1.1 磁场对通电导线的作用力 学案-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

1.1磁场对通电导线的作用力—2022-2023人教版（2019）选择性必修第二册简案 1、 安培力的认识 1、把通电导体置于磁场中，通电导体受到的作用力，称为安培力。 注意：当电流方向与磁场方向平行时，导体不受力。 2、安培力的计算公式 F=BILsin（代表电流与磁场的夹角） 注意：磁感应强度由磁场本身决定，与F和IL无关。 2、 左手定则 1、 作用：判断安培力的方向。 2、 方法：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大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、 注意：大拇指伸直，磁场首先穿过手心。 3、 平行通电导体间的相互作用力 若导体通电方向相同如图： AB受到向右的安培力，CD受到向左的安培力，相互吸引。 AB受到向左的安培力，CD受到向右的安培力，相互排斥。 四、磁电式电流表的认识 磁电式电流表的外部构造如图（甲）所示 在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针（如图乙所示） 蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，如图（丙）所示 螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足NBIS=kθ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈（指针）偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量。 注意：根据NBIS=kθ 解得：= 更换k值更小的螺旋弹簧，电流表的灵敏度减大（灵敏度即减小）。 例题讲解 【例1】关于通电导线在磁场中受到的磁场力，下列说法正确的是（　　） A．磁场力方向可以不与磁场方向垂直 B．磁场力的方向一定垂直于通电导线 C．环形通电线圈在磁场中所受磁场力一定为零 D．只有垂直磁场方向放置的通电导线才受磁场力 解：AB、左手定则是判断磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间关系的法则，根据左手定则可知，安培力既垂直于磁场方向又垂直于电流方向，故A错误，B正确； C、环形线圈在磁场中会转动，说明受力会不为零，故C错误； D、当通电导线在磁场中与磁场的方向平行时，不受安培力的作用，垂直磁场方向放置的通电导线受磁场力是最大的，故D错误。 故选：B。 【例2】在图所示的四幅图中，正确标明了通电导线所受安培力F方向的是（　　） A． B． C． D． 解：A、让磁感线从掌心进入，使四指指向电流的方向，拇指所指的方向就是安培力的方向，根据左手定则判断可知安培力F方向水平向左，故A错误； B、通电导线与磁场平行，不受安培力，故B错误； C、根据左手定则判断可知安培力F方向竖直向上，故C正确； D、根据左手定则判断可知安培力F方向水平向左，故D错误。 故选：C。 【例3】在正三角形ABC的三个顶点A、B、C处，各固定有一根垂直于三角形的长直导线，每根导线通有大小相同的恒定电流，电流方向如图所示，已知导线A受到的安培力大小为F，则导线C受到的安培力（　　） A．大小为F，方向平行AB向左下 B．大小为F，方向平行AB向右上 C．大小为F，方向垂直AB向右下 D．大小为F，方向垂直AB向左上 解：设两长直导线间的相互作用力大小为F1，反向电流相互排斥，同向电流相互吸引，对长直导线A研究，根据力的合成可得2F1cos60°=F 解得F1=F 对长直导线C研究，根据力的合成可得，C受到的安培力为FC＝2F1cos30°＝F 方向垂直AB向右下，故C正确，ACD错误； 故选：C。 【例4】如图所示，两平行导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨之间接有电动势E=3V，内阻r=0.5Ω的直流电源，两导轨间的距离L=0.4m,在导轨所在空间内分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好刚要滑动。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻R=1.0Ω，金属导轨电阻不计，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： （1）ab棒受到的安培力； （2）ab棒与导轨的动摩擦因数μ。 解：（1）根据闭合电路欧姆定律得：I==2A 导体棒受到的安培力大小：F=ILB=2×0.4×0.5N=0.4N 由左手定则可知，安培力方向平行于斜面向上 （2）导体棒静止处于平衡状态，设导体棒所受静摩擦力为f,由平衡条件得： 平行斜面方向上：mgsin37°+f=F 垂直斜面方向上：FN=mgcos37° 根据滑动摩擦力公式可知，μ= 代入数据解得：μ=0.5。 答：（1）ab棒受到的安培力大小是0.4N，方向平行于斜面向上。 （2）ab棒与导轨的动摩擦因数μ为0.5。 基础