专题突破(5)——磁场力与感应电流的方向（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中必修第三册物理（人教版2019）

专题突破(五)——磁场力与感应电流的方向 [见学生用书P100] 一、磁场力的方向 1．安培力：通电导线在磁场中受的力。 2．左手定则：伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心穿入，并使四指指向电流的方向，这时大拇指所指的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。 【方法1】　电流元法 即把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向。 【方法2】　等效法 环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁。条形磁铁也可以等效成环形电流或通电螺线管。通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。 【方法3】　特殊位置法 把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向。 【方法4】　转换研究对象法 因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律，定性分析磁体在电流产生的磁场中的受力和运动时，可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力。 【方法5】　利用结论法 (1)两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。 (2)两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。 二、感应电流的方向 右手定则：伸开右手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使大拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。 【例1】 如图甲所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。图乙表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示，在图乙中(　B　) 例1图 A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里 B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外 C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向平行于纸面 D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外 【解析】 将线圈看作由无数段小直导线组成，由左手定则可以判断，当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，A错误，B正确；当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，C、D错误。 【例2】 如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面。当线圈内通以图示方向的电流(从右向左看沿逆时针方向)后，线圈的运动情况是(　A　) 例2图 A．线圈向左运动 B．线圈向右运动 C．从上往下看顺时针转动 D．从上往下看逆时针转动 【解析】 将环形电流等效成小磁针，如图所示， 根据异名磁极相互吸引可知，线圈将向左运动，也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，根据结论“同向电流互相吸引，异向电流互相排斥”也可判断出线圈向左运动，A正确。 【例3】 一根直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向由a到b的电流，则导线ab受到安培力的作用后的运动情况为(　D　) 例3图 A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管 C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 【解析】 先由安培定则判断通电螺线管的南、北两极，找出导线左、右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图甲所示。 可以判断导线受到安培力作用后从上向下看按逆时针方向转动，再分析导线转过90°时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线所受安培力的方向，如图乙所示，可知导线还要靠近螺线管，D正确。 【例4】 如图所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，下列说法正确的是(　A　) 例4图 A．磁铁对桌面的压力减小 B．磁铁对桌面的压力增大 C．磁铁对桌面的压力不变 D．以上说法都不正确 【解析】 本题直接判断通电导线对磁铁的作用力不是很方便，可以先判断磁铁对通电导线的作用力的方向。由左手定则可判断出通电导线受到磁铁竖直向下的安培力作用，由牛顿第三定律可知，通电导线对磁铁有竖直向上的反作用力。对磁铁受力分析，易知磁铁对桌面的压力减小，A正确。 【例5】 把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触，并使它组成如图所示的电路图。当开关S接通后，将看到的现象是(　C　) 例5图 A．弹簧向上收缩 B．弹簧被拉长 C．弹簧上下跳动 D．弹簧仍静止不动 【解析】 因为通电后，弹簧中每一圈的电流都是同向的，互相吸引，弹簧就缩短，电