第一章 第1节 磁场对通电导线的作用力(Word教参)-【状元桥·优质课堂】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册(人教版)

第一章　安培力与洛伦兹力 第1节　磁场对通电导线的作用力 1.知道安培力，知道影响安培力大小的因素. 物理观念 2.知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向. 科学思维 3.会推导匀强磁场中安培力的表达式，会计算匀强磁场中安培力的大小. 科学思维 4.知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理. 物理观念 知识点一　安培力的方向 1．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． 2．安培力方向的特点 安培力方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直，即垂直于导线和磁感应强度所决定的平面. 知识点二　安培力的大小 F＝ 知识点三　磁电式电流表 1．原理 (1)通电线圈在磁场中受安培力作用发生转动.螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动． (2)线圈偏转的角度越大，被测电流就越大，所以根据线圈偏转角度的大小，可以确定被测电流的大小；根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向． 2．优缺点：优点是灵敏度高，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． 1．判断下列说法的正误． (1)安培力的方向一定与电流方向垂直．(　　) (2)安培力的方向与磁场方向一定垂直．(　　) (3)通电导线在磁场中一定会受到安培力的作用．(　　) (4)可根据磁电式电流表指针的偏转方向判断被测电流的方向．(　　) 答案 (1)√　(2)√　(3)×　(4)√ 2．(多选)把通有电流I、长度为l的直导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中，下列关于安培力大小的说法正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．可能为0 B．一定为BIl C．可能小于BIl D．可能大于BIl 答案　AC 解析　当导线与磁场方向平行时，导线受到的安培力为0，选项A正确；当导线与磁场方向垂直时，导线受到的安培力最大，为BIl，选项C正确，B、D错误. 考点一　左手定则的理解和应用 【例题1】 下列各图中，表示磁场方向、电流方向及导线所受安培力方向的相互关系，其中正确的是(　　) 思维导引：(1)先明确电流和磁场的方向；(2)按照程序，即伸开左手手掌→磁感线穿过掌心→四指指向电流方向，确定安培力的方向． 答案　C 解析　A图，电流的方向向上，让磁场垂直于左手掌心向里穿过，根据左手定则可得，安培力的方向向左，选项A错误；B图，电流的方向与磁场的方向平行，电流不受安培力的作用，选项B错误；C图，电流的方向向右，让磁场垂直于左手掌心向里穿过，根据左手定则可得，安培力的方向向上，选项C正确；D图，电流的方向向里，让磁场垂直于左手掌心穿过，根据左手定则可得，安培力的方向向左，选项D错误． 左手定则应用的两个要点 1．安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向，应用左手定则时必须使大拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直． 2．由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一定垂直穿入手掌，可能与四指方向成某一夹角，但四指一定要指向电流方向． 【变式1】 请根据下列各图中给出的条件，运用左手定则，求出各图中第3个物理量的方向． 解析 根据各图中已知物理量的方向，利用左手定则可知，(a)图中F垂直于纸面向里；(b)图中F垂直于纸面向里；(c)图中B垂直于纸面向外；(d)图中I由左向右；(e)图中F垂直于I斜向右下方． 答案 见解析 考点二　安培力大小的计算 【例题2】 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所受安培力大小为(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．F＝BId B．F＝BIdsin θ C．F＝　　　　 D．F＝BIdcos θ 思维导引：(1)磁场与电流方向是否垂直；(2)在本问题情形中，用F＝BIL求解时，导线的长度应为. 答案　C 解析　棒MN在磁场中有效电流的长度L＝，则F＝BIL＝，选项C正确． 1.若B与I(L)垂直时，F＝BIL，此时所受的安培力最大． 2．若B与I(L)平行时，F＝0. 3．在计算安培力时，若放入磁场中的导线是弯曲导线，其安培力求解时应用其长度的有效值，即两端点所连直线的长度，如图甲、乙所示． 4．当导线方向与磁场方向斜交时，如图丙所示，安培力F＝BILsin θ. 【变式2】 如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，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°.流经导线的电流大小为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力(　　) A．方向沿纸面向上