第一章 第1节 安培力-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评（教科版）

第1节　安培力 新课程目标 核心素养 1.通过实验，认识安培力。 2.能判断安培力的方向，会计算安培力的大小。 1.物理观念：结合对具体实例的分析，体会判断安培力方向的方法。 2.科学思维：通过实例分析，掌握安培力作用下导体运动问题的分析方法，培养一定的空间思维能力。 3.科学探究：通过实验探究安培力的方向与电流的方向、磁感应强度的方向之间的关系。 4.科学态度与责任：在实验探究的过程中，学会合作，培养学科学、爱科学的科学态度。 　认识安培力 1．安培力：磁场对通电导线的作用力称为安培力。 2．通电导线之间的相互作用力：反向排斥，同向相吸。 　安培力的方向 1．方向：用左手定则判定。 判定方法：伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，则大拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向。 2．安培力方向的特点 安培力的方向总是垂直于磁场方向与电流方向所在的平面。 　安培力的大小 1．当通电导线与磁场方向垂直时，F＝ILB。 2．当通电导线与磁场方向平行时，F＝0。 3．当导线与磁场方向的夹角为θ时，F＝I_LBsin_θ。 [课前小练] 思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同。(×) (2)通电导线在磁场中不一定受安培力。(√) (3)一通电导线放在磁场某处不受安培力，该处的磁感应强度不一定为零。(√) (4)通有反方向电流的平行导线相互吸引。(×) 　安培力的方向 [思考探究] 1．如图所示，改变导线中电流的方向，观察受力方向是否变化？ 2．如图所示，上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化？ 提示：1.变化。2.变化。 [思维深化] 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，即安培力的方向垂直于电流I和磁场B所决定的平面。 (1)当电流方向与磁场方向垂直时，安培力方向、磁场方向、电流方向两两垂直。应用左手定则时，磁感线垂直穿过掌心。 (2)当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向。应用左手定则时，磁感线斜着穿过掌心。 2．平行通电直导线间的相互作用 同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。 　在下列四幅图中，能正确标明通电直导线所受安培力F方向的是(　　) 解析：B　根据左手定则判断可知，安培力竖直向下，A错误；根据左手定则判断可知，安培力竖直向下，B正确；根据左手定则判断可知，安培力竖直向下，C错误；根据左手定则判断可知，安培力垂直纸面向外，D错误。 [针对训练] 1.(多选)如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等。矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止。则a、b的电流方向可能是(　　) A．均向左　　　　　 B．均向右 C．a的向左，b的向右 D．a的向右，b的向左 解析：CD　a、b的电流均向左或均向右时，根据通电直导线产生的磁场及其分布和叠加可知，在a、b导线附近的磁场方向相反，则由左手定则可以判断平行于a、b导线的矩形线框的两边受力的方向相同，线框所受的合力不为0，故不可能静止，选项A、B错误；a、b的电流方向相反时，在a、b导线附近的磁场方向相同，平行于a、b导线的矩形线框的两边受力的方向相反，用对称性也可以判断线框的另外两边所受的磁场力也大小相等方向相反，故线框处于平衡状态，选项C、D正确。 　安培力的大小 [思考探究] 匀强磁场B中，导线中的电流为I，长度为L，当磁感应强度B的方向与电流方向成θ角时(如图)，导线所受安培力F应怎样求解？ 提示：把磁感应强度B分解为两个分量：一个分量与导线垂直，B1＝Bsin θ，另一分量与导线平行，B2＝Bcos θ，平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定，即F＝ILB1，将B1＝Bsin θ代入得F＝ILBsin θ。 [思维深化] 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等于连接两端点直线的长度，相应的电流沿L由始端流向末端(如图所示)。 　如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为L，处于虚线方框内的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B方向与线圈平面垂直，当线圈中通有如图所示电流I时，调节砝码使天平达到平衡。然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中拿走质量为m的砝码，才能使天平再次达到新的平衡，由此可知(重力加速度为g)(