1.1 磁场对通电导线的作用力-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（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 模块一 知识掌握 知识点一　安培力的方向 【情境导入】按照如图所示进行实验． (1)仅上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？ (2)仅改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？ (3)仔细分析实验现象，结合课本说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？ 【知识梳理】 1．安培力： 在磁场中受的力． 2．安培力的方向与 、 有关；安培力垂直于 与 决定的平面． 3．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 ，这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向． 【重难诠释】 1．安培力方向的特点 安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即垂直于电流I和磁场B所决定的平面． (1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直．应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直． (2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向． 2．判断安培力方向的步骤 (1)明确研究对象； (2)用安培定则或根据磁体的磁场特征，画出研究对象所在位置的磁场方向； (3)由左手定则判断安培力方向． [例题1] （2023春•兰州期末）如图所示，四幅图分别表示在匀强磁场中，闭合电路的一部分导体的运动方向与电路中产生的感应电流方向的关系，其中错误的是（　　） A． B． C． D． [例题2] （2023春•信宜市期中）均匀U形金属框abcd置于匀强磁场中，如图所示。它可以绕AB轴转动。若导线中电流方向是由B到A，欲使导线平面往纸外转出角α后达到平衡，则磁场方向应是（　　） A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向右 D．垂直纸面向里 [例题3] （2023•黄山模拟）《大国重器Ⅲ》节目介绍了GIL输电系统的三相共箱技术，如图甲所示，三根超高压输电线缆平行且间距相等。截面图如图乙所示，截面圆心构成正三角形，上方两根输电线缆AB圆心连线水平，某时刻A中电流方向垂直于纸面向外、B中电流方向垂直于纸面向里、电流大小均为I，下方输电线缆C中电流方向垂直于纸面向外、电流大小为2I，电流方向如图，则（　　） A．A、B输电线缆相互吸引 B．A输电线缆所受安培力斜向左下方，与水平方向夹角60° C．A输电线缆在AB圆心连线中点处的磁感应强度方向竖直向上 D．正三角形中心O处磁感应强度方向水平向左 [例题4] （2022秋•福建期末）通电矩形导线框abcd与通有恒定电流的长直导线MN在同一平面内且相互平行，电流方向如图所示。关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是（　　） A．线框有两条边所受安培力方向相同 B．cd边所受安培力垂直纸面向外 C．线框中所受安培力合力向右 D．线框中有两条边所受安培力大小相同 [例题5] （2021秋•鄢陵县期末）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，下列说法中正确的是（　　） A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同 B．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，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，但不一定跟磁感应强度方向垂直 D．安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直 知识点二　安培力的大小 【情境导入】(1)在如图甲所示的探究影响安培力大小的有关因素的实验中，把导线垂直放入磁场(磁感应强度为B)中，得出的安培力F与导线长度l、电流大小I有怎样的关系？ (2)当导线平行磁场方向放入时，它受到的安培力多大？ (3)如图乙，当导线和磁场方向的夹角为θ时，它受到的安培力多大？ 　　 甲　　　　　 　　乙 【知识梳理】 如图甲、乙所示，导线电流为I，长度为l，磁场的磁感应强度为B. 1．如图甲，通电导线与磁场方向垂直，此时安培力F＝ . 2．如图乙，通电导线与磁场方向平行，此时安培力F＝ . 3．如图丙，当通电导线与磁场不垂直时，此时安培力F＝ . 【重难诠释】 对公式F＝IlBsin θ的理解 1．公式F＝IlBsin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响． 2．公式F＝IlBsin θ中θ是B和I方向的夹角 (1)当θ＝90°时，即B⊥I，sin θ＝1，公式变为F＝IlB. (2)当θ＝0时，即B∥I，F＝0. 3．公式F＝IlBsin θ中l指的是导线在磁场中的“有效长度”， 弯曲导线的有效长度l等于连接两