第一章 第一节 安培力 第二节 安培力的应用-【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（粤教版）

第一节　安培力 第二节　安培力的应用 核心素养要求 核心素养呈现 1.知道什么是安培力，会推导安培力公式F＝BILsin θ. 2.知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向． 3.了解电流天平、磁电式电表、直流电动机的工作原理. 　认识安培力　安培力的方向 1．安培力：磁场对通电导线的作用力称为安培力． 2．左手定则：伸开左手，使大拇指与四指垂直，且都与手掌在同一个平面内；让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流的方向，这时大拇指所指方向就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． (1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同．(×) (2)安培力的方向与导线方向一定垂直．(√) (3)应用左手定则时，四指指向电流方向，大拇指指向安培力方向．(√) 　安培力的大小 1．当通电导线垂直磁场方向放置时，所受安培力的大小为F＝BIL. 2．当磁感应强度B的方向与通电导线平行时，导线受力F＝0. 3．当磁感应强度B的方向与通电导线方向成θ角时，F＝BILsin_θ，θ为B与I之间的夹角． 　安培力的应用 1．电流天平：电流天平常用于实验室中测量两平行通电导体之间的相互作用力和磁感应强度． 2．磁电式电表 (1)构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧(又叫游丝)、指针、极靴、圆柱形铁芯等． (2)原理：当被测电流通入线圈时，线圈受安培力作用而转动，线圈的转动使螺旋弹簧扭转形变，产生阻碍线圈转动的阻力．当安培力产生的转动力与螺旋弹簧形变产生的阻碍转动的力达到平衡时，指针停留在某一刻度，电流越大，安培力就越大，指针偏角就越大． 3．直流电动机：利用安培力使通电线圈转动．从能量的角度看，直流电动机是将电能转换为机械能的旋转电机． (1)磁电式电表中的磁场为匀强磁场．(×) (2)对于磁电式电表，指针稳定后，线圈受到的螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的．(√) (3)对于磁电式电表，通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大．(√) 安培力的方向 [思考探究] 如图所示的实验装置，通电导线悬挂放置在蹄形磁铁之间，改变磁极方向或电流方向，观察导线摆动的方向．思考并探究下面的问题： (1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？ 提示：受力的方向改变． (2)改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？ 提示：受力的方向改变． (3)仔细分析实验结果，说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？ 提示：安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则． [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．判断安培力方向的步骤 (1)明确研究对象； (2)用安培定则或根据磁体的磁场特征，画出研究对象所在位置的磁场方向； (3)由左手定则判断安培力方向． 3．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，方向如图所示．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】　如图所示，根据安培定则，过A、B点的导线在C点所激发的磁场方向分别为B′、B″，应用平行四边形定则可知过C点的导线所在处的合磁场方向．根据左手定则可知安培力FC的方向与AB边垂直，指向左边，故选项C正确． 【答案】　C 左手定则应用的两个要点 (1)安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向，所以应用左手定则时，必须使大拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直． (2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一定垂直穿入手掌，可能与四指方向成某一夹角，但四指一定要指向电流方向． [针对训练] 1．画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向． 解析：无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I所决定的平面，且满足左手定则． 答案：如图所示 安培力的大小 [思考探究] (1)在如图所示的探究影响安培力大小的有关因素的实验中，把导线垂直放入磁场(磁感应强度为B)中，得出的安培力F与导线长度L、电流大小I有怎样的关系？ 提示：F＝BIL. (2)当导线平行磁场方向放入时，它受到的安培力多大？ 提示：0. (3)当导线和磁