1.1磁场对通电导线的作用-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第二册）

第一章 安培力与洛伦兹力 第一节 磁场对通电导线的作用力 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 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。 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。 科学探究 通过实验探究安培力的方向与电流的方向、磁感强度的方向之间的关系。 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。 知识点一　安培力的方向探究 思考：为什么接通电源之后，会观察到原来静止的导体棒发生摆动？ 答案提示：因为通电导体棒在磁场中受到了磁场力的作用。 1.安培力：通电导线在磁场中受的力。 2.影响安培力方向的因素： (1)磁场方向。 (2)电流方向。 (3)安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：安培力F垂直于磁感应强度B与电流I决定的平面。 3.左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力方向。 4.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。 思考:当电流方向与磁场方向不垂直时，应如何应用左手定则呢？ 答案提示：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，让磁感线斜着穿过手心。 知识点二　安培力的大小 思考：处在匀强磁场中的通电导线，如果放置的方式不同，其所受安培力的大小是否相同？ 答案提示：通电导线在匀强磁场中放置的方式不同，其所受安培力的大小也不同。 (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，把通电直导线垂直放入磁场(磁感应强度大小为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？ (2)当导线平行磁场方向放入时，它受到的安培力多大？ (3)当导线和磁场方向的夹角为θ时，它受到的安培力多大？ 答案提示：(1)F＝IlB　(2)0　(3)将磁感应强度B沿平行导线方向和垂直导线方向进行分解，如图所示，则B⊥＝Bsinθ，F＝IlB⊥＝IlBsinθ。 如图所示，通电直导线长度为l，流经导线的电流为I，磁场的磁感应强度为B(磁场范围足够大)。 (1)如图甲，通电直导线与磁场方向垂直，此时安培力大小F＝IlB。 (2)如图乙，通电导线与磁场方向平行，此时安培力F＝0。 (3)如图丙，通电导线与磁场方向的夹角为θ，此时安培力大小F＝IlBsinθ。 总结： 1.表达式：当磁感应强度B和电流I垂直时，F＝IlB。 2.一般表达式：当磁感应强度B的方向与电流I的方向成θ角时，F＝IlBsinθ。 知识点三 磁电式电流表 1.原理：安培力与电流的关系。 2.基本构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴、铁质圆柱等。 3.构造特点：两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，使线圈平面与磁场方向平行，使表盘刻度均匀。 4.优点和缺点： (1)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。 (2)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱(几十微安到几毫安)。 易错易混点1.对左手定则的理解 易错易混点辨析： 1.对左手定则的理解 (1)左手定则涉及三个物理量的方向，可以从三维空间的侧视图、俯视图和剖面图等不同角度理解。 (2)一般情形的安培力的方向判断：电流方向和磁场方向可以不垂直，但安培力的方向必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直，三者方向不在同一平面内。 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的方向。 例1.画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向。 答案： 安培力方向的特点：无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I决定的平面，且满足左手定则。 例2.下列各选项图画出了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是(　　) 解析：选A。根据左手定则，让磁感线从手心穿入，并使四指指向电流的方向，可知A项中通电直导线所受安培力的方向向下；B项中通电直导线所受安培力的方向垂直纸面向外；C项中电流方向与磁场方向平行，通电直导线不受安培力作用；D项中通电直导线所受安培力的方向向上。故A正确。 易错易混点2.对安培力大小的理解 易错易混点辨析： 1.公式适用条件：导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式F＝IlBsin θ仅适用于很短的通电直导线(我们把这样的直线电流称为直线电流元)。 2.对公式F＝IlBsin θ的理解 (1)θ是B和I方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。 (2)lsinθ可以理解为l在垂直于磁场方向上的“有效长度”。 (3)适用