第1课 磁场对通电导线的作用力（课件）-2022-2023学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第二册）

§1. 1　磁场对通电导线的作用力 第一章 安培力与洛伦兹力 电磁轨道炮 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。自然条件下炮弹速度可达近万m/s，射程320km，杀伤能量32兆焦。炮弹的发射是利用电磁系统中电磁场对炮弹导电底座的作用力。 炮弹的动力来源：磁场对电流的作用力！为了纪念安培，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力。 探究安培力的方向与哪些因素有关 交换磁极的位置， 观察受力方向是否改变。 改变导线中电流的方向， 观察受力方向是否改变。 F、B、I 方向关系 B I F 示意图 ①安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面 I B F B B ②B 与 I 不一定垂直. 安培力的方向 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。 磁感线 四 指 大拇指 穿过手心 电流方向 安培力方向 F F=0 F × × × × × × × × × × × × × × × × B I × B I B I 判定以下通电导线所受安培力的方向 典例精析 例1．在下列四幅图中，能正确标明通电直导线所受安培力F方向 的是(　　) B 【解析】根据左手定则判断可知，安培力竖直向下，A错误；根据左手定则判断可知，安培力竖直向下，B正确；根据左手定则判断可知，安培力竖直向下，C错误；根据左手定则判断可知，安培力垂直纸面向外，D错误。 【答案】B F I B F I B α α B B I F α B I 练习：判定以下通电导线所受安培力的方向 30° F F I I I B B B 通电直导线中的电流 环形电流或通电螺线管 判断电流在磁场中的受力方向 电流在磁场中 左手定则 作用 具体情况 具体操作 结果 内 容 四个手指弯曲的方向指向电流的环绕方向 大拇指指向轴线上的磁感线方向 四个手指弯曲的方向表示磁场的方向 大拇指指向电流的方向 磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流的方向 大拇指指向电流所受到的安培力的方向 判断电流的磁场方向 安培定则 左手定则和安培定则对比： 小试牛刀 １.画出图中通电直导线A受到的安培力的方向。 11 【答案】 【解析】(1)中电流与磁场垂直，由左手定则可判断出A所受安培力方向如图甲所示。 (2)中条形磁铁在A处的磁场分布如图乙所示，由左手定则可判断A受到的安培力的方向如图乙所示。 (3)中由安培定则可判断出A处合磁场方向如图丙所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丙所示。 (4)中由安培定则可判断出A处磁场如图丁所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丁所示。 小试牛刀 １.(多选)(2019·江苏高考)如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等。矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止。则a、b的电流方向可能是(　　) A．均向左　　　　　　　　　　B．均向右 C．a的向左，b的向右 D．a的向右，b的向左 CD 14 【解析】a、b的电流均向左或均向右时，根据通电直导线产生的磁场及其分布和叠加可知，在a、b导线附近的磁场方向相反，则由左手定则可以判断平行于a、b导线的矩形线框的两边受力的方向相同，线框所受的合力不为0，故不可能静止，选项A、B错误；a、b的电流方向相反时，在a、b导线附近的磁场方向相同，平行于a、b导线的矩形线框的两边受力的方向相反，用对称性也可以判断线框的另外两边所受的磁场力也大小相等方向相反，故线框处于平衡状态，选项C、D正确。 【答案】CD 小试牛刀 2．如图所示，O为圆心，KN、LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外，用一根导线围成如图KLMN所示的回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路(　　) A.将向左平动 B．将向右平动 C．将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动 D．KL边将垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动 D 16 小试牛刀 【解析】因为通电直导线的磁感线是以O为圆心的一组同心圆，磁感线与KN边、LM边平行，所以KN边、LM边均不受力。根据左手定则可得，KL边受力垂直纸面向外，MN边受力垂直纸面向里，故D项正确。 【答案】D 小试牛刀 ３．(2021·广东选择考)截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1≫I2，电流方向如图所示。下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是