第1节 磁场对通电导线的作用力-【一线调研】2024-2025学年高中物理同步讲练测选择性必修第二册（人教版）

第一章 安培力与洛伦滋力 第1节磁场对通电导线的作用力 1通过实验探究安培力的方向与哪些因素有关，会用左手定则判断安培力的方向。 素养目标 2.结合已学知识，推导安培力大小的表达式。 3.通过磁电式电流表的结构和原理分析、体会科学技术对社会发展的促进作用。 夯实·必备知识 新知一安培力的方向 思考3 1.安培力： 在磁场中受的力。 两根通电导线在同一匀强磁场中，若导线长度相 2.左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂 同，电流大小相等，是不是所受安培力大小相等， 直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线 方向相同？ ,并使四指指向 的方 向，这时 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、磁场方向、电流方向的关系：F⊥B、 F⊥I,即F垂直于B和I所决定的平面。 新知三磁电式电流表 思考1 1.原理：通电线圈在磁场中受到 而偏转， 当通电直导线垂直于磁感应强度方向时，安培力 线圈偏转的角度越大，被测电流就 。根 的方向和磁感应强度方向相同吗？ 据指针的 ,可以知道被测电流的方向。 2.构造： 、螺旋弹簧、指针、 极靴。 3.特点：极靴与铁质圆柱间的磁场沿 方 向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感 新知二安培力的大小 线 ,且线圈左右两边所在处的磁感应强 1.垂直于 的方向放置的长为（的通电导 度大小 线，当通过的电流为I时，所受安培力为F 4.优点：灵敏度高，可以测出 的电流。 缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流 2.当磁感应强度B的方向与 方向成0角 思考4 时，公式F= 思考2 磁电式电流表是不是只能测定电流的大小，不能 通电导线在磁场中一定会受安培力的作用吗？ 确定被测电流的方向？ ·1· 高中同步讲练测·一线调研」物理·选择性必修第二册 精研·核心探究 探究一安培力的方向 2.安培定则与左手定则 ⊙情境探究 安培定则（右手螺旋定则）】 左手定则 按照如图所示进行实验： 判断电流在磁场 用途 判断电流的磁场方向 中的受力方向 适用 环形电流或通 直线电流 在磁场中的电流 对象 电螺线管 四指弯曲的方磁感线穿过掌心， 应用拇指指向电 向表示电流的四指指向电流的 方法 流的方向 环绕方向 方向 四指弯曲 1.仅上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受 拇指指向轴线拇指指向电流受 的方向表 结果 上磁感线的到的安培力的 力的方向是否改变？ 示磁感线 方向 方向 的方向 ◎典题精析 例1(2024·泉州期中)下图表示一根放在磁场 里的通电直导线，导线与磁场方向垂直，图中已 2.仅改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否 经标明电流、磁感应强度和安培力这三个物理量 改变？ 的方向，其中关于三者方向的关系正确的是 4444444444444444444444444444444444444444 B ⊙要点梳理 1.安培力的方向 X BX (1)左手定则： ×F X XX C 【针对训练】 1.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间 的关系，正确的说法是 A.磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总 (2)安培力F的方向特点：F⊥I,F⊥B,即F垂 是互相垂直的 直于B和I所决定的平面。 B.磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方 向不一定与安培力方向垂直 【特别提醒】“当电流方向跟磁场方向不垂直时， C.磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流 安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平 方向一定与安培力方向垂直 面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向， D.磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方 只是磁感线不再垂直穿过掌心，而是斜穿过掌心。 向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直 ·2· 第一章安培力与洛伦兹力《 2.如图所示，两个轻质金属细圆环A、B相互靠近， 2.公式适用条件：导线所处的磁场应为匀强磁场： 并通以同向的电流I,则下列说法中正确的是 在非匀强磁场中，公式仅适用于很短的通电 导线。 A.圆环A、B之间会相互排斥 ○典题精析 B.圆环A、B之间会相互吸引 例2(2024·衡水期中)如图所示， C.圆环A、B之间不会产生相互。 放在马蹄形磁铁两极之间的导体 作用力 棒ab,当通有自b到a的电流时，导 D.以上说法都不对 体棒受到方向向右、大小F=1N 左 摇究二安培力的大小 的磁场力的作用，已知导体棒在马 ©情境探究 蹄形磁铁内部的长度l=5cm,通过导体棒的电 如图所示，导线长度为，电流为I,磁场的磁感 流大小I=10A,马蹄形磁铁中导体棒所在位置 应强度为B 的磁感应强度B的大小为 () A.1T B.10T C.2T D.5T 例3如图所示，粗细均匀的正六边形线框abede f 由相同材质的导体棒连接而成，顶点a、b用导线 与直流电源相连接，正六边形abcdef处在垂直 于框面的匀强磁场中，若ab棒受到的安培力大 1,写出甲、乙两图中导线所受安培力的大小： 小为6N,则整个六边形线框受到的安培力大 小为 ()】 XX/XX\XX e E 2.试推导丙图中导线所受安培力的大小。 A.7N B.7.2N C.9N D.12N 【针对训练】 3.(2024·青岛期末)匀强磁场中放置一根通电导 线，流过导线的电流为2.5A,导线长度为1cm, 它受到的磁场力为5.0×10N,关于该磁场， 下列说法正确的是 () A.该匀强磁场的磁感应强度大小为2T O要点梳理 B.该匀强磁场的磁感应强度大小为4T 1.公式表达式：F=IlBsin0 C.该匀强磁场的磁感应强度大小可能为1T (1)0是B与I的夹角，当B与I垂直，即sin90°= D.该匀强磁场的磁感应强度大小最小为2T 1时，F=IlB 4.如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小 (2)B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应 为B的匀强磁场中，且与磁场方向垂直，线段 强度，不必考虑导线自身产生的磁感应强度的 ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd= 影响。 135°。流经导线的电流为I,方向如图中箭头所 (3)1是有效长度，匀强磁场中弯曲导线的有效 示，则导线abcd受到的磁场的作用力的合力 长度，等于连接两端点线段的长度（如图）；相 应的电流沿！由始端流向末端。 ××6××,××× ×1××X1×× ×又×××d×× A.方向沿纸面向上，大小为（√2十1）BIL B.方向沿纸面向上，大小为3BL 3 高中同步讲练测·一线调研 物理·选择性必修第二册 C.方向沿纸面向下，大小为（√2+1）BL ①方向：沿径向均匀地辐向分布； D.方向沿纸面向下，大小为3BIL ②大小：在距轴线等距离处的磁感应强度大小 深究三磁电式电流表 相等。 ⊙情境探究 (2)线圈所受安培力的特点 磁电式电流表中磁场分布如图所示，结合安培力 ①方向：线圈左右两边所受安培力的方向相反且 大小的决定因素，思考磁场这样分布的原因是 均与线圈平面垂直； 什么。 ②大小：安培力的大小与通过的电流成正比。 ⊙典题精析 例4磁电式电流表的优点是灵敏度很高，可以测 出很弱的电流，蹄形磁铁和铁芯间的磁场如图所 示。线圈中通以如图所示的电流，下列说法正确 的是 () ●】 N A.当线圈通有如图所示电流时，线圈将顺时针 转动 B.该磁场是匀强磁场 ○要点梳理 C.线圈转动时，穿过线圈的磁通量减少 1.磁电式电流表的物理学原理 D.转动时线圈所受安培力的方向不变 通电线圈因受安培力而转动。线圈偏转方向不 【针对训练】 同，被测电流方向不同：线圈偏转角度不同，被测 5.(多选)关于磁电式电流表内的磁体和铁质圆柱 电流大小不同。 之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法正确的是 2.磁电式电流表的特点 () A.该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同 B.该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等 C.该磁场穿过线圈的磁通量始终为零 D.该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度大小 (1)极靴和铁质圆柱间的磁场的特点 都相等 巩固·课堂自测 1.如图所示，直导线通入垂直纸面向里的电流，在 2.(安培力的大小)一段通电导线平行于磁场方向 下列匀强磁场中，能静止在光滑斜面上的是 放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右， 如图所示。在导线以其中心点为轴转动90°的过 程中，导线受到的安培力 B B B A.大小不变，方向不变 C D B.由0增大到最大，方向不变 4 第一章安培力与洛伦兹力《 C.由最大减小到0，方向不变 D.由0增大到最大，方向时刻变化 螺旋蝉簧 3.(安培力的大小)(2024·南通期中)如图所示，粗 线圈 细均匀的正方形导体框边长为L,磁感应强度为 极靴 B的匀强磁场与导体框平面垂直，从导体框的对 角流入、流出电流强度为【的电流，则导体框受 到安培力的大小为 铁质圆柱 A.0 B.BIL C.√2BIL D.2BIL 乙 4.(磁电式电流表)如图甲所示为磁电式电流表的 A.铁质圆柱将磁场屏蔽，内部没有磁场 结构图，图乙为内部结构示意图，在极靴和铁质 B.线圈所处位置是匀强磁场 圆柱间存在磁场，电流通过电表接线柱流入线 C.若更换更强的磁场，将增大电流表的量程 圈，在安培力作用下发生偏转，与螺旋弹簧的反 D.线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感 向作用平衡后，指针指示电流大小。下列说法正 线平行 确的是 ) 习题课1安培力作用下导体的运动与平衡问题 要点一 安培力作用下导体棒的运动问题 把整段导线分为多段电流元，先用左手定则 电流 判断每段电流元所受安培力的方向，然后判 元法 断整段导线所受安培力的方向，从而确定导 A.不发生转动，只靠近磁铁 线运动方向 B.发生转动，同时远离磁铁 环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可等 C.发生转动，同时靠近磁铁 效成条形磁铁或多个环形电流（反过来等效 D.不发生转动，只远离磁铁 等效法 也成立)，然后根据磁体间或电流间的作用规 例2如图所示，O为圆心，KN 律判断 LM是半径分别为ON、OM的 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位 同心圆弧，在O处有一垂直纸 0⊙ 特殊 置，判断其所受安培力的方向，从而确定其运 面载流直导线，电流方向垂直 位置法 动方向 纸面向外，用一根导线围成如 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动 图KLMN所示的回路，当回路中通过沿图示方 趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排 向的电流时（电源未在图中画出），回路() 结论法 斥；不平行的两直线电流相互作用时，有转到 A.将向左平动 平行且电流方向相同的趋势 B.将向右平动 例1 悬挂的线圈与条形磁铁位于同一平面内，当 C.将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动 线圈中通人逆时针方向电流的瞬间，线圈将 D.KL边将垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面 向里运动 ·5