(讲义)第1章 第1节 安培力及其应用-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

第1节　安培力及其应用 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，会用F＝IlB计算B与I垂直情况下的安培力。 3．会用实验探究安培力的方向，能分析相关物理现象。 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。 知识点一　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。 内容：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，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。 　公式F＝IlB适用于匀强磁场的计算。 1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (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。 (√) 知识点二　安培力的应用 1．安培力在生活中应用：电动机、电流计等都是安培力的应用。 2．电流计工作原理 (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，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，安培力就越大，指针偏转角度就越大。 　电流计的刻度线是均匀分布的吗？ 提示：是均匀分布的。 2．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) 用磁电式电流表测量电流时，通过线圈的四条边都受到安培力的作用。 (×) 3．填空 当电流恒定时，线圈受到的安培力大小不变，方向变化，达到平衡时，指针所指的刻度，就是流过线圈电流的大小。 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。当导线中通以电流时，你能看到通电导线在磁场中朝一个方向摆动，这个实验现象说明了什么？改变电池的正负极接线柱或将磁铁的N极、S极交换位置，闭合开关，你能看到通电导线的摆动方向发生改变，这个实验现象说明了什么？ 提示：说明磁场对通电导线有力的作用；磁场中导线所受安培力的方向与磁场方向和电流方向都有关。 考点1　安培力的方向 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磁场力的方向 【典例1】　画出图中通电直导线A受到的安培力的方向。 (1)　　　　(2)　　　(3)　　　　　(4) [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。 甲　　　　　　　　乙 (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导线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。 丙　　　　　　　　丁 (4)中由安培定则可判断出导线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]　 (1)　　　(2)　　　　　(3)　　　　　(4) 判断安培力方向常见的两类问题 [跟进训练] 1．(2022·全国高三专题练习)如图所示，一水平的可自由移动的通电长直导线置于螺线管的右端，通入垂直纸面向外方向的电流，当开关S闭合瞬间，长直导线的运动方向为(　　) A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 A　[当闭合开关S瞬间，根据右手螺旋定则可知通电螺线管产生的磁场在长直导线处的方向水平向右，再根据左手定则判断出通电导线的受力方向向上，故选A。] 考点2　安培力的大小 1．对安培力F＝IlBsin θ的理解 (1)B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁感应强度的影响。 (2)l是有效长度，匀强磁场中弯曲导线的有效长度l，等于连接两端点直线的长度(如图)；相应的电流沿l由始端流向末端。 2．F＝IlBsin