时,轨迹半径
减小,则它们的动能减小、周期不变,选项 D 正确。
示,由几何知识可得r+rcos θ=l,
则
r=+,又
Bqv= ,所以
v=
=
。
(+)
规律方法
处理带电粒子在磁场中的运动问题时按“三”步进行。
(1)圆轨迹:即确定圆心,画出轨迹并通过几何方法求半径。
(2)找联系:轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系,偏转角
系:φ<180°,φ=2α;
φ>180°,φ=360°2α
带电粒子进入匀强磁场时,速度方向v与匀强磁场方向成一夹
角θ(θ≠90°),带电粒子将会怎样运动?
提示:带电粒子的运动分解为:①在垂直于匀强磁场的平面内,
以速度大小v⊥=vsin θ做匀速圆周运动;②在平行于磁场方向,
以速度v∥=vcos θ做匀速直线运动。
确定
利用平面
几何知识
求半径
左图中,R=或
由 R2=l2+(R-d)2 求
+
得 R=
研究项目
运动时间
的确定
基本思路
利用轨迹
对应圆心
角 θ 或轨迹
长度 l 求时
间
①t= ·T
②t=
物理人教版(2024)选择性必修第二册1.1磁场对通电导线的作用力 课件(共26张ppt)
的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是( C )
A．静止不动 B．向纸外平动 C．N极向纸外，S极向纸内转动 D．N极向纸内，S极向纸外转动
解析：此题可以采用电流元法，也可采用等效法。 解法一：等效法。把通电线圈等效成小磁针。由安培定则，线 圈等效成小磁针后，左端是 S 极，右端是 N 极，异名磁极相吸 引，线圈向左运动。 解法二：电流元法。如图所示，取其中的上、下两小段分析， 根据其中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向 左运动。 答案：A
硬铁被外在磁场磁化后, 可以保留较大的磁性。 而软铁去掉外部磁场后 就没有多少磁动。
评 磁电式电流表的应用
M安 nBIS
M 弹 k
线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大， 当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。
因果关系
电流是因 磁场是果
电流和磁场都是因 安培力是果
检例1. 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所示，已知磁感应强度为 1 T。试求 出下列各图中导线所受安培力的大小和方向。
B I
0
B I
0.02 N 水平向右
BI
30 °
0.02 N 垂直导线斜向左上方
第一章 安培力与洛伦兹力
导 1、磁体间相互作用通过什么实现？
2、用什么来描述磁场？ 3、谁发现了电流的磁效应？ 4、通电导线周围磁场用什么方法判断？ 5、通电导线在磁场中能否受力？
磁体
磁体
通电导线
通电导线 通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
思 阅读教材2-3页 1、如何确定通电导线所受安培力的方向？ 2、安培力与磁场、电流的方向有什么关系？ 3、尝试判断下面通电导线所受安培力的方向？
A．静止不动 B．向纸外平动 C．N极向纸外，S极向纸内转动 D．N极向纸内，S极向纸外转动
解析：此题可以采用电流元法，也可采用等效法。 解法一：等效法。把通电线圈等效成小磁针。由安培定则，线 圈等效成小磁针后，左端是 S 极，右端是 N 极，异名磁极相吸 引，线圈向左运动。 解法二：电流元法。如图所示，取其中的上、下两小段分析， 根据其中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向 左运动。 答案：A
硬铁被外在磁场磁化后, 可以保留较大的磁性。 而软铁去掉外部磁场后 就没有多少磁动。
评 磁电式电流表的应用
M安 nBIS
M 弹 k
线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大， 当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。
因果关系
电流是因 磁场是果
电流和磁场都是因 安培力是果
检例1. 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所示，已知磁感应强度为 1 T。试求 出下列各图中导线所受安培力的大小和方向。
B I
0
B I
0.02 N 水平向右
BI
30 °
0.02 N 垂直导线斜向左上方
第一章 安培力与洛伦兹力
导 1、磁体间相互作用通过什么实现？
2、用什么来描述磁场？ 3、谁发现了电流的磁效应？ 4、通电导线周围磁场用什么方法判断？ 5、通电导线在磁场中能否受力？
磁体
磁体
通电导线
通电导线 通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
思 阅读教材2-3页 1、如何确定通电导线所受安培力的方向？ 2、安培力与磁场、电流的方向有什么关系？ 3、尝试判断下面通电导线所受安培力的方向？
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 2 磁场对运动电荷的作用力
在发光。
【要点提示】 电子束的磁偏转就是通过改变偏转线圈中电流的大小和方
向来改变线圈产生磁场的强弱和方向,进而改变电子所受洛伦兹力的大小
和方向来实现的。
情境链接
太阳风暴爆发时会喷射大量的高能带电粒子流和等离子体,释放的物质和
能量到达近地空间,可引起地球磁层、电离层、中高层大气等地球空间环
境强烈扰动,从而影响卫星通信。
地球的地磁场相当于给地球撑起了一把保护伞,带电粒子进入地磁场后会
受到洛伦兹力的作用,洛伦兹力对带电粒子运动的速度有何影响?
提示 洛伦兹力只改变粒子运动速度的方向,不改变粒子运动速度的大小。
教材拓展
阅读教材第10页思考与讨论,考虑电子的运动轨迹向哪偏转由什么决定?
电子运动轨迹的弯曲程度由什么决定?
提示 电子向哪偏转由其所受洛伦兹力的方向决定,弯曲程度由其所受洛伦
达b点,此时滑块恰好对斜面无压力。重力加速度为g,关于滑块自a点运动
到b点的过程,下列说法正确的是( B )
A.滑块在a点受重力、支持力和洛伦兹力作用
B.滑块在 b 点受到的洛伦兹力大小为 qB 2ℎ
C.洛伦兹力做正功
D.滑块的机械能增大
解析 滑块在 a 点处于静止状态,在 a 点不受洛伦兹力作用,故 A 错误;滑块自
a 点运动到 b 点的过程中,洛伦兹力不做功,支持力不做功,滑块机械能守恒,由
1
机械能守恒定律得 mgh=2mv2,解得 v=
2ℎ,则滑块在 b 点受到的洛伦兹力为
F=qBv=qB 2ℎ,故 B 正确,C、D 错误。
探究点三
洛伦兹力与现代科技
导学探究
在两平行金属板间,有如图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场。α粒
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 带电粒子在匀强磁场中的运动 (2)
半径
R= ,周期
2π
T= ,因为两粒子速率相同,代入
Tp∶Tα=1∶2,故选项 A 正确。
q、m,可得 Rp∶Rα=1∶2,
重难探究•能力素养全提升
探究
带电粒子在匀强磁场中的运动
情境探究
如图所示,可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的偏转。
(1)不加磁场时,电子束的运动轨迹如何?加上磁场时,电子束的运动轨迹如
易错辨析判一判
(1)带电粒子在磁场中一定做匀速圆周运动。(
)
答案 ×
解析 当粒子平行射入匀强磁场中时,粒子做匀速直线运动。
(2)洛伦兹力既改变了速度的方向,也改变了速度的大小。(
)
答案 ×
解析 洛伦兹力与速度垂直,只改变速度的方向,不改变速度的大小。
(3)带电粒子在磁场中运动时一定会受到洛伦兹力的作用。(
关。(
)
答案 ×
解析 根据半径公式
r= 可知,半径与粒子的质量和速度有关。
即学即用练一练
质子 p(11 H)和 α 粒子(42 He)以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,
轨道半径分别为Rp和Rα,周期分别为Tp和Tα,则下列选项正确的是(
A.Rp∶Rα=1∶2,Tp∶Tα=1∶2
粒子经过磁场偏转后在N点垂直穿过x轴 圆心在x轴上
选项A
根据左手定则判断
选项C、D
根据几何关系求解
由洛伦兹力提供向心力列方程求
选项B
解
考题点睛
考点考向
点睛
模型:匀速圆周运动
规律:洛伦兹力提供向心力
带电粒子在匀强磁场中的运动
方法:定圆心,画轨迹,求半径
易错:轨迹画不出来,找不到几何关系
R= ,周期
2π
T= ,因为两粒子速率相同,代入
Tp∶Tα=1∶2,故选项 A 正确。
q、m,可得 Rp∶Rα=1∶2,
重难探究•能力素养全提升
探究
带电粒子在匀强磁场中的运动
情境探究
如图所示,可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的偏转。
(1)不加磁场时,电子束的运动轨迹如何?加上磁场时,电子束的运动轨迹如
易错辨析判一判
(1)带电粒子在磁场中一定做匀速圆周运动。(
)
答案 ×
解析 当粒子平行射入匀强磁场中时,粒子做匀速直线运动。
(2)洛伦兹力既改变了速度的方向,也改变了速度的大小。(
)
答案 ×
解析 洛伦兹力与速度垂直,只改变速度的方向,不改变速度的大小。
(3)带电粒子在磁场中运动时一定会受到洛伦兹力的作用。(
关。(
)
答案 ×
解析 根据半径公式
r= 可知,半径与粒子的质量和速度有关。
即学即用练一练
质子 p(11 H)和 α 粒子(42 He)以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,
轨道半径分别为Rp和Rα,周期分别为Tp和Tα,则下列选项正确的是(
A.Rp∶Rα=1∶2,Tp∶Tα=1∶2
粒子经过磁场偏转后在N点垂直穿过x轴 圆心在x轴上
选项A
根据左手定则判断
选项C、D
根据几何关系求解
由洛伦兹力提供向心力列方程求
选项B
解
考题点睛
考点考向
点睛
模型:匀速圆周运动
规律:洛伦兹力提供向心力
带电粒子在匀强磁场中的运动
方法:定圆心,画轨迹,求半径
易错:轨迹画不出来,找不到几何关系
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第一章 安培力与洛伦兹力 2 磁场对运动电荷的作用力
A.电子经过磁场速度增大
D B.偏转磁场的方向水平向右
C.偏转磁场的方向垂直于纸面向里
D.偏转磁场的方向垂直于纸面向外
[解析] 电子经过磁场，洛伦兹力不做功，则动能不变，即速度大小不变，故A错误；
欲使电子束打到荧光屏上的A点，则洛伦兹力方向向左，根据左手定则可知，偏转磁
场的方向垂直于纸面向外，故B、C错误，D正确。
5.洛伦兹力与安培力的关系
分类
洛伦兹力
安培力
单个运动的带电粒子所受到的磁场的作用力 通电导线所受到的磁场的作用力
区别
不做功
可以做功
（1）安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质； 联系
（2）方向关系：洛伦兹力与安培力的方向均可用左手定则进行判断
例题1 [2023江苏常州月考]下列各图反映的是带电粒子在匀强磁场中沿垂直于磁场方 向做匀速圆周运动的情况，其中正确的是( D )
C.电子将向上偏转，速率变小
D.电子将向下偏转，速率不变
[解析] 根据安培定则可知导线下方磁感应强度方向垂直于纸面向外，再根据左手定则
可知电子将向上偏转，由于洛伦兹力不做功，所以电子速率不变，B正确。
D A.小球的速度相同 B.细线所受的拉力相同 C.小球所受的洛伦兹力相同 D.小球的向心加速ห้องสมุดไป่ตู้相同
续表
物理观念：建立带电粒子在磁场中会做曲线运动的基本观念。 科学思维：通过电流微观表达式结合安培力公式综合分析、推导洛伦兹力表达 学科 式。 核心 科学探究：通过实验初步认识到带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，并通 素养 过控制变量法初步认识洛伦兹力的大小、方向与哪些因素有关。 科学态度与责任：认识到带电粒子在磁场中的偏转在科技上的应用。
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 1 磁场对通电导线的作用力 (3)
则 mgsin 60°=BIlcos 60°,
解得
°
B=
=
.×× √
×
(2)对导轨的压力大小为
T=1.73 T。
FN'=FN=°
=
.×
N=6 N。
不积跬步，无以至千里；
不积小流，无以成江海！
提示:导线框的有效长度为零,导线框所受安培力为零,导线框
不动。
典例剖析
【例2】如图所示,一根导线位于磁感应强度大小为B、方向
垂直于纸面向里的匀强磁场中,其中lAB=lBC=lCD=lDE=l,且
∠C=120°、∠B=∠D=150°。现给这根导线通入由A至E的恒定
电流I,则导线受到磁场作用的合力大小为(
答案:D
解析:匀强磁场应该是一系列平行的磁感线,方向相同,该磁场
明显不是匀强磁场,故选项A错误。穿过该线圈的磁通量为零,
故选项B错误。a导线电流向外,磁场向右,根据左手定则,安培
力向上,故选项C错误。b导线始终与磁感线垂直,故受到的安
培力大小一直为IlB,故选项D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
学以致用
2
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受到的磁场的作用力的合力
(
)
A.方向竖直向上,大小为(√+1)BIl
手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心垂直进入,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,如图所示。
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第一章 安培力与洛伦兹力 1 磁场对通电导线的作用力
磁电式电流表的结构
A.为了使电流表表盘的刻度均匀，极靴与圆柱间的磁场为 匀强磁场 B.线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线垂直 C.线圈无论转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，所 以线圈不受安培力
√D.线圈中电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也越
大，线圈偏转的角度也越大
[解析] 极靴与圆柱间的磁场是均匀辐向分布的，并不是匀 强磁场，这样可保证线圈转动过程中各个位置的磁感应强 度大小不变，从而使电流表表盘刻度均匀，A错误；磁场 是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么位置，它的平面都 跟磁感线平行，B错误；线圈平面跟磁感线平行，但导线 中电流的方向与磁场方向垂直，所以线圈受到安培力作用， C错误；线圈中电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形 变也越大，线圈偏转的角度也越大，D正确。
对点演练1 [2023江苏高二期中]赤道上一带有尖顶的建筑物如图所示，
高耸的尖顶实质是避雷针，当带有负电荷的乌云经过避雷针上方时，
避雷针开始放电形成瞬时电流，乌云所带负电荷通过避雷针流入大地。
则地磁场对避雷针的作用力的方向为( B )
A.正东
B.正西
C.正南
D.正北
[解析] 乌云所带负电荷通过避雷针流入大地，则避雷针中的电流方向自下而上，赤道
A
对点演练4 [2022江苏苏州期中]中学实验室使用的电流表 是磁电式电流表，内部结构示意图如图所示，其最基本的 组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈，两磁极间装 有极靴，极靴中间又有一个铁质圆柱（软铁），极靴与圆 柱间有磁场区。当电流通过线圈时，线圈左、右两边导线 所受安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动， 从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。下列说法正 确的是( )
不积跬步，无以至千里； 不积小流，无以成江海！
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 1 磁场对通电导线的作用力 (2)
一、安培力的方向
1.安培力
通电导线在磁场中受的力称为安培力。
2.影响因素
安培力的方向与 磁场 方向、 电流 方向有关。
3.左手定则
用左手定则判断安培力的方向:伸开 左 手,使拇指与其余四指 垂直
并且都与手掌在同一平面内;让磁感线从掌心垂直进入,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
在之处的磁感应强度的大小都相等,从而使刻度盘刻度均匀。
灵敏度高
4.磁电式电流表的优点是
,可以测出很弱的电流;缺点
是
线圈的导线很细
,允许通过的电流很弱(几十微安到几毫安)。
如果要用它测量较大的电流,就要根据在必修第三册中学到的方法扩大其
量程。
易错辨析判一判
(1)磁电式电流表的线圈无论转到什么位置,它的平面都跟磁感线垂直。
(2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直,所以磁场方向可能与四指方向成
某一夹角,此时要对磁场方向进行分解,但四指一定要指向电流方向。
针对训练1
将长度为l、通有电流为I的导线放入一个匀强磁场中,电流方向与磁场方
向如图所示,已知磁感应强度为B,下列各图中,导线所受安培力的方向如何?
答案 垂直纸面向外;垂直于导线斜向左上方;垂直于导线斜向左上方;水平
的平面与匀强磁场垂直。
要点提示 (1)当磁感应强度B的方向与电流方向成θ角时,可以把它分解成
与导线垂直的分量B⊥和与导线平行的分量B∥,B⊥=Bsin θ,B∥=Bcos θ。其
中B∥不产生安培力,导线受到的安培力只由B⊥产生,所以一般情况下的安
培力的表达式为F=IlBsin θ,θ为磁感应强度方向与电流方向的夹角。
这样的磁场,可使线圈转动时,它的两个边所经过位置的磁场强弱都相同,
2021年新教材高中物理微型专题安培力的综合应用课件 人教版选择性2
答案：B
题型 4 利用结论法 (1)两电流相互平行时，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥； (2)两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋 势．
[例 4] 一个可以自由运动的线圈 L1 和一个水平固定的线圈 L2 互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示．当两线圈 中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈 L1 将( )
答案：A
要点二 安培力作用下导体的平衡 安培力作用下平衡问题的分析思路 以静止状态为例． (1)将立体图转化为平面图． 安培力作用下的平衡问题，题目给出的一般是立体图，如果把 受的力直接画在导体棒上，则较为抽象，不利于问题的求解，一般 把抽象的立体图转换为直观的平面图，常见情境如下．
立体图
平面图
(2)将题中的角度、电流方向、磁场方向标在图上，根据左手定 则准确判断安培力的方向．
答案：D
练 3 (多选)质量为 m 的通电细杆 ab 置于倾角为 θ 的导轨上， 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，四个侧视图中标示出了四种可能的匀 强磁场方向，其中杆 ab 与导轨之间的摩擦力可能为零的是( )
解析：根据左手定则可知，A 中安培力方向水平向右，摩擦力 可能为零，B 中安培力竖直向上，摩擦力可能为零，A、B 正确；C 中安培力竖直向下，一定受到摩擦力才能平衡，D 中安培力水平向 左，一定受摩擦力作用，故 C、D 错误．
解析：(1)由于电流的方向与磁场的方向垂直，则电磁弹射车所 受安培力 F 安＝BId＝10×4.5×103×2 N＝9.0×104 N，即电磁弹射 系统使舰载机增加了 9.0×104 N 的动力．
(2)无电磁弹射装置时发动机的推力以及外界的阻力对舰载机
题型 4 利用结论法 (1)两电流相互平行时，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥； (2)两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋 势．
[例 4] 一个可以自由运动的线圈 L1 和一个水平固定的线圈 L2 互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示．当两线圈 中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈 L1 将( )
答案：A
要点二 安培力作用下导体的平衡 安培力作用下平衡问题的分析思路 以静止状态为例． (1)将立体图转化为平面图． 安培力作用下的平衡问题，题目给出的一般是立体图，如果把 受的力直接画在导体棒上，则较为抽象，不利于问题的求解，一般 把抽象的立体图转换为直观的平面图，常见情境如下．
立体图
平面图
(2)将题中的角度、电流方向、磁场方向标在图上，根据左手定 则准确判断安培力的方向．
答案：D
练 3 (多选)质量为 m 的通电细杆 ab 置于倾角为 θ 的导轨上， 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，四个侧视图中标示出了四种可能的匀 强磁场方向，其中杆 ab 与导轨之间的摩擦力可能为零的是( )
解析：根据左手定则可知，A 中安培力方向水平向右，摩擦力 可能为零，B 中安培力竖直向上，摩擦力可能为零，A、B 正确；C 中安培力竖直向下，一定受到摩擦力才能平衡，D 中安培力水平向 左，一定受摩擦力作用，故 C、D 错误．
解析：(1)由于电流的方向与磁场的方向垂直，则电磁弹射车所 受安培力 F 安＝BId＝10×4.5×103×2 N＝9.0×104 N，即电磁弹射 系统使舰载机增加了 9.0×104 N 的动力．
(2)无电磁弹射装置时发动机的推力以及外界的阻力对舰载机