10-11版高中物理 5.4探究安培力课时讲练通课件 沪科版选修3-1

1、1.1.在探究安培力的方向与电流方向，磁场方向的关系在探究安培力的方向与电流方向，磁场方向的关系时时,能否同时转变二者的方向能否同时转变二者的方向.提示：不能同时转变二者的方向提示：不能同时转变二者的方向,应当利用掌握变量法应当利用掌握变量法,保持磁场方向或电流方向不变保持磁场方向或电流方向不变,探究安培力的方向与变探究安培力的方向与变化量的关系化量的关系,如两者都变化如两者都变化,影响变化的缘由难以确定影响变化的缘由难以确定.2.2.摸索讨安培力的方向与磁场方向，电流方向的关系摸索讨安培力的方向与磁场方向，电流方向的关系.提示：由左手定就知，安培力的方向既跟磁场方向垂提示：由左手定就知，安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，即安培力的方向总是垂直于直，又跟电流方向垂直，即安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面磁感线和通电导线所在的平面.3.3.安培力垂直于导线，垂直于磁场方向，那么电流也安培力垂直于导线，垂直于磁场方向，那么电流也肯定与磁场垂直吗？肯定与磁场垂直吗？提示：依据左手定就，通电导线在磁场中所受安培力提示：依据左手定就，通电导线在磁场中所受安培力肯定垂直

2、于导线，垂直于磁场，但由于导线可以沿任肯定垂直于导线，垂直于磁场，但由于导线可以沿任何方向放入磁场，所以电流不肯定与磁场垂直何方向放入磁场，所以电流不肯定与磁场垂直.【典例【典例1 1】(2021(2021杭州高二检测杭州高二检测)在在xOyxOy平面中有一通平面中有一通电直导线电直导线abab与与OxOx，OyOy轴相交，导线中的电流方向如下轴相交，导线中的电流方向如下列图列图.该区域有匀强磁场，通电该区域有匀强磁场，通电直导线所受安培力的方向与直导线所受安培力的方向与OzOz轴的正方向相同，该磁场的磁轴的正方向相同，该磁场的磁感应强度的方向可能是感应强度的方向可能是()()【思路点拨】解答此题应按如下思路进行：【思路点拨】解答此题应按如下思路进行：(1)(1)在原图中标出电流方向与安培力方向在原图中标出电流方向与安培力方向.(2)(2)用左手定就确定磁场方向的指向范畴用左手定就确定磁场方向的指向范畴.(3)(3)留意磁感线的斜穿手心情形，即正确分解磁感应强留意磁感线的斜穿手心情形，即正确分解磁感应强度度.向与磁场方向不垂直时，可以向与磁场方向不垂直时，可以将磁感应强度进行分解，分解

3、将磁感应强度进行分解，分解为与电流方向垂直的重量和与为与电流方向垂直的重量和与定就，手心应与磁感应强度垂直电流方向的重量垂直定就，手心应与磁感应强度垂直电流方向的重量垂直.当磁感应强度的方向为当磁感应强度的方向为x x轴负方向或轴负方向或y y轴负方向时，都轴负方向时，都有与电流垂直的重量，依据左手定就，受力方向都沿有与电流垂直的重量，依据左手定就，受力方向都沿z z轴正方向，如下列图轴正方向，如下列图.A.A，B B正确正确.【典例【典例2 2】如下列图，把轻质导电线】如下列图，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁圈用绝缘细线悬挂在磁铁N N极邻近，极邻近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，就线圈向的电流后，就线圈()()【思路点拨】解答此题一般按如下思路进行：【思路点拨】解答此题一般按如下思路进行：(1)(1)明确电流四周磁场的分布情形明确电流四周磁场的分布情形.(2).(2)用左手定就确定用左手定就确定各部分电流受安培力方向情形各部分电流受安培力方向情形.(3).(3)依据受力确定物体

4、依据受力确定物体运动情形运动情形.(4).(4)也可以用等效法，结论法等简洁方法直也可以用等效法，结论法等简洁方法直接判定接判定.电线圈等效成小磁针电线圈等效成小磁针.由安培定就，线圈由安培定就，线圈等效成小磁针后，左端是等效成小磁针后，左端是S S极，右端是极，右端是N N极，异名磁极相吸引，线圈向左运动极，异名磁极相吸引，线圈向左运动.方法二：电流元法方法二：电流元法.如下列图，取其中的上，下两小段如下列图，取其中的上，下两小段分析，依据其中心对称性线圈所受安培力的合力水平分析，依据其中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动向左，故线圈向左运动.1.1.通电导线假如在磁场中不受安培力作用，能否说明通电导线假如在磁场中不受安培力作用，能否说明该处磁感应强度为零？该处磁感应强度为零？提示：不能提示：不能.当把通电导线与磁场平行放置时，导线所当把通电导线与磁场平行放置时，导线所受安培力为零，但该处的磁感应强度不为零受安培力为零，但该处的磁感应强度不为零.2.2.匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，导线受匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，导线受到的安培力为到的安培力

5、为F=IlBF=IlB，所以导线所在位置处的磁感应强，所以导线所在位置处的磁感应强否判定，否判定，B B与与F F成正比，与成正比，与IlIl成反比？当把磁场中某受力成反比？当把磁场中某受力通电导线取走后，该处的磁感应强度为零吗？通电导线取走后，该处的磁感应强度为零吗？提示：磁感应强度提示：磁感应强度B B由磁场本身打算，与放入的通电导由磁场本身打算，与放入的通电导场中某点的通电导线取走后，该处的磁感应强度不变，场中某点的通电导线取走后，该处的磁感应强度不变，并不为零并不为零.平行时所受安培力如何运算？平行时所受安培力如何运算？提示：如图，假设通电导线与磁场方向提示：如图，假设通电导线与磁场方向成成角，可以把磁感应强度角，可以把磁感应强度B B分解为两分解为两个重量，与电流方向垂直的重量个重量，与电流方向垂直的重量B1=BsinB1=Bsin，与电流平，与电流平行的重量行的重量B2=BcosB2=Bcos，B2B2重量不会对电流产生安培力，重量不会对电流产生安培力，所以此通电导线所受的安培力即为重量所以此通电导线所受的安培力即为重量B1B1对导线的安对导线的安培力培力F=ILB1=IL

6、Bsin.F=ILB1=ILBsin.4.4.磁场越强，放入磁场中的通电导线所受安培力肯定磁场越强，放入磁场中的通电导线所受安培力肯定越大吗？越大吗？提示：由于通电导线所受安培力大小与电流大小，导提示：由于通电导线所受安培力大小与电流大小，导线长度，磁场的强弱以及导线与磁场方向夹角有关系，线长度，磁场的强弱以及导线与磁场方向夹角有关系，所以磁场越强通电导线所受安培力不肯定越大所以磁场越强通电导线所受安培力不肯定越大.【典例【典例3 3】(2021(2021泰州高二检测泰州高二检测)如如图所示，质量为图所示，质量为m m的导体棒的导体棒MNMN静止在静止在水平导轨上，导轨宽度为水平导轨上，导轨宽度为L L，已知电，已知电源的电动势为源的电动势为E E，内阻为，内阻为r r，导体棒，导体棒的电阻为的电阻为R R，其余接触电阻不计，磁场方向垂直导体棒斜，其余接触电阻不计，磁场方向垂直导体棒斜向上与水平面的夹角为向上与水平面的夹角为，磁感应强度为，磁感应强度为B B，求轨道对导，求轨道对导体棒的支持力和摩擦力体棒的支持力和摩擦力.【思路点拨】解答此题应明确以下三点【思路点拨】解答此题应明确以下

7、三点:(1)(1)将立体图转为投影图进行受力分析将立体图转为投影图进行受力分析.(2)(2)用左手定就判定通电导线受的安培力用左手定就判定通电导线受的安培力.(3)(3)正交分解法处理平稳问题正交分解法处理平稳问题.【自主解答】此题为涉及安培力时的物【自主解答】此题为涉及安培力时的物体平稳问题体平稳问题,通过对通电导体棒的受力通过对通电导体棒的受力力分析如下列图：力分析如下列图：由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律由安培力公式由安培力公式F=BIL,F=BIL,由共点力平稳条件由共点力平稳条件Fsin=Ff,Fsin=Ff,FN+Fcos=mg,FN+Fcos=mg,整理得整理得答案答案:学问点学问点1 1：安培力的方向：安培力的方向1.(20211.(2021海南高考海南高考)一根简洁形变的弹性导线，两端固一根简洁形变的弹性导线，两端固定定.导线中通有电流导线中通有电流,方向如图中箭头所示方向如图中箭头所示.当没有磁场时当没有磁场时,导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上，水平向右导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上，水平向右或垂直于纸面对外的匀强磁场时，描述导线状态的四个或垂直于

8、纸面对外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确选项图示中正确选项()()【解析】选【解析】选D.AD.A图中导线不受力，故它不会弯曲，图中导线不受力，故它不会弯曲，A A错；错；B B图中导线受到垂直纸面对里的安培力，它不会向右弯图中导线受到垂直纸面对里的安培力，它不会向右弯曲，曲，B B错；错；C C中导线受到水平向右的安培力，导线不会中导线受到水平向右的安培力，导线不会向左弯曲，向左弯曲，C C错；错；D D中导线受到水平向右的安培力，故中导线受到水平向右的安培力，故它向右弯曲，它向右弯曲，D D对对.2.2.如下列图，三根通电长直导线如下列图，三根通电长直导线P P，Q Q，R R相互平行且通相互平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通有大小相等，方过正三角形的三个顶点，三条导线中通有大小相等，方应强度应强度B B ，I I为通电导线的电流大小，为通电导线的电流大小，r r为与通电导为与通电导是是()()A.A.垂直垂直R R，指向，指向y y轴负方向轴负方向B.B.垂直垂直R R，指向，指向y y轴正方向轴正方向C.C.垂直垂直R R，指向，指向x x轴负方向轴负方向D.

9、D.垂直垂直R R，指向，指向x x轴正方向轴正方向【解析】选【解析】选A.A.安培力的方向与电流方向垂直，安培力的方向与电流方向垂直，P P，Q Q在在R R处产生的合磁场方向沿处产生的合磁场方向沿x x轴正方向，由左手定就可以判轴正方向，由左手定就可以判定出定出R R受到的磁场力方向指向受到的磁场力方向指向y y轴负方向，轴负方向，A A正确正确.3.3.如下列图，把一重力不计可自由运如下列图，把一重力不计可自由运动的通电直导线动的通电直导线ABAB水平放在蹄形磁铁水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，当通以图示方向的电磁极的正上方，当通以图示方向的电流时，导线的运动情形是流时，导线的运动情形是(从上往下从上往下看看)()()A.A.顺时针方向转动，同时下降顺时针方向转动，同时下降B.B.顺时针方向转动，同时上升顺时针方向转动，同时上升C.C.逆时针方向转动，同时下降逆时针方向转动，同时下降D.D.逆时针方向转动，同时上升逆时针方向转动，同时上升【解析】【解析】选选C.C.两个磁极对电流的安培力方向不同，把两个磁极对电流的安培力方向不同，把电流分为两部分，左半部分受力方向向外，右半部分电流

10、分为两部分，左半部分受力方向向外，右半部分受力方向向里受力方向向里.从上往下看，通电导线将沿着逆时针方从上往下看，通电导线将沿着逆时针方向转动向转动.当导线转到垂直于纸面的方向时，电流受力向当导线转到垂直于纸面的方向时，电流受力向下，导线将向下运动，下，导线将向下运动，C C项正确项正确.学问点学问点2 2：安培力的大小：安培力的大小4.4.如下列图，在平面如下列图，在平面M M内放有一半径为内放有一半径为r r的半圆形导的半圆形导线，导线中所通的电流为线，导线中所通的电流为I1I1，在半，在半圆线圈圆心圆线圈圆心O O处垂直平面处垂直平面M M放一长直放一长直知长直导线在半圆形导线处产生的知长直导线在半圆形导线处产生的磁感应强度为磁感应强度为B B，就半圆形导线所受的安培力的大小是，就半圆形导线所受的安培力的大小是()()【解析】【解析】选选D.D.直线电流产生的磁场是一组同心圆，直线电流产生的磁场是一组同心圆，I I1 1为半圆形电流，与磁场方向平行，所以半圆形导线不为半圆形电流，与磁场方向平行，所以半圆形导线不受安培力，受安培力，D D项正确项正确.5.(20215.(2021聊

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