第1章 第1节 安培力及其应用-【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（鲁科版）

第1节　安培力及其应用 核心素养要求 核心素养呈现 1.知道安培力的定义及安培力大小的决定因素. 2.知道左手定则，并会用它判定安培力的方向. 3.会用F＝IlB计算B与I垂直情况下的安培力. 4.知道电流计的基本构造及其测电流大小和方向的基本原理. 　安培力 1．定义：物理学中，将磁场对通电导线的作用力称为安培力． 2.方向：用左手定则判断． 判断方法：伸开左手，拇指与其余四指垂直，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，此时拇指所指的方向即为安培力的方向． 3．大小：(1)F＝ (2)在非匀强磁场中公式可用于很短的一段通电直导线． (1)安培力的方向可能与磁场方向垂直，也可能不垂直．(×) (2)通电导线在磁场中一定会受到安培力的作用．(×) (3)安培力的方向与导线方向一定垂直．(√) (4)通电导体在磁场中所受安培力F一定等于IlB.(×) 　安培力的应用 1．安培力在生活中的应用：电动机、电流计等都是安培力的应用． 2．电流计的工作原理 (1)构造：如图所示，圆柱形铁芯固定于U形磁铁两极间，铁芯外面套有缠绕着线圈并可转动的铝框，铝框的转轴上装有指针和游丝． (2)原理：当被测电流通入线圈时，线圈受安培力作用而转动，线圈的转动使游丝扭转形变，从而对线圈的转动产生阻碍．当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到平衡时，指针停留在某一刻度．电流越大，安培力越大，指针偏转角度越大． 如图所示是磁电式电流表的原理图，用磁电式电流表测量电流时，通电线圈的左右两边受到的安培力的大小是否随着线圈的转动而变化？ 提示：通电线圈在安培力作用下转动时，安培力总与磁感应强度的方向垂直，磁感应强度的大小又不变，故线圈左右两边受到的安培力的大小不变． 　安培力的方向 [思考探究] 用两根细铜丝把一根直导线悬挂起来，放入蹄形磁铁形成的磁场中，请同学们完成以下探究． (1)上下交换磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化？ 提示：上下交换磁场的位置以改变磁场的方向，受力方向发生变化． (2)改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变？ 提示：改变导线中电流的方向，受力方向发生改变． (3)通过以上实验现象，你能得出什么结论？ 提示：安培力的方向与磁感应强度的方向和电流的方向有关． [思维深化] 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，可用左手定则唯一确定F的方向． (2)已知F、B的方向，当导线的位置确定时，可唯一确定I的方向． (3)已知F、I的方向，B的方向不能唯一确定． 2．安培定则(右手螺旋定则)与左手定则的区别 安培定则(右手螺旋定则) 左手定则 用途 判断电流的磁场方向 判断电流在磁场中的受力方向 适用对象 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安培力的方向 　画出图中通电直导线A受到的安培力的方向． 【解析】　(1)中电流与磁场垂直，由左手定则可判断出A所受安培力方向如图甲所示． (2)中条形磁铁在A处的磁场分布如图乙所示，由左手定则可判断A受到的安培力的方向如图乙所示． (3)中由安培定则可判断出电流A处磁场方向如图丙所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丙所示． (4)中由安培定则可判断出电流A处磁场如图丁所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丁所示． 【答案】　 判断安培力方向常见的两类问题 [针对训练] 1．在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图．过c点的导线所受安培力的方向(　　) A．与ab边平行，竖直向上 B．与ab边平行，竖直向下 C．与ab边垂直，指向左边 D．与ab边垂直，指向右边 解析：选C.导线a在c处产生的磁场方向由安培定则可判断，即垂直ac向左下，同理导线b在c处产生的磁场方向垂直bc向右下，则由平行四边形定则，过c点的合磁场方向平行于ab向下，根据左手定则可判断导线c受到的安培力垂直ab边，指向左边，故C正确． 　安培力的大小 [思考探究] (1)在如图所示的实验中，探究安培力的大小与磁场强弱、电流大小、导线长度的关系．在B、l一定时，增大电流I，导线受力怎么变化？ 提示：安培力变大． (2)在B、I一定时，增大导线的长度l，导线受力怎么变化？ 提示：安培力变大． (3)如图所示，当电流与磁场方向的夹角为θ时，安培力的大小怎样表示