第一章 1.磁场对通电导线的作用力-（配套练习）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版）

1.磁场对通电导线的作用力 知识点一 情境导入 提示：（1）因为磁场对通电导体棒有力的作用。 （2）导体棒摆动的方向反向。 （3）导体棒摆动的方向反向。 （4）磁场对通电导体棒作用力的方向与磁场方向、电流方向都有关系。 新知导读 1.磁场　2.垂直　3.垂直　四指　拇指 易错辨析 （1）√　（2）×　（3）× 知识点二 情境导入 提示：不同。 新知导读 1.IlB　2.0　3.（1）①Bsin θ　②Bcos θ　（2）IlBsin θ 易错辨析 （1）×　（2）×　（3）√ 知识点三 新知导读 易错辨析 （1）×　（2）√　（3）× 1.磁场对通电导线的作用力 知识点一 【例1】　见解析图 解析：根据左手定则判断安培力的方向，注意无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I所决定的平面。磁场对通电导线的安培力的方向如图所示。 【例2】　D　根据左手定则可知，通有相同方向电流的直导线相互吸引，故导线A和B间的安培力是吸引力，A受到的安培力与B受到的安培力为一对作用力与反作用力，其大小相等方向相反，故A、B错误；根据右手螺旋定则可知，导线A在a处产生的磁感应强度方向垂直纸面向里，导线B在a处产生的磁感应强度方向垂直纸面向外，由于I1＜I2，故a处的合磁感应强度方向垂直纸面向外，故D正确，C错误。 知识点二 【例3】　IlBcos α　IlB　0　IlB　2IRB 解析：A图中，FA＝IlBcos α；B图中，导线在纸平面内，因此B⊥I，故FB＝IlB；C图中电流方向与磁场方向平行，FC＝0；D图中是两根导线组成的折线abc，整体有效长度为ac＝l，故FD＝IlB；E图中是沿a→b的半圆形电流，其有效长度为ab＝2R，则FE＝2IRB。 即学即练 【例4】　B　折成V形时，通电导线在磁场中的有效长度为1.5l，其所受的安培力大小F＝1.5IlB，折成正三角形后，三角形通电导线所受的安培力F'等于ABC段、AC段所受安培力之和，而ABC段和AC段在磁场中的有效长度均为l，根据并联分流规律知，通过ABC段、AC段的电流分别为I、I，则F'＝Bl·I＋Bl·I＝F，B正确。 知识点三 【例5】　ABD　磁场是均匀辐向分布的，所以线圈转动时，在电流确定的情况下，根据左手定则，它两边所受的安培力大小均为F＝BIl、方向相反，所以所受到的安培力大小不变，故A正确；线圈转动时，螺旋弹簧被扭动产生弹力，弹力方向与扭动方向相反，阻碍线圈转动，故B正确；当线圈在如题图乙所示的位置，根据左手定则，b端受到的安培力方向向下，a端受到的安培力方向向上，在安培力的作用下使线圈沿顺时针方向转动，故C错误，D正确。 【素养培优】 【典例1】　D　安培力可用左手定则判断，静电力的方向不可用左手定则判断，A错误；正电荷所受静电力一定与电场方向一致，通电导线所受安培力一定与磁场方向垂直，B错误；电荷在电场中一定受静电力作用，当通电导线与磁场方向平行时受安培力为零，C错误；安培力对通电导线、静电力对电荷既可以做正功、负功、也可以不做功，D正确。 【典例2】　BD　由安培定则可知导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等、方向相反。ab边受到向右的安培力Fab，cd边受到向左的安培力Fcd。因ab边所处的磁感应强度强，cd边所处的磁感应强度弱，故Fab＞Fcd，线框所受合力方向向右，B、D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.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电流方向、磁感应强度方向间的关系，会用左手定则判断安培力的方向。 2.会推导安培力的表达式F＝IlB，并会进行有关计算。 3.了解磁电式电流表的结构，知道其工作原理。 知识点一　安培力的方向 　情境：按如图所示的装置进行连接，闭合开关后观察到原来静止的导体棒发生了摆动。 问题：（1）闭合开关后观察到原来静止的导体棒发生摆动原因是什么？ （2）如果仅对调两个磁极的位置，即改变磁场的方向，观察导体棒摆动的方向是否改变？ （3）如果仅对调所接电源的正、负极，即改变导体棒中电流的方向，观察导体棒摆动方向是否改变？ （4）根据（2）、（3）结果，说明磁场对通电导体棒的作用力方向与什么因素有关？ 1.安培力：通电导线在　　　　中受的力。 2.安培力方向的影响因素：安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都　　　　。 3.左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指　　　　，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使　　　指向电流的方向，这时　　　　所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 【易错辨析】 （1）安培力的方向一定与电流方向垂直。（　　） （2）安培力的方向与磁场方向可以垂直，也可以成任意夹角。（　　） （3）应用左手定则时，四指指向安培力方向，拇指指向磁场方向。（　　） 　安培力方向的特点 （1）F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面。 （2）当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心。 【例1】 （左手定则的应用）画出（或者说出）下列各图中磁场对通电导线安培力的方向。 尝试解答 【例2】 （两平行通电直导线之间的安培力方向）如图所示，两根在同一水平面内、相互平行的长直导线A和B分别通有方向相同的电流I1和I2，且I1＜I2。a点位于两根导线的正中间。不考虑地磁场的影响。下列说法正确的是（　　） A.导线A和B间的安培力是斥力 B.A受的安培力比B受的安培力大 C.a点处的磁感应强度方向垂直纸面向里 D.a点处的磁感应强度方向垂直纸面向外 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 规律总结 　　两平行通电直导线的相互作用规律：同向电流互相吸引，反向电流互相排斥。 知识点二　安培力的大小 　　 　情境：长度和电流均相同的三条通电导线分别按图甲、乙、丙所示放置于相同的匀强磁场中。 问题：根据必修第三册所学安培力知识判断三条通电导线所受安培力的大小是否相同？ 1.通电导线的方向与磁场的方向垂直时：安培力F＝　　　　。 2.通电导线的方向与磁场的方向平行时：安培力F＝　　　　。 3.电流的方向与磁场方向夹角为θ时（如图所示） （1）把磁感应强度B分解： ①与导线垂直的分量B⊥＝　　　　　　； ②与导线平行的分量B∥＝　　　　。 （2）导线所受的安培力是B⊥产生的，即安培力F＝IlB⊥＝　　　　。 【易错辨析】 （1）通电导线所受安培力为零，导线所在处的磁感应强度一定为零。 （　　） （2）通电导线所受安培力越大，导线所在处的磁感应强度一定越大。 （　　） （3）安培力大小由电流大小、磁感应强度大小、电流的方向与磁场方向的夹角大小及导线长度共同决定。 （　　） 1.安培力公式F＝BIlsin θ的理解 （1）公式适用于匀强磁场中的通电导线。 （2）当导线弯曲时，l为连接导线两个端点的线段的长度，相应的电流方向沿l由始端流向末端。如图甲所示。 2.当通电导线处于多个磁场中时，每个磁场对导线都有作用力，则通电导线所受的安培力为这几个安培力的矢量和。 3.推论：在匀强磁场中，任意形状的闭合共面通电线圈，当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈的有效长度l＝0，整个通电线圈所受安培力F＝0，如图乙所示。 【例3】 （安培力的计算）如图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B。 写出各导线所受到的安培力大小的表达式：FA＝　　　　，FB＝　　　　，FC＝　　　　，FD＝　　　　，FE＝　　　　 。 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　（2025·湖北黄冈期中）如图所示，平行长直金属导轨AB、CD水平放置，间距为d，电阻值不计。左侧接电动势为E、内阻为r的电源。导体棒静止放在导轨上，与轨道CD间的夹角θ＝30°，M、N两点间电阻为2R且与轨道接触良好。导轨所在区域有垂直纸面向下的匀强磁场，磁感应强度为B。则以下说法中正确的是（　　） A.导体棒所受安培力的方向垂直于AC边向右 B.导体棒所受安培力大小为 C.导体棒所受安培力的方向垂直于MN向右下方 D.导体棒所受安培力大小为 【例4】 （安培力的合成）如图甲所示，长为3l的直导线折成边长相等、夹角为60°的V形，与磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直放置。当导线中通以电流I时，该V形导线所受安培力为F，若将该直导线折成正三角形，如图乙所示，其他条件不变，当电流I从A端流入、C端流出时，则三角形通电导线所受的安培力大小为（　　） A.F B.F C.F D.F 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 知识点三　磁电式电流表 　　 1.构造及特点 （1）构造：磁体、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴、铁质圆柱。（如图甲所示） （2）特点：两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿　　　方向，使线圈平面都跟磁感线　　　。（如图乙所示） 2.原理 （1）通电线圈在磁场中受　　　　作用发生　　　　。螺旋弹簧变形，以　　　　线圈的转动。 （2）电流越大，安培力就越大，线圈偏转的　　　　也越大，所以从线圈偏转的角度就能判断通过电流的　　　　；根据指针的偏转　　　　，可以知道被测电流的方向。 3.优缺点：优点是　　　高，可以测出　　　　的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流　　　　（几十微安到几毫安）。如果要用它测量较大的电流值，就要根据在必修第三册中学到的方法扩大其　　　　。 【易错辨析】 　（1）磁电式电流表的极靴与圆柱间的磁场是匀强磁场。（　　） （2）磁电式电流表的线圈受到的安培力作用与螺旋弹簧的弹力作用平衡时指针稳定。（　　） （3）利用磁电式电流表可以直接测量大电流。（　　） 【例5】 〔多选〕实验室经常使用的电流表是磁电式电流表。这种电流表的构造如图甲所示。极靴和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。当线圈通以如图乙所示的电流，下列说法正确的是（　　） A.线圈转动时，在电流确定的情况下，它所受到的安培力大小不变 B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C.当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上 D.当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 安培力与静电力、安培定则与左手定则的比较 1.安培力与静电力的比较 安培力 静电力 定义 磁场对通电导线的作用力 电场对电荷的作用力 大小 F＝IlBsin θ F＝qE 方向 ①遵守左手定则 ②既垂直于电流方向又垂直于磁场方向 正电荷受静电力方向与电场方向相同；负电荷受静电力方向与电场方向相反 决定因素 电流I、导线长度l、磁感应强度B、电流方向与磁感应强度方向的夹角θ 电荷量q、电场强度E 【典例1】 （2025·甘肃兰州期中）下列关于安培力、静电力说法正确的是（　　） A.安培力的方向、静电力的方向均可用左手定则判断 B.电荷所受静电力一定与电场方向一致，通电导线所受安培力不一定与磁场方向垂直 C.电荷在电场中一定受静电力作用，通电导线在磁场中一定受安培力作用 D.安培力对通电导线、静电力对电荷既可以做正功、负功、也可以不做功 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2.安培定则（右手螺旋定则）与左手定则的比较 安培定则（右手螺旋定则） 左手定则 适用场景 电流产生磁场 电流在磁场中受力 直线电流 环形电流或通电螺线管 应用方法 拇指指向电流的方向，四指弯曲的方向表示磁感线的方向 四指弯曲的方向表示电流的环绕方向，拇指指向轴线上磁感线的方向 磁感线从掌心垂直进入，四指指向电流的方向，拇指指向电流所受磁场力的方向 【典例2】 〔多选〕通电矩形线框abcd与长通电直导线MN在同一平面内，如图所示，ab边与MN平行。关于电流I的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是（　　） A.线框有两条边所受的安培力方向相同 B.线框有两条边所受的安培力大小相等 C.线框所受的安培力的合力方向向左 D.线框所受的安培力的合力方向向右 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：完成课后作业　第一章　1. 5 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $