1.磁场对电流的作用——安培力-2023-2024学年高二物理下学期同步培优练（教科版2019选择性必修第二册）

第1讲　 磁场对电流的作用——安培力 1.1基础巩固 1.思考判断 （1）磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的情况无关。（ ） （2）磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致。（ ） （3）垂直磁场放置的线圈面积减小时，穿过线圈的磁通量可能增大。（ ） （4）小磁针N极所指的方向就是该处磁场的方向。（ ） （5）在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强。（ ） （6）将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零。（ ） 2.如图1所示，四根相互平行的通有电流均为I的长直导线，放在正方形的四个顶点a、b、c、d上。每根通电直导线单独存在时，正方形中心O点的磁感应强度大小都是B，则四根通电导线同时存在时O点的磁感应强度的大小和方向为（　　） 图1 A.2B，方向向左 B.2B，方向向下 C.B，方向向右 D.B，方向向上 1.2考点精析 考点一　安培定则　磁场的叠加 1.安培定则的应用 直线电流 的磁场 通电螺线管 的磁场 环形电流 的磁场 安培 定则 立体图 纵截 面图 2.磁场叠加问题的解题思路 （1）确定磁场场源，如通电导线。 （2）定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向。如图2所示，BM、BN为M、N在c点产生的磁场。 （3）应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B。 图2 角度　安培定则的应用 例1 图3所示，O处有一通电直导线，其中的电流方向垂直于纸面向里，图形abcd为以O点为同心圆的两段圆弧a和c与两个半径b和d构成的扇形，则以下说法中正确的是（　　） 图3 A.该通电直导线所产生的磁场方向如图中的b或d所示，且离O点越远，磁场越强 B.该通电直导线所产生的磁场方向如图中的b或d所示，且离O点越远，磁场越弱 C.该通电直导线所产生的磁场方向如图中的a或c所示，且离O点越远，磁场越强 D.该通电直导线所产生的磁场方向如图中的a或c所示，且离O点越远，磁场越弱 角度　磁场的叠加 例2 如图4所示，三根相互平行的水平长直导线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，导线Ⅰ、Ⅲ在同一水平高度，导线Ⅱ在导线Ⅰ、Ⅲ的上方，P、R、Q为导线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上的三个点，三点连成的平面与导线垂直，且QR与PR相等并且互相垂直，O为PQ连线的中点。当直导线Ⅰ和Ⅲ中通有大小相等方向相反的电流I，导线Ⅱ中没通过电流，O点处的磁感应强度大小为B；若直导线Ⅰ和Ⅱ中通有大小相等、方向相反的电流I，导线Ⅲ中没通过电流，则O点处的磁感应强度大小为（　　） 图4 A.0 B.B C.B D.B 跟踪训练 1.（多选）如图5，三根通电长直细导线垂直于纸面固定，导线的横截面（截面积不计）分别位于以O点为圆心的圆环上a、c、d三处，已知每根导线在O点的磁感应强度大小均为B，则（　　） 图5 A.O点的磁感应强度方向垂直于aO向右 B.O点的磁感应强度方向从O指向a C.O点的磁感应强度大小为（＋1）B D.O点的磁感应强度大小为（－1）B 考点二　安培力的分析与计算 1.安培力的大小和方向 （1）应用安培力公式F＝ILB时要注意 ①B与I垂直。 ②B与I平行时，F＝0。 ③L是有效长度。 弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点线段的长度（如图6所示）；相应的电流沿直线由始端流向末端。 图6 （2） 方向：根据左手定则判断。 2.安培力作用下导体运动的判定方法 电流元法 分割为电流元安培力方向→整段导体所受合力方向→运动方向 特殊位置法　 在特殊位置→安培力方向→运动方向 等效法 环形电流小磁针 条形磁体通电螺线管多个环形电流 结论法 同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势 转换研究 对象法 先分析电流所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力 角度　通电导线有效长度问题 例3 如图7所示，正六边形线框abcdef由六根导体棒连接而成，固定于匀强磁场中的线框平面与磁场方向垂直，线框顶点a、b与电源两端相连，其中ab棒的电阻为5R，其余各棒的电阻均为R，电源内阻及导线电阻忽略不计。S闭合后，线框受到的安培力大小为F。若仅将ab棒移走，则余下线框受到的安培力大小为（　　） 图7 A. B. C. D. 角度　安培力作用下运动情况的判断 例4 一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8所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受磁场力后的运动情况为（　　） 图8 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