第一章微专题1 安培力的应用-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案配套教参（人教版，多选）

微专题1　安培力的应用 授课提示：对应学生用书第6页 　安培力作用下导体运动方向的判断 五种常用方法 电流元法 把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线的运动方向 特殊位置法 通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向 等效法 环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁体或多个环形电流，反过来等效也成立。然后根据同极相斥、异极相吸或者根据同向电流相吸、反向电流相斥判断相互作用情况 结论法 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势 转换研究对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题时，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向 1．判断通电线圈等在磁场中的转动情况，要寻找具有对称关系的电流元。 2．利用特殊位置法判断导体的运动(趋势)方向时，要注意利用通电导体所在位置的磁场特殊点的方向。　 　如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁体两极的正上方，导线可以自由转动。当导线通入图示方向的电流I时，导线的运动情况是(从上向下看)(　　) A．顺时针方向转动，同时下降 B．顺时针方向转动，同时上升 C．逆时针方向转动，同时下降 D．逆时针方向转动，同时上升 [思路点拨]　本题可以利用电流元法和特殊位置法判断。 [解析]　(1)电流元法：如图所示，把直导线电流等效为AO、OB两段电流元，由左手定则可以判断出AO段受力方向垂直纸面向外，OB段受力方向垂直纸面向内。因此，从上向下看时，导线AB将以中心O为轴顺时针转动。 (2)特殊位置法：用导线转过90°的特殊位置来分析，根据左手定则判得安培力的方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下移动。 综合(1)(2)所述，可知选项A正确。 [答案]　A 　1.如图所示，通电直导线ab位于两平行导线M、N横截面连线的中垂线上。当平行导线M、N通以同向等值电流时，下列说法正确的是(　　) A．ab顺时针旋转 B．ab逆时针旋转 C．a端向外、b端向里旋转 D．a端向里、b端向外旋转 解析：两个平行电流在直导线ab处产生的磁场都是同心圆，如图所示，由磁场的叠加可知，两电流产生的磁场，在直导线ab上部分处的合磁场方向都从左向右，则ab上部分电流受到的安培力方向垂直纸面向外；两电流产生的磁场，在直导线ab下部分处的合磁场方向都从右向左，故ab下部分电流受到的安培力方向垂直纸面向里。所以，导线的a端向外旋转，导线的b端向里旋转，故选C。 答案：C 2.如图所示，在条形磁体S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁体位于同一平面内。当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现(　　) A.线圈向磁体平移 B．线圈远离磁体平移 C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁体 D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁体 解析：解法一：电流元法结合特殊位置法和等效法 线圈所在处的磁场向左，由左手定则可知线圈左侧受力向外，右侧受力向里，所以从上往下看，线圈逆时针转动，转过90°后将环形电流等效成小磁针，由安培定则知其N极向左，与条形磁体的关系为异名磁极相对，所以相互吸引。 解法二：等效法 将环形电流等效成小磁针，由安培定则知其N极向里，受到条形磁体作用后其N极要指向左侧且相互靠近。 答案：D 　安培力作用下导体的平衡 　安培力作用下导体的平衡是常见的一类题型，体现了学科内知识的综合应用及知识的迁移能力，解决这类问题的关键是对导体进行正确的受力分析。 (1)对导体受力分析时先将立体图转化为平面图，将抽象的空间受力分析转移到纸面上进行，一般是画出与导体垂直的平面，将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上，然后进行分析。 (2)正确的受力分析顺序是：先重力，后安培力，最后是弹力和摩擦力。这是因为弹力和摩擦力的有无和方向与其他力有关。 (3)特别注意安培力的方向判定：安培力垂直于磁场方向的同时又垂直于电流方向，即一定垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面。 在对导体进行受力分析时，安培力的方向易画错，因此应注意以下两点： (1)受力分析时，将表示磁场的箭头在受力图旁边标出，便于确定安培力的方向。 (2)画完图后，要检查一下，看安培力是否垂直于B、I所决定的平面。　 　质量为m＝0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d＝0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，磁感应强度B＝2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示。现调节滑动变阻器的滑片，试