(教用word)第1章 第1节 安培力及其应用-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

第1节　安培力及其应用 学业要求＋核心素养 1．会用控制变量法探究安培力与磁感应强度B、电流I、导线长度l与放置方位的关系。(科学思维) 2．会用F＝IlBsin θ 计算安培力。(科学思维) 3．掌握左手定则，并会运用它解决有关问题。(物理观念) 4．知道电流计的基本构造和基本原理。(科学探究) 一、安培力 1．基础梳理 (1)安培力：磁场对通电导线的作用力。 (2)左手定则：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，此时拇指所指的方向即为安培力的方向。 (3)安培力的大小：在匀强磁场中，当电流方向与磁场方向垂直时，通电直导线受到的安培力F跟电流I和直导线长度l的乘积成正比，且比例系数就是磁场的磁感应强度，用B表示。所以安培力F＝IlB。当电流方向与磁场方向有一个夹角θ时，安培力F＝IlBsin θ。式中F、I、l、B的单位分别是牛顿(N)、安培(A)、米(m)、特斯拉(T)。 2．尝试探究 如图所示，用两根细铜丝把一根直导线悬挂起来，放入U形磁铁形成的磁场中。闭合开关，观察通电直导线的摆动方向及幅度。 (1)改变电池的正、负极接线柱，闭合开关，你能看到什么现象？ 提示：通电导线的摆动方向发生改变。 (2)是否有一种巧妙的办法能够直接判断出安培力的方向呢？ 提示：伸开左手，使拇指与四指在同一平面内，并跟四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导体所受安培力的方向。 (3)把一节电池换成三节，其他条件不变，观察更换电池前后通电导线摆动的幅度，分析电流大小对安培力大小的影响。 提示：通电直导线的摆动幅度变大。当其他因素不变时，电流变大，安培力变大。 (4)把U形磁铁更换成磁性更强的磁铁，其他条件不变，比较更换磁铁前后导线摆动的幅度，分析磁感应强度大小对安培力大小的影响。 提示：通电直导线的摆动幅度变大。当其他因素不变时，磁感应强度变大，安培力变大。 二、安培力的应用 1．基础梳理 多用电表是检修电气设备必不可少的工具，其核心部件由电流计及与其并联或串联的电阻构成。 2．尝试探究 将通电导线放入磁场中会受到安培力的作用，现在将一根通电长导线折成一个矩形线圈abcd放入磁场中，如图所示。 (1)矩形线圈的哪些边会受到安培力？ 提示：ad和bc边。 (2)线圈会如何运动，为什么？ 提示：因为线圈的两边是反向电流，使它们在同一磁场中所受磁场力方向相反，使得线圈转动起来。从上向下看，线圈顺时针转动。 (3)大家可以想一想，利用通电线圈的这个特性，我们可以制造什么？ 提示：可以用于制造电动机。 (1)电流计的构造是怎样的？ 提示：如图所示。 (2)电流计的工作原理是什么？ 提示：当被测电流流入线圈时，线圈受安培力作用而转动，线圈的转动使游丝扭转形变，并对线圈的转动产生阻碍。当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到平衡时，指针便停留在某一刻度。电流越大，安培力越大，指针偏转越大。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)通电导体在磁场中所受安培力为零，该处磁感应强度一定为零。 (　　) ×　提示：当通电导体与磁场平行放置时，安培力为零，磁感应强度不为零。 (2)磁感应强度的方向与安培力的方向垂直。 ( √ ) (3)通电导体在磁场中所受安培力F一定等于IlB。 (　　) ×　提示：只有当通电导体与磁场垂直放置时，安培力才等于IlB。 (4)电流计在线圈转动的范围内，各处的磁感应强度大小相等。 ( √ ) (5)电流计在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流大小有关，而与所处位置无关。 ( √ ) 2．把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法正确的是(　　) A．安培力的方向一定跟磁场方向相同 B．安培力的方向一定跟磁场方向垂直，但不一定跟电流方向垂直 C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁场方向垂直 D．安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直 D　解析：安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，即垂直于磁场与电流所决定的平面。 3．磁场中某处磁感应强度的大小，由B＝可知(　　) A．B随Il的乘积的增大而减小 B．B随F的增大而增大 C．B与F成正比，与Il成反比 D．B与F及Il无关，由的比值确定 D　解析：磁场中某处的磁感应强度的大小仅由磁场本身决定，B＝为比值定义，B与F、I、l无关。 4．在如图所示的四个图中，标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是(　　) A　　　　B　　　　　C　　　　　D D　解析：安培力的方向一定与直导线和磁场所决定的平面垂直，选项A、B均错误；由左手定则可判断选项C错误，选项D正