第1章 1 磁场对通电导线的作用力-【成才之路·学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步新课程学习指导(人教版)

学案及练案部分 参芳答案 [学案部分] :跟踪训练2：BD电流的方向与磁场方向垂直，则F=LB,L为 第一章安培力与洛伦兹力 导线的有效长度，且1=品。则F=织 1.磁场对通电导线的作用力 例3：C设两长直导线间的相互作用力大小为F,反向电流相 探究点1安培力的方向 互排斥，同向电流相互吸引，对长直导线A研究，根据力的合 要点归纳 成可得2F1cos60°=F,解得F=F;对长直导线C研究，根据 1.通电导线 3.左掌心电流方向 力的合成可得Fc=2F,cos30°=√5F,方向垂直AB向右下。 判断正误 故选C。 (1)×(2)V(3)V 探究点3磁电式电流表 例1：如图所示 1.(2)半径平行 2.(1)安培力(2)大(3)安培力电流的方向 B 3.(1)很弱(2)很弱 判断正误 (1)V(2)V(3)V 例4：ABD磁场是均匀地辐向分布的，所以磁感线始终与线圈 平面平行，A正确；当通电后，处于磁场中的线圈受到安培力 作用转动，螺旋弹簧被扭动，由于螺旋弹簧的阻力，线圈转动 (F垂直于纸面向外)】 受到阻碍，B正确：由左手定则可判定，当线圈转到题图乙所 D E 示的位置时，b端受到的安培力方向向下，C错误；由左手定则 可判定，当线圈转到题图乙所示的位置时，b端受到的安培力 B。 方向向下，α端受到的安培力方向向上，因此安培力使线圈沿 0、· 顺时针方向转动，D正确。 (F垂直于纸面向外) 跟踪训练3：AC匝数较多的线圈，在电流一定时线圈受到的安 H 培力的合力较大，线圈转动容易，可以提高电流表的灵敏度， 解析：无论B与I是否垂直，安培力总是垂直于B与I所决定 故A正确，B错误；较强的辐向分布的磁场，则有较大的磁感 的平面，且满足左手定则。 应强度B,由安培力公式F=B,可知电流一定时线圈受到的 跟踪训练1：A赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方 向由西向东，此处磁场和电流的方向如图所示，由左手定则可 安培力较大，线圈越容易转动，能提高电流表的灵敏度，故C 判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，选项A正确。 正确，D错误。 北 素养能力提升 例5：A对于电磁铁，根据电池正负极判断线圈电流方向，运用 安培定则判断电磁铁上端为N极，下端为S极，C、D错误；对 于导体棒，根据电源正负极判断电流方向，并且磁场方向向 下，运用左手定则可知导体棒所受安培力向右，故导体棒ab 探究点2安培力的大小 向右运动，B错误，A正确。 要点归纳 专题强化1安培力作用下的平衡和运动问题 1.IlB 2.0 3.IlBsin 6 判断正误 提升点1安培力作用下通电导体运动方向的判断 (1)×(2)×(3)V 例1：D开关S接通后，根据安培定则可知电磁铁附近磁感线的 例2：BD根据左手定则可知，整个圆环关于圆心对称的两部分 分布如图所示，由左手定则知此时通电直导线A端受力指向 受到的安培力等大反向，受到的合力为0，选项A错误，B正 纸内，B端受力指向纸外，故导线将转动，由特殊位置法知当 确：圆弧PQ受到的安培力大小等于通电直导线PQ受到的安 导线转到与磁感线垂直时，整个导线受到的磁场力方向竖直 培力大小，为万BR,选项C错误，D正确。 向下，故悬线张力变大，D正确。 205001 第一章安培力与洛伦兹力 ).磁场对通电导线的作用力 ○目标重点展示 素养目标 学习重点 知道安培力的概念；掌握安培力方向的判断方法及计算 物理观念 公式；了解磁电式电流表的结构和原理。 科学思维 能用等效方法求解弯曲导线所受安培力的大小和方向。 通过探究磁场对电流的作用力实验，体会安培力概念的 安培力方向和大小的确定 科学探究 生成过程。 科学态度 通过分析磁电式电流表的结构和原理，体会科学技术对 与责任 社会发展的促进作用。 探究点1安培力的方向 [回顾] [回顾] ●新知导学 已学磁感应强度知识 (1)物理意义：磁感 情境：观察安培力的方向的实验装置如图所示。 应强度是描述磁场强 探究：(1)接通电源后会观察到原来静止的导体棒 弱和方向的物理量。 发生了摆动，其原因是什么？ (2)大小：B=无 (2)交换磁极位置以改变磁场方向，导体棒受力方 (B⊥)。（比值定 向是否改变？ 义) (3)改变导体棒中电流的方向，导体棒受力方向是 (3)方向：磁感应强 否改变？ 度是矢量，其方向就 (4)通电导体棒在磁场中受力方向与哪些因素有关？请尝试把以上三种 是磁场方向，定义为 情况下磁场方向、电流方向、导体受力方向画出来，进行归纳分析，找出规律。 自由小磁针静止时N 极的指向（磁感线切 [提示] 线方向)。 。要点归纳 [提示] (1)通电导体棒在 1.安培力： 在磁场中受到的力。 [比较] 磁场中受到力的作用 2.决定安培力方向的因素：磁场方向和电流方向。 (2)改变 002 3.左手定则：如图所示，伸开 手，使拇指与其 (3)改变 余四个手指垂直；并且都与手掌在同一平面内；让磁感线 (4)磁场方向、导体 棒中电流方问 从 进入并使四指指向 ,这时拇指所指的 B 方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 ⊙→FF←⑧ 4.安培力方向的特点 B (1)F⊥B,F⊥I,即F垂直于B、I决定的平面。 F←⑧ (2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向 BY [比较] 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 安培力与电场力的 向，只是磁感线不再垂直穿过手心。 P[思考] 比较 (1)电场力：受力的 5.两平行通电直导线间的相互作用规律 物体是带电物体强 (1)规律：同向电流相互吸引，反向电流相A A e 度，受力的方向与电 。。。× 场的方句相同或 互排斥。 相反。 (2)推证：设两导线中都通有向上的同向 (2)安培力：受力的 物体是通电导线，通 电流，如图甲所示，画出CD产生的磁场方向，B 电导线受力的方向与 如图乙所示，由左手定则可判知AB受到的安 甲 乙 磁场方向和电流方向 培力指向CD。用同样的方法可判知CD受到的安培力指向AB,可知同向电 所决定的平面垂直。 [思考] 流互相吸引。同理可知，当AB和CD两根导线中通有反向电流时，它们之间 (1)若已知B和I的 是互相排斥的，即异向电流相互排斥。 >[思考] 方向，安培力F的方 向确定吗？ [判断正误] (2)若已知F、B(或I) (1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同。 的方向，I(或B)的方 向确定吗？ (2)安培力的方向与磁感应强度的方向垂直。 提示：(1)确定，F (3)应用左手定则时，四指指向电流的方向，拇指指向安培力的方向。 垂直于B和I所确定 的平面。 ( (2)不能确定，因为 例1：画出下图中各磁场对通电导线的安培力的方向（与纸面垂直的力只需用 F垂直于B和I所确 定的平面，但B与I 文字说明)。 方向不一定垂直。 如图所示，F⊥B,F B ⑧ B⑧ ⊥I,但B与I方向不 ⑧B 垂直。（若已知导 0 线放置方向，则能确 B C D 定I的方向) ×7×B× ××× · ××× ×××× E G H ●[规律方法] [思考] 跟踪训练1：在赤道上空，水平放置一根通以由西向东方向的电流的直导 如图所示为柔软绝缘 线，则此导线 ( 线圈，通电后线圈向 横杆中央集中，出现 A.受到竖直向上的安培力 B.受到竖直向下的安培力 这一情况的原因是 C.受到由南向北的安培力 D.受到由西向东的安培力 什么？ 003 探究点2安培力的大小 通电前 ●新知导学 通电后 情境：研究表明，当通电直导线与磁场方向平行时，如图(a)所示，通电直 提示：原因是线圈中 的电流方向相同，出 导线所受安培力大小为零；当通电直导线与磁场方向垂直时，如图(b)所示，现“同向电流相吸” 的现象，是安培力的 通电直导线所受安培力F最大为BL。 作用导致的。 [规律方法]判断安 培力方向的步骤 (1)明确研究对象。 (2)用安培定则或根 据磁体的磁场特征， 画出研究对象所在位 (b 置的磁场方向。 探究：试推导如图(c)所示情况下安培力的大小。 ●[提示] (3)由左手定则判断 安培力方向。 ●要点归纳 [提示] 当通电直导线与磁场 1.通电导线的方向与磁感应强度B的方向垂直时，安培力F= 方向成日角时，可将 2.当磁感应强度B的方向与通电导线的方向平行时，安培力F= 原磁场的磁感应强度 B分解为与直导线垂 3.若磁感应强度B的方向与电流方向成0角，安培力F= 直的分量B,和与直导 线平行的分量B2,如 [思考] 图，则B,=Bsin日，B2 4.公式F=IlBsin0中，l指的是通电导线在磁场中的“有效长度”，弯曲 =BCos6。因平行 于直导线的分量B2不 导线的有效长度1等于连接两端点直线的长度（如图所示）；相应的电流沿导对通电直导线产生安 线由始端流向末端。 培力，故长度为L、 电流为I的通电直导 线与磁场夹角成日角 时所受安培力大小F =BILsin 0 B 推论：对任意形状的闭合平面线圈，当线圈平面与磁场方向 0 垂直时，线圈的有效长度1=0，故通电后线圈在匀强磁场中所受 B 安培力的矢量和一定为零，如图所示。 [思考] [判断正误] 某同学将一个蹄形磁 铁靠近正在发光的白 (1)若匀强磁场中磁感应强度B=1T,导线中的电流I=1A,导线长度L= 炽灯，他惊讶地发现 ( 灯丝在抖动。请解释 1m,则安培力F=1N。 一下灯丝会抖动的 (2)若通电导线在某处不受安培力，则该处磁感应强度一定为零。 原因。 提示：有大小、方向 (3)若通电导线在某处受到的安培力不为零，则此处的磁感应强度一定不为 变化的电流通过的灯 零。 丝置于磁场中，灯丝 受到变化的安培力的 作用。 004 类型一：安培力大小的计算 例2：（多选)如图所示，纸面内的金属圆环中通有电流1，圆环 ××xQ×× [规律方法]求解安 圆心为O、半径为R,P、Q为圆环上两点，且OP垂直于 X/X + 培力大小的步骤 OQ,磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于纸面向里， 四步骤 ××××/× 则 一选 A.整个圆环受到的安培力大小为2πBIR将整个圆环分割成无穷多个电流 选研究对象，一般为 B.整个圆环受到的安培力大小为0 一元.利用对称性可确定整个圆环的 磁场中的通电导线 所受安培力 C.圆弧PQ受到的安培力大小为BIR 圆弧PQ受到的安培力可等效为通 二看 D.圆弧PQ受到的安培力大小为2BR 电直导线PO所受安培力 看通电导线是否与磁 [规律方法] 感应强度方向垂直 三定 跟踪训练2：（多选）长为L的直导线ab斜放（与轨道夹 确定通电导线在磁场 角为0)在水平轨道上，轨道平行且间距为d,通过ab的电流 中的有效长度 为I,匀强磁场的磁感应强度为B,如图所示，则导线αb所受 四算 安培力的大小为 ( 若B与I垂直，则直 A.ldB B.ldB 接代入F=BIL:若 B与I不垂直，则F cos 0 sin 0 BILsin0(0为B与1 C.ILBsin 0 D.ILB 方句的夹角) 类型二：安培力的叠加 例3：当电流同时受到几个安培力时，则电流所受的安培力为 A 这几个安培力的矢量和。在正三角形ABC的三个顶点 A、B、C处，各固定有一根垂直于三角形的长直导线，每 B☒---------⊙C 根导线通有大小相同的恒定电流，电流方向如图所示， 已知导线A受到的安培力大小为F,则导线C受到的安培力( A.大小为F,方向平行AB向左下 B.大小为F,方向平行AB向右上 C.大小为√3F,方向垂直AB向右下 D.大小为√3F,方向垂直AB向左上 探究点3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) 指针 铁质圆柱 F 螺旋弹簧 N 极革 UOSEI .005 2.工作原理 (1)通电线圈在磁场中受 作用发生转动。 (2)被测电流越大，线圈偏转的角度越 。螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，这两种转动 的效果叠加在一起，当线圈中通有电流时，线圈在安培力作用下发生转动，指针发生偏转，最终达到 平衡，指针停止偏转。所以根据指针偏转角度的大小，可以确定被测电流的大小。 (3)当线圈中电流方向改变时， 的方向随之改变，指针的偏转方向也随着改变。所以， 根据指针的偏转方向，可以知道被测 3.优缺点 (1)优点：灵敏度高，可以测量 的电流。 (2)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流 [判断正误] (1)对于磁电式电流表，指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的。 (2)对于磁电式电流表，线圈转动过程中，穿过线圈的磁通量始终为零。 (3)对于磁电式电流表，电流方向相反，指针偏转方向相反。 () 例4：（多选）实验室经常使用的电流表是磁电式仪表，这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁体和 铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的。当线圈通以如图乙所示的电流时，下列说法正确的是 () 饮铁 螺旋 弹簧 A.线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行 B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C.当线圈转到如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上 D.当线圈转到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 跟踪训练3：（多选）(2025·湖北黄冈高二期中)磁电式电流表的原理是当可动线圈通以电流 以后，在永久磁铁的磁场作用下，使线圈转动，回复作用力通常由螺旋弹簧产生。特点是灵敏度高、 工作稳定可靠、刻度均匀、制成多量程的仪表比较容易实现。磁电式电流表通以相同电流时，指针 偏转角度越大，表示电流表灵敏度越高，若其余条件都相同，则灵敏度高的电流表具有 () 006 刻度盘 指针 永久 软铁 磁铁 线圈 极靴 螺旋弹簧 A.较多的线圈匝数 B.较少的线圈匝数 C.较强的辐向分布的磁场 D.较弱的辐向分布的磁场 素养能力提升 拓展整合·启智培优 安培定则与左手定则比较 项目 左手定则（左手）》 安培定则（右手） 判断通电导体在磁场中的 作用 判断电流产生的磁场方向 受力方向 因果 “磁场”和“电流”都是 “电流”是“因”，“磁场”是“果” 关系 “因”，“受力”是“果” 拇指所指的方向表示通电 四指弯曲的方向表 拇指指向轴线上 结果 导体所受安培力的方向 示磁场的方向 磁场的方向 例5：教学中常用如图甲所示的装置演示通电导体在磁场中受力的情况。现 将图中的蹄形磁体改用图乙所示的电磁铁，则合上开关时，以下判断正 确的是 电源 A.电磁铁上端为N极，下端为S极，导体棒ab向右运动 [规律方法] B.电磁铁上端为N极，下端为S极，导体棒ab向左运动 确定电流的磁场方向 用安培定则，确定通 C.电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向右运动 电导体在磁场中的受 D.电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向左运动●[规律方法] 力方向用左手定则。 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[1]