(讲义)第1章 第1节 安培力 第2节 安培力的应用-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(粤教版2019)

第一节　安培力 第二节　安培力的应用 1．知道安培力的定义及安培力的方向与电流、磁感应强度方向的关系，会用左手定则判断安培力的方向。 2．理解安培力的计算公式，会用F＝BIL计算安培力的大小。 3．知道磁电式电表的结构及工作原理；了解直流电动机的工作原理；体会物理知识与科学技术的关系。 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。 判断方法：伸开左手，使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所受安培力的方向。 3．大小 (2)在非匀强磁场中公式可用于很短的一段通电直导线。 知识点二　安培力的应用 1．电流天平：当线圈(线圈质量不计)中通入图示方向电流I时，在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码使天平平衡，设磁感应强度为B，则有m1g＝m2g－nBIL，使电流反向，在天平左盘上加上质量为m的砝码，则有(m1＋m)g＝m2g＋nBIL，可得匀强磁场的磁感应强度为B＝。 2．磁电式电表 (1)构造：最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈。 (2)原理。 ①通电线圈在磁场中受到安培力的作用发生偏转。螺旋弹簧变形，以反抗线圈的转动。 ②线圈偏转的角度越大，被测电流就越大，所以根据线圈偏转角度的大小，可以确定通过电流的大小；根据指针偏转的方向，可以知道被测电流的方向。 (3)优、缺点。 优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。 缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱。 3．直流电动机：如图所示，当电流通过线圈时，右边线框受到的安培力方向向下，左边线框受到的安培力方向向上，在安培力作用下线框转动起来。 1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”) (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)电动机工作时，将其他形式的能转化为电能。 (×) (5)磁电式电表只能测定电流的大小，不能确定被测电流的方向。 (×) 2．下列四幅图中分别标明了通电直导线中电流 I、匀强磁场的磁感应强度 B 和电流所受安培力 F的方向，其中正确的是(　　) A　　　　　B　　　　C　　　　D A　[伸开左手，四指指向电流方向，让磁感线垂直穿过手心，拇指指向为安培力方向，故A中的安培力方向竖直向上，B中的安培力为零，C中安培力方向竖直向下，D中安培力方向垂直纸面向外，故A正确。] 3．(多选)关于磁场对通电直导线的作用力的大小，下列说法正确的是(　　) A．通电直导线跟磁场方向平行时作用力为零 B．通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大 C．作用力的大小跟导线与磁场方向的夹角无关 D．通电直导线跟磁场方向斜交时肯定有作用力 ABD　[安培力既垂直于通电导线，又垂直于磁场。当导线与磁场方向垂直时，安培力最大，当导线与磁场方向平行时，安培力为零，故A、B正确，C错误；通电直导线跟磁场方向斜交时，可将磁场沿平行于导线方向和垂直于导线方向进行分解，垂直于导线方向的磁场为有效磁场，安培力不为零，故D正确。] (1)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。当导线中通入电流时，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。 (2)如图所示，当电流与磁场方向成θ角时，安培力的大小怎样表示？ 提示：①当其他因素不变时，电流增大，安培力增大。当其他因素不变时，磁感应强度变大，安培力增大。 ②如图所示，可以把磁感应强度矢量分解为两个分量：与电流方向垂直的分量B1＝B sin θ，与电流方向平行的分量B2＝B cos θ，平行于导线的分量B2对通电导线没有作用力，通电导线所受的作用力F仅由B1决定，即F ＝ B1IL，故F＝BIL sin θ(θ为B与I的夹角)。 　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 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