2018年粤教版物理选修3-1 第3章 第3节 探究安培力

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2.用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者 等高平行放置，如图333所示．当二导线环中通入方向相同的电流 I1、I2时，则有( ) 【导学号：62032034】 A．两导线环相互吸引 B．两导线环相互排斥 C．两导线环无相互作用力 D．两导线环先吸引后排斥
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【提示】 安培力的方向与磁场的方向、电流的方向有关．
探讨2：试分析灯丝“颤抖”的原因．
图332
【提示】 灯丝中通的是交流电，电流的方向周期性变化，磁场方向不变 时，灯丝所受安培力的方向也周期性变化，因此灯丝出现“颤抖”现象．
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[核心点击] 1．安培力F、磁感应强度B、电流I三者的关系 (1)已知I、B的方向，可唯一确定F的方向； (2)已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向； (3)已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能唯一确定．
【提示】 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．
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[合作探讨] 如图332所示，用一蹄形磁铁慢慢地接近发光的白炽灯泡，可 以看到灯丝颤抖起来． 探讨1：安培力的方向与哪些因素有关？
四指弯曲的方向表 拇指指向轴线上磁 示磁感线的方向
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感线的方向
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1．一根容易变形的弹性导线，两端固定，导线中通有电流，方向 如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态，当分别加上竖直向 上，水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图 示中正确的是( )
【解析】 根据左手定则可得只有D正确． 【答案】 D
图333
【解析】 通电的导线环周围能够产生磁场，磁场的基本性质是对放入其 中的磁体或电流产生力的作用．由于导线环中通入的电流方向相同，二者同位 置处的电流方向完全相同，相当于通入同向电流的直导线，据同向电流相互吸 引的规律，判知两导线环应相互吸引，故A正确．
【答案】 A
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3．如图334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( )
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知 识 脉 络
安 培 力 及 其 方 向
[先填空] 1．安培力：磁场对_____ 电流 的作用力． 2．安培力方向的判断
左手 定则判断． (1)安培力的方向可用_____
左手 ，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟 (2)左手定则：伸开_____
垂直 穿入手心，并 手掌在一个平面内．把手放入磁场中，让磁感线_____ 电流 的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电 使伸开的四指指向_____ 安培力 的方向．(如图 3导线在磁场中所受_______ 31)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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特殊位 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，判断其所受安培力 置法 的方向，从而确定其运动方向 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 结论法 引，反向电流互相排斥；不平行的两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 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
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图 331
[再判断] 1．安培力的方向一定与电流方向、磁场方向均垂直．( √ ) 2．只有电流方向与磁场方向垂直时，通电导线才受安培力的作用．( × ) 3．电流的方向变化时，安培力的方向也一定变化．( × )
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[后思考] 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？
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2．安培定则(右手螺旋定则)与左手定则的比较 安培定则(右手螺旋定则) 作用 具体 情况 判断电流的磁场方向 环形电流或通电螺 线管 力方向 电流在磁场中 磁感线穿过手掌心，四 指指向电流的方向 拇指指向电流受到的磁 场力的方向
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左手定则 判断电流在磁场中的受
直线电流
内 应用 拇指指向电流的方 四指弯曲的方向表 容 方法 向 结果 示电流的环绕方向
知 识 点 一
知 识 点 三
第三节
知 识 点 二
探究安培力
学 业 分 层 测 评
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学 习 目 标 1.知道安培力的概念，会用左手定则判断安 培力的方向，会用公式 F＝BIL 计算安培力 的大小．(重点、难点) 2．理解磁感应强度的定义，掌握磁感应强 度的方向， 会用磁感应强度的定义式进行有 关的计算．(重点) 3．知道匀强磁场以及匀强磁场的磁感线分 布特点．(重点) 4．知道磁通量的概念，会根据公式 Φ＝BS 计算磁通量．(重点、难点)
对象法 流磁场的反作用力，从而确定磁体所受合力及其运动方向
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安 培 力 的 大 小 及 磁 感 应 强 度
[先填空] 1．安培力大小
【答案】 C
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安培力作用下导体运动方向的五种判断方法 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所受安 培力的方向，然后判断整段导线所受安培力的方向，从而确定导线 运动方向 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 等效法 环形电流(反过来等效也成立)，然后根据磁体间或电流间的作用规 律判断
图334
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
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【解析】 由条形磁铁的磁场分布，并由左手定则，可知导线左半部分受 到安培力方向垂直纸面向外，右半部分安培力方向垂直纸面向里，由牛顿第三 定律得磁铁左半部分受到安培力方向垂直纸面向里，右半部分安培力方向垂直 纸面向外，因此条形磁铁N极向里转．当转过90° 时导线受力竖直向上，则磁铁 受力竖直向下，导致悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力，故C正确．