2024_2025年新教材高中物理第一章安培力与洛伦兹力1磁吃通电导线的作用力学案新人教版选择性必修第二册.docVIP

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磁场对通电导线的作用力

1．知道什么是安培力，会推导安培力公式F＝IlB或F＝IlBsinθ，明确它们的运用条件。

2．知道左手定则的内容，并会用它推断安培力的方向。

3．了解磁电式电流表的工作原理。

学问点一安培力的方向

[情境导学]

视察安培力的方向的试验装置如图所示。请思索下列问题：

(1)接通电源之后，会视察到原来静止的导体棒发生了摇摆，为什么？

(2)试验中上下交换磁极的位置变更磁场的方向，视察导体棒摇摆方向是否变更。

(3)试验中变更导体棒中电流的方向，视察导体棒摇摆方向是否变更。

提示：(1)因为导体棒受到了磁场对它的力的作用。

(2)会发生变更。

(3)会发生变更。

[学问梳理]

1．安培力：通电导线在磁场中受的力。

2．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。

3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I所确定的平面。

[初试小题]

1．推断正误。

(1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同。(×)

(2)安培力的方向与磁感应强度的方向垂直。(√)

(3)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向。(√)

(4)通电直导线在磁场中受到安培力时肯定满意B与I垂直。(×)

2．[多选]如图所示，F是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是()

解析：选AD由左手定则可推断，选项B中安培力的方向向左，选项C中安培力的方向向下，选项A、D中安培力的方向如题图所示，选项A、D正确。

学问点二安培力的大小

[情境导学]

处在匀强磁场中的通电导线，假如放置的方式不同，其所受安培力的大小是否相同？

提示：不同的放置方式，通电导线所受的安培力大小不同。

[学问梳理]

1．垂直于磁场B的方向放置的长为l的一段导线，当通过的电流为I时，它所受的安培力F＝IlB。

2．当磁感应强度B的方向与通电导线的方向平行时，导线所受安培力为eq\a\vs4\al(0)。

3．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＝IlBsin_θ。

[初试小题]

1．推断正误。

(1)在磁感应强度为B的磁场中放置长为l的一段导线，当通过电流为I时，它所受安培力为BIl。(×)

(2)一通电导线放在某处不受安培力作用，则该处的磁感应强度肯定为零。(×)

(3)通电导线在磁场中不肯定受安培力。(√)

(4)若磁感应强度肯定，导线的长度和电流也肯定的状况下，导线平行于磁场方向时，安培力最小；导线垂直于磁场方向时，安培力最大。(√)

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，对于下列各选项图中，导线所受安培力的大小计算正确的是()

解析：选AA图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故F＝BIlcosθ，A正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIl，B错误；C图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIl，C错误；D图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIl，D错误。

学问点三磁电式电流表

[情境导学]

如图所示，通电线圈在磁场中所受安培力方向如何？线圈将如何运动？

提示：左边导线所受安培力方向向上，右边导线所受安培力方向向下，线圈将沿顺时针方向转动。

[学问梳理]

1．构造：最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈。如图所示。

2．原理

(1)通电线圈在磁场中受安培力发生转动时，螺旋弹簧变形，以抗拒线圈的转动。

(2)电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大，达到新的平衡。所以，从线圈偏转的角度就能推断通过电流的大小。

(3)线圈中的电流方向变更时，安培力的方向随着变更，指针的偏转方向也随着变更。所以，依据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。

3．特点：极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，线圈左右两边所在之处的磁感应强度的大小都相等。

4．优、缺点

(1)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。

(2)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很小。

[初试小题]

1．推断正误。

(1)磁电式电流表内是匀称辐向磁场，不是匀强磁场。(√)

(2)磁电式电流表指针偏转角与电流大小成正比。(√)

(3)磁电式电流表依据指针偏转方向，可以知道被测电流方向。(√)

(4)磁电式电流表的灵敏度不高，不能测出很弱的电流。(×)

2．磁电式电流表的结构示意图如图甲所示，蹄形磁铁和铁芯间的磁场匀称辐向分布。如图乙所示，边长为l的正方形线圈中通以电流I，线圈中的某一条a导线电流方向垂直纸面对外，b导线