第5.1节 安培力(1)-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第二册）

第五章·磁场 第1节 安培力（1） ◎目标导航 知识要点 难易度 1．安培力F＝IlBsinθ 2．安培力方向：左手定则判定安培力方向 3．等效长度计算安培力 4．平衡状态下含有安培力的受力分析 ★★★ ★★★ ★★★ ★★★ ◎知识精讲 一、安培力的方向 1．安培力：通电导线在磁场中受的力． 因果关系：先有磁场和电流，再有安培力。 2．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； 让磁感线垂直穿过掌心，使四指指向电流的方向，则拇指指向是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B与I所决定的平面． B和I可能： （1）垂直；（2）平行；（3）斜交 （1）垂直受安培力 （2）平行不受安培力 （3）斜交，垂直投影部分受力 即安培力方向的特点： (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。 (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。 4．平行电流间作用力 同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。 5．直线电流和平行线框电流间作用力 抵消思想：合力只看靠近直线电流的边的电流方向。 例1. 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向。 例2. 两平行直导线cd和ef竖直放置，通电后出现如图所示现象，图中a、b两点位于两导线所在的平面内。则（　　） （A）两导线中的电流方向相同 （B）两导线中的电流大小一定相同 （C）b点的磁感应强度方向一定向里 （D）同时改变两导线中电流方向，两导线受到的安培力方向不变 二、安培力的大小 1．垂直于磁场B的方向放置的长为l的通电导线，当通过的电流为I时，所受安培力为F＝IlB. 2．当磁感应强度B的方向与电流方向成θ角时，公式F＝IlBsinθ. 3．由于磁场具有矢量叠加性，安培力也具有矢量叠加性，按矢量的平行四边形法则进行合成． 4．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. 5．公式F＝IlBsin θ中l指的是导线在垂直于磁场方向上的“等效长度”。 弯曲导线的有效长度l，等于连接两端点连线的长度，如下图虚线所示；相应的电流沿导线由始端流向末端． 推论：对任意形状的闭合平面线圈，当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈的有效长度l＝0，故通电后线圈在匀强磁场中所受安培力的矢量和一定为零，如下图所示． 例3. 如图所示，导线长，用两根平行的、相同的弹簧将水平挂起，弹簧间有沿水平方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场区域宽度，磁感应强度大小为，导线所受重力大小为．为了使弹簧不发生形变，导线内电流的方向和大小应如何？ ◎考点题型 考点01 安培力的方向判断 【方法总结】如果电流和磁感线不规则，需要将电流在磁感线方向上投影，忽略平行分量，只看垂直分量，从而用左手定则判断出受力方向。 例4. 小明在课后用铜丝自制了一个“心”形的线圈，他把一节干电池的正极朝上放在一个强磁铁上，强磁铁的S极朝上，N极朝下，然后把制成的线圈如图所示放在电池上，顶端搁在电池的正极，下部分和磁铁接触，忽略各接触面上的摩擦力，从上往下看，则（　　） （A）线圈做逆时针转动 （B）线圈做顺时针转动 （C）线圈不会转动 （D）转动方向无法判断 例5. 如图所示，两个完全相同的闭合导线环挂在光滑绝缘的水平横杆上，当导线环中通有同向电流时，两导线环的运动情况是（   ） （A）互相吸引，电流大的环其加速度也大 （B）互相排斥，电流小的环其加速度较大 （C）互相吸引，两环加速度大小相同 （D）互相排斥，两环加速度大小相同 考点02 计算安培力中的等效长度 【方法总结】等效长度为始点到终点的连线长度。 例6. 如图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流均为I，磁感应强度均为B，求各导线所受到的安培力的大小。 A　 　　B　　 　　C　 　　D　　 　E 例7.如图，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直磁场放置，将AB两点接入电压恒定的电源两端，通电时电阻丝AB段受到的安培力为F，则此时三根电阻丝受到的合安培力大小为（ ） （A）F （B）1.5F （C）2F （D）3F 考点03 安培力的矢量合成 例8. 如图所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线甲和乙，通有大小均为I=5A且方向相反的电流，a、b两点与两导线共面，其连线与导线垂直，a、b到两导线中点O的连线长度和甲乙间距离均相等。已知直线电流I产生磁场的磁感应强度分布规律是（k为比例系数，为某点到