第1章 1 磁场对通电导线的作用力-【精讲精练】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册人教版（教师用书）

1　磁场对通电导线的作用力 [学业要求] 1．知道安培力的方向与电流、磁感应强度方向的关系，会用左手定则判断安培力的方向。 2．理解安培力的计算公式，会应用公式计算匀强磁场中安培力的大小。 3．知道磁电式电流表的基本构造及运用它测量电流大小和方向的基本原理。 一、安培力 阅读教材，并回答： 1．观察教材图1.1­1演示实验，说明安培力的方向与什么因素有关？有怎样的关系？ 磁场方向 竖直向下 竖直向上 电流方向 垂直纸面向里 垂直纸面向外 垂直纸面向里 垂直纸面向外 金属棒 运动方向 分析实验结果，可以发现什么规律？ 答：磁场方向、电流方向和安培力的方向满足左手定则。 2．试着用三维图，描述F、B、I三者之间的方向关系的方法，总结左手定则。 答：略 [概念·规律] 1．安培力：__通电导线__在磁场中受的力。 2．决定安培力方向的因素 (1)__电流__方向。 (2)__磁感应强度__方向。 3．左手定则：如图所示，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。 4．安培力方向的特点：与电流方向、磁感应强度的方向都__垂直__，即安培力F垂直于__B和I__所决定的平面。 二、安培力的大小 阅读教材，并回答： 1．在必修中讨论过通电导线放入磁场，电流与磁场垂直时，安培力大小与导线长度有何关系？ 答：F＝IlB 2．导线受到的安培力大小的计算公式有条件吗？ 答：电流与磁场垂直 3．当通电导线与磁场方向不垂直也不平行，如何计算安培力？ 答：见教材 [概念·规律] 1．大小 2．单位：力F、电流I、导线长度l、磁感应强度B的单位分别为牛顿(N)、安培(A)、米(m)、特斯拉(T)。 三、磁电式电流表 1．构造：最基本的组成部分是__磁体__和放在磁体两极之间的__线圈__。 2．原理 (1)通电线圈在磁场中受到安培力的作用发生__转动__。螺旋弹簧变形，以__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，可以确定通过电流的__大小__；根据指针偏转的__方向__，可以知道被测电流的方向。 (3)优、缺点 ①优点：灵敏度高，可以测出__很弱__的电流。 ②缺点：线圈的导线__很细__，允许通过的电流很弱。 探究点一　安培力的方向 [交流讨论] 1．试用左手定则分析 ：同向电流相互吸引反向电流相互排斥，画图说明。 答： 2．如图所示，两根垂直纸面且相互平行放置的直导线M和N，通有大小相等、方向相反的电流I。对于在纸面上与M、N导线距离都等于l的点P，电流在该点产生的磁场方向如何？说说理由。M导线受到的安培力方向又怎样？ 答：垂直MN连线向右，M受到安培力的方向沿NM方向向上 3．完成本节教材“练习与应用”第1题。 [归纳总结] 1．安培力的方向：不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，即总有F⊥I和F⊥B。 (1)已知I、B的方向，可唯一确定F的方向。 (2)已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向。 (3)已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能唯一确定。 2．安培定则(右手螺旋定则)与左手定则的比较 安培定则(右手螺旋定则) 左手定则 作用 判断电流的磁场方向 判断电流在磁场中的受力方向 内容 具体 情况 直线电流 环形电流或通电螺线管 电流在磁场中 应用 方法 拇指指向电流的方向 四指弯曲的方向表示电流的环绕方向 磁感线穿过手掌心，四指指向电流的方向 结果 四指弯曲的方向表示磁感线的方向 拇指指向轴线上磁感线的方向 拇指指向电流受到的磁场力的方向 3．电场力与磁场力的比较：与磁场力相比，电场力是纵向力，其方向总是与电场方向平行，而磁场力是横向力，其方向总是与磁场方向垂直。 　请画出如图所示的甲、乙、丙三种情况下，导体棒受到的安培力的方向。 [解析]　画出甲、乙、丙三种情况的侧面图，利用左手定则判定出在甲、乙、丙三种情况下，导体棒所受安培力的方向如图所示。 [答案]　见解析 [变式]　下列情景中，关于通电导线在磁场中所受安培力的方向判断正确的是(　　) A．如图甲所示，通电导线静止，磁场垂直纸面向里 B．如图乙所示，磁场与竖直方向的夹角为θ，电流方向垂直纸面向里 C．如图丙所示，磁场竖直向上，导轨水平放置 D．如图丁所示，导体棒静止，磁场竖直向上 解析　如题图甲所示，根据左手定则可知，通电导线受安培力向上，选项A错误；如题图乙所示，根据左手定则可知，通电导线受安培力垂直B斜向右上方，