第1章 第2节 安培力的应用（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

安培力的应用 第 2 节 核心素养导学 物理观念 (1)了解直流电动机、电磁炮的结构和原理。 (2)了解磁电式电流表的结构，知道其工作原理。 科学态度与责任 认识到电磁技术的应用对人类生活的影响。 [四层]学习内容1 落实必备知识 [四层]学习内容2 强化关键能力 01 02 CONTENTS 目录 [四层]学习内容3 ·4 浸润学科素养和核心价值 课时跟踪检测 03 04 [四层]学习内容1 落实必备知识 一、直流电动机 1.构造：由磁场(磁体)、转动线圈、两个半圆滑环、两个电刷等组成。 2.原理：通过两个半圆滑环，每转半圈，线圈内电流方向就改变____次，从而使线圈受到安培力作用后转动方向不变，线圈可以连续转动起来。 一 二、电磁炮 1.分类：电磁轨道炮、电磁线圈炮、重接炮。 2.电磁轨道炮 (1)原理示意图 (2)工作原理 当两金属导轨接入电源时，强大的电流在两导轨间产生竖直向上的强磁场，弹丸受到水平向_____的安培力，以很大的_________做加速运动，最终高速发射出去。 3.特点：弹丸体积小，重量轻，飞行时的空气阻力______，因而发射稳定性好，初速度大，射程远。 右 加速度 很小 三、磁电式电流表 1.构造：永磁体、线圈、指针、铁芯、游丝、极靴、刻度盘、机械调零螺旋等。 2.原理 (1)当被测电流流入线圈时，线圈受_________作用而转动，线圈的转动使游丝扭转变形，产生阻碍线圈转动的效果。 安培力 (2)当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到______时指针便停留在某一刻度。 (3)根据线圈_________的大小，可以确定被测电流的大小；根据__________的方向，可以知道被测电流的方向。 平衡 偏转角度 线圈偏转 1.如图为一台直流电动机的简化示意图。已 知转子为n匝、长L、宽d的矩形线圈，匀强磁场 的磁感应强度为B。当线圈中通有恒定电流I，转 子绕线圈平面内垂直于磁场的轴，由图示位置顺 时针(从a看向b)转过θ角时(转动过程中线圈平面与磁场方向始终平行)，则此时ab边中的电流方向沿什么方向，ab边所受安培力大约是多少? 提示：a→b；nBIL。 2.如图所示为电磁轨道炮的工作原理图，判断下列说法是否正确。 (1)电磁轨道炮发射过程中，化学能转化为弹丸的动能。 ( ) (2)电磁轨道炮发射过程中，弹丸的动能是由电能转化而来的。 ( ) (3)电流越大，磁场越强，同一弹丸获得的初速度越大。 ( )   × √ √ 3.磁电式电流表的原理如图所示，判断下列说法 的正误。 (1)磁电式电流表指针偏转角度随电流的增大而增 大。 ( ) (2)磁电式电流表只能测定电流的大小，不能确定 被测电流的方向。 ( ) (3)磁电式电流表内是均匀辐射磁场，不是匀强磁场。 ( ) √ × √ [四层]学习内容2 强化关键能力 如图所示，将一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端 刚好跟槽中的水银接触。 (1)通电后，你会观察到什么现象? 新知学习(一)|安培力作用下导体的运动 任务驱动 提示：弹簧上下振动。 (2)为什么会出现这种现象? 提示：通电时，弹簧各相邻线圈通有同向电流，线圈相互吸引，弹簧收缩；由于弹簧收缩，电路断开，相互吸引力消失，电路又接通。这个过程反复出现，使得弹簧上下振动，电路交替通断。 判断通电导线在磁场中运动的五种方法 重点释解 电流元法 分割为电流元 安培力方向→整段导线所受合力方向→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 通电螺线管→条形磁铁 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，有转到平行位置且电流方向相同的趋势 转换研究 对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向 续表 [典例]　如图所示，两个完全相同且相互绝缘、正交 的金属环A、B，可沿轴线OO'自由转动。现通以图示 方向电流，沿OO'看去会发现 (　 ) A.A环、B环均不转动 B.A环将逆时针转动，B环也逆时针转动，两环相对不动 C.A环将顺时针转动，B环也顺时针转动，两环相对不动 D.A环将顺时针转动，B环将逆时针转动，两者吸引靠拢至重合为止 典例体验 √ [解析]　由安培定则可得，A环在环内产生的磁场方向向下，B环在环内产生的磁场方向向左，两磁场相互作用后磁场的方向趋向一致，所以A环顺时针转动，B环逆时针转动，二者相互靠拢，直至重合，D正确。 /方法技巧/ 判断安培力作用下通电导体的运动方向的思路 (1)首先应画出通电导体所在位置的磁感线方向。 (2)根据左手定则确定通电导体所受安培力的方向。 (3)由通电导体的受力情况判断通电导体的运动方向。 1.如图所示，将通电直导线AB用丝线悬挂在电磁铁的正上方，直导线可自由转动，则接通开关K的瞬间 (　 ) A.A端向上运动，B端向下运动，悬线张力不变 B.A端向下运动，B端向上运动，悬线张力不变 C.A端向纸外运动，B端向纸内运动，悬线张力变小 D.A端向纸内运动，B端向纸外运动，悬线张力变大 针对训练 √ 解析：当开关K接通时，根据安培定则知电磁铁附近磁感线的分布如图所示，由左手定则知通电直导线此时A端受力指向纸内，B端受力指向纸外，故导线将转动，由特殊位置法知当导线转到与磁感线垂直时，整根导线受到的磁场力方向竖直向下，故悬线张力变大，D正确。 2.(2025·雅安高二检测)(多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将 (　 ) A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉 B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉 D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉 √ 解析：为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，若将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉，这样当线圈在图示位置时，线圈的上下边受安培力水平而转动，转过一周后再次受到同样的安培力而使其连续转动，选项A正确； √ 若将左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，则当线圈在图示位置时，线圈的上下边受安培力水平而转动，转过半周后因受到相反方向的安培力而使其停止转动，选项B错误；若将左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，电路不能接通，选项C错误；若将左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，这样当线圈在图示位置时，线圈的上下边受安培力水平而转动，转过半周后电路不导通；转过一周后再次受到同样的安培力而使其连续转动，选项D正确。 [典例]　质量为m=0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为 θ=37°的平行放置的导轨上，导轨间的距离d=0.2 m， 杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4，磁感应强度B=2 T 的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示。 现调节滑动变阻器的触头，为使杆ab静止不动，求通 过杆ab的电流I的大小范围。(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10 m/s2) 新知学习(二)|安培力作用下导体的综合问题 典例体验 [答案]　0.14 A≤I≤0.46 A [解析]　当ab受到沿导轨向下的最大静摩擦力时，受力如图1所示，有F1-mgsin θ-=0，FN-mgcos θ=0，=μFN，F1=BImaxd，联立解得Imax=0.46 A。 当ab受到沿导轨向上的最大静摩擦力时，受力如图2所示，有F2+-mgsin θ=0，FN'-mgcos θ=0，=μFN'，F2=BImind，联立解得Imin=0.14 A。所以通过杆ab的电流的大小范围是0.14 A≤I≤0.46 A。 [变式拓展]　对应[典例]中的情境，若ab杆中的电流为0.2 A，且导轨是光滑的，其他条件不变，则要使ab杆静止至少要施加一个多大的力?方向如何? 答案：0.04 N　方向沿导轨平面向上 解析：F安=BId=0.08 N，mgsin 37°=0.12 N，F安<mgsin θ，对ab杆受力分析，ab杆受重力、支持力和安培力作用，当施加的外力沿导轨平面向上时外力最小，如图所示，以沿导轨平面向上为正方向，根据平衡条件有F安+F-mgsin 37°=0，则F=mgsin 37°-F安=0.04 N。 /方法技巧/ 解决安培力作用下导体力学问题分析技巧 (1)视图转换：对于安培力作用下的力学问题，磁场方向、导体的电流方向及其受力方向往往分布在三维空间的不同方向上，这时应利用俯视图、剖面图或侧视图等，变立体图为二维平面图。 (2)在剖面图中，垂直剖面方向的电流可用“ ”或“ ”表示，垂直剖面方向的磁场可用“×”或“·”表示，但垂直剖面方向的力不能用“×”或“·”表示。 (3)安培力作用下的平衡问题与力学中的平衡问题分析方法是相同的，只不过多了安培力，关键仍是受力分析。  ☉ 安培力作用下导体问题的解题思路 (1)选定研究对象。 (2)受力分析时，变立体图为平面图，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，安培力的方向F安⊥B、F安⊥I。 如图所示： 系统归纳 (3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解。 针对训练 √ 1.(2025·四川广元月考)如图所示，两根相同的轻质 弹簧下端挂有质量为m的等腰梯形金属框，金属框的上 底、腰和下底长度分别为L、L和2L，空间存在垂直于 金属框平面向里的匀强磁场。A、B两端与电源相连， 从A端流入的电流大小为I，金属框静止后弹簧的压缩量均为x。已知弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，则磁感应强度大小为 (　 ) A. B. C. D. 解析：设下底通过的电流为I1，上底和腰通过的电流为I2，上底和腰与下底并联，则I1+I2=I，根据平衡条件，结合几何关系，对整体受力分析可得mg+2kx=BI1·2L+BI2·L+2BI2L·sin 30°，解得B=，故选C。 2.如图所示，光滑的平行导轨倾角为θ，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源。电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m、长度为l的导体棒由静止释放，求导体棒在释放瞬间的加速度的大小。 答案：gsin θ- 解析：对导体棒受力分析如图所示，导体棒受重力mg、支持力FN和安培力F， 由牛顿第二定律：mgsin θ-Fcos θ=ma ① F=Bil ② I= ③ 由①②③式可得a=gsin θ-。 [四层] 学习内容3·4浸润 学科素养和核心价值 1.(选自人教版教材课后练习)如图所示为电流天平， 可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩 形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场 内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通 过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反 向，大小不变。这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。 ◉科学思维——电流天平的原理 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 (1)请用n、m、l、I表示磁感应强度B的表达式。 答案：B=　 解析：设电流方向未改变时，天平的左盘内砝码质量为m1， 右盘内砝码和矩形线圈的总质量为m2，则由天平的平衡条件，有m1g=m2g-nBIl 电流方向改变后，同理可得(m+m1)g=m2g+nBIl 两式相减，得B=。 (2)当n=9，l=10.0 cm，I=0.10 A，m=8.78 g时，磁感应强度是多少? 答案：0.48 T 解析：将n=9，l=10.0 cm，I=0.10 A，m=8.78 g代入B=，得B≈0.48 T。 2.(粤教版教材资料活页节选)与有刷直流电动机相比，无刷直流电动机具有体积小、重量轻、性能可靠、效率高、节能、抗电磁干扰、噪声小、维修简单、使用寿命长等优点。因此，目前在工业先进的国家，工业现代化领域中有刷直流电动机已经逐步被无刷直流电动机所替代。随着电子技术和微处理技术的发展、新材料的应用等，无刷直流电动机作为中小功率的高性能调速电机和伺服电机，在纺织机械、印刷机械、数控机床、医疗器械、家用电器等方面的应用越来越广泛。 无刷直流电动机正在大踏步地走进我们的生产生活中。 ◉科学态度与责任——无刷直流电动机 1.如图所示，某兴趣小组制作了一个简易电动机，此 装置中的铜线框能在竖直平面内在磁场作用下从静止 开始以虚线OO'为中心轴转动起来，那么 (　 ) A.若磁铁上方为N极，从上往下看，铜线框将顺时针 旋转 B.若磁铁上方为S极，从上往下看，铜线框将顺时针旋转 C.不管磁铁上方为N极还是S极，从上往下看，铜线框都将逆时针旋转 D.在铜线框加速转动过程中，电池的化学能全部转化为铜线框的动能 √ 二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值 解析：若磁铁上方为N极，铜线框左边的电流方向是向下的，磁场方向是向左的，根据左手定则可知，安培力方向是向内的；铜线框右边的电流方向也是向下的，磁场方向是向右的，根据左手定则可知，安培力方向是向外的，故从上往下看，铜线框将顺时针转动，同理可判断，若磁铁上方为S极，从上往下看，铜线框将逆时针转动，故A正确，B、C错误。在铜线框加速转动过程中，电池的化学能转化为铜线框的动能和电路中的焦耳热，故D错误。 2.电磁炮是利用电磁发射技术制成的一 种先进的动能杀伤武器。如图所示为某 型号电磁炮的轨道，该轨道长10 m、宽 2 m。若发射质量为100 g的炮弹，从轨道左端以初速度为零开始加速，当回路中的电流恒为100 A时，最大速度可达2 km/s，假设轨道间磁场为匀强磁场，不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是 (　 ) A.磁场方向竖直向下 B.磁场方向水平向左 C.电磁炮的最大加速度大小为4×105 m/s2 D.磁感应强度的大小为100 T √ 解析：回路中电流方向如题图所示，发射方向水平向右，则根据左手定则可知，磁场方向应竖直向上，故A、B错误；由题意可知，炮弹最大速度v=2 km/s，加速距离x=10 m，由初速度为零的匀加速直线运动速度和位移关系v2=2ax，解得最大加速度大小为a=2×105 m/s2，由牛顿第二定律可得F=ma，又F=BIL，联立解得B=100 T，故C错误，D正确。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1.如图所示，原来静止的圆线圈可以自由移动， 在圆线圈直径MN上靠近N点处放置一根垂直于线圈 平面的固定不动的通电直导线，导线中电流从外向 里流动。当在圆线圈中通以逆时针方向的电流时，圆线圈将会 (　 ) A.受力向左平动 B.受力向右平动 C.不受力，平衡不动 D.以MN为轴转动 √ 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 解析：直导线通电后，在它周围形成以导线 截面中心为圆心的圆形磁场，如图中虚线圆所示。 通电后的圆线圈就是放置在该磁场中的通电导体， 并受到安培力的作用，安培力方向可由左手定则 判断。把圆线圈沿MN分成上、下两部分，每部分又可以看成无数段直线电流元，圆线圈下半部分各处受到的安培力方向垂直纸面向外，上半部分各处受到的安培力方向垂直纸面向里，因此圆线圈将以MN为轴转动，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 2.一直导线平行于通电螺线管的轴线，放置在螺线管的上方，如图所示。如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流，则导线ab受安培力后的运动情况为 (　 ) 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远离螺线管 D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：通电螺线管的磁感线如图所示，由图示可知：导线左侧所处的磁场方向斜向上，导线右侧所处的磁场方向斜向下。由左手定则可知，导线左侧受力方向向外，导线右侧受力方向向里，故从上向下看，导线逆时针转动；当导线转动后，由左手定则可得导线还受向下的力。即从上向下看，导线逆时针转动且靠近通电螺线管，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 3.(2024·四川达州高二检测)如图所示 为电磁轨道炮的工作原理图，质量为 m的待发射弹体与轨道保持良好接触， 并可在宽为d、长为L的两平行水平轨 道之间无摩擦滑动，轨道间加有磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场，恒定电流I从一条轨道流入，通过弹体流回另一条轨道。不计空气阻力，则弹体通过这一装置可以获得的最大速度为 (　 ) A. B. C. D. √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：通电弹体在匀强磁场中受安培力的作用而加速，由动能定理有BIdL=m-0，解得vm=，故选A。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 4.如图所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两个同心半圆弧导线和直导线ab、cd连接而成的闭合回路，ab、cd段在同一条水平直线上，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态。半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P。当P中通以方向向外的电流时 (　 ) A.导线框将向左摆动 B.导线框将向右摆动 C.从上往下看，导线框将顺时针转动 D.从上往下看，导线框将逆时针转动 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由安培定则判断出通电导线P在ab处的磁场方向向下，在cd处的磁场方向向上，根据左手定则可知，ab受到的安培力向外，cd受到的安培力向里，从上往下看，导线框将逆时针转动。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 5.如图所示，金属棒ab质量为m，通过电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为θ，ab静止于宽为l的水平导轨上。下列说法正确的是 (　 ) A.金属棒受到的安培力大小为F=BIlsin θ B.金属棒受到的摩擦力大小为f=BIlcos θ C.若只改变电流方向，金属棒对导轨的压力将增大 D.若只增大磁感应强度B后，金属棒对导轨的压力将增大 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：对金属棒进行受力分析，如图所示，根据安培力 公式可得金属棒ab所受安培力为：F=BIl，根据平衡条件得： f=BIlsin θ，N=mg-BIlcos θ，若只增大磁感应强度B后，由 上式可得金属棒对导轨的压力将减小，故A、B、D错误； 改变电流方向，则金属棒所受的安培力与原来方向相反， 则有N=mg+Fcos θ，所以金属棒对导轨的压力增大，故C正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 6.如图所示，一重为G1的通电圆环置于水平桌面上， 圆环中电流方向为顺时针方向(从上往下看)，在圆环的 正上方用轻绳悬挂一条形磁铁，磁铁的中心轴线通过圆 环中心，磁铁的上端为N极，下端为S极，磁铁自身的重 力为G2。则关于圆环对桌面的压力F和磁铁对轻绳的拉力F'的大小，下列关系中正确的是 (　 ) A.F>G1，F'>G2 B.F<G1，F'>G2 C.F<G1，F'<G2 D.F>G1，F'<G2 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：顺时针方向的环形电流可以等效为一个竖直放置的小磁针，由安培定则可知，该小磁针的N极向下，S极向上，故与磁铁之间的相互作用力为斥力，所以圆环对桌面的压力F大于圆环的重力G1，磁铁对轻绳的拉力F'小于磁铁的重力G2，选项D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 7.(多选)如图所示，一条形磁铁放在水平桌面 上，在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线， 当导线通以如图所示方向电流时，下列判断正确的是 (　 ) A.磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用 B.磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用 C.若将导线移至磁铁中点的正上方，电流反向，则磁铁对桌面的压力会减小 D.若将导线移至磁铁中点的正上方，电流反向，则磁铁对桌面的压力会增大 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：根据条形磁体磁感线分布情况得到直线 电流所在位置磁场方向，再根据左手定则判断 安培力方向，如图所示，根据牛顿第三定律知， 电流对磁铁的作用力指向右下方，再结合平衡条件，可知通电后磁铁对桌面的压力变大，受到的静摩擦力方向向左，A正确，B错误；若将导线移至磁铁中点的正上方，电流反向，导线受到的安培力竖直向下，水平方向无作用力，根据牛顿第三定律可知，磁铁受到向上的力，对桌面的压力减小，C正确，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 8.磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈。a、b、c和d为磁场中的四个点。下列说法正确的是 (　 ) A.图示左侧通电导线受到安培力向下 B.a、b两点的磁感应强度相同 C.圆柱内的磁感应强度处处为零 D.c、d两点的磁感应强度大小相等 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由左手定则可知，题图示左侧通电导线受到安培力向下，选项A正确；a、b两点的磁感应强度大小相同，但是方向不同，选项B错误；磁感线是闭合的曲线，则圆柱内的磁感应强度不为零，选项C错误；因c点处的磁感线较d点密集，可知 c点的磁感应强度大于d点的磁感应强度，选项D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 9.(多选)超导电磁船是一种不需要螺旋桨推 进的低噪声船。如图是电磁船的简化原理图， MN和CD是与电源相连的两个电极，MN与 CD之间的部分区域有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场由超导线圈产生，其独立电路部分未画出)，通电的海水会受到安培力的作用，船体就在海水的反作用力推动下运动。以下说法正确的是 (　 ) A.电磁船将电能转化为船的机械能，效率可高达100% B.仅改变电流的方向，就能控制船前进或者后退 C.仅将磁场方向改变90°，就能控制船前进或者后退 D.仅将磁场方向改变180°，就能控制船前进或者后退 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：电磁船的工作原理是：通电的海水受到向后的安培力作用，获得一定的速度，根据牛顿第三定律可知，船体同时受到相反方向的作用力，故使船体向前运动。由于有一部分电能转化为海水的动能，电磁船将电能转化为船的机械能的效率不可能达到100%，故A错误；仅改变电流的方向，根据左手定则，会改变海水的受力方向，也改变船体的受力方向，故能控制船体的前进或后退，故B正确；仅将磁场方向改变90°，根据左手定则，海水将不受安培力或受到的安培力方向向上或向下，无法控制船前进或者后退，故C错误；仅将磁场方向改变180°，根据左手定则，会使海水的受力方向相反，进而使船体的受力方向相反，可以控制船前进或者后退，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 10.(2025·河南高考)(多选)手机拍照时手的抖动产 生的微小加速度会影响拍照质量，光学防抖技术可以 消除这种影响。如图所示，镜头仅通过左、下两侧的 弹簧与手机框架相连，两个相同的线圈c、d分别固定 在镜头右、上两侧，c、d中的一部分处在相同的匀强 磁场中，磁场方向垂直纸面向里。拍照时，手机可实时检测手机框架的微小加速度a的大小和方向，依此自动调节c、d中通入的电流Ic和Id的大小和方向(无抖动时Ic和Id均为零)，使镜头处于零加速度状态。下列说法正确的是 (　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 A.若Ic沿顺时针方向，Id=0，则表明a的方向向右 B.若Id沿顺时针方向，Ic=0，则表明a的方向向下 C.若a的方向沿左偏上30°，则Ic沿顺时针方向，Id沿逆时针方向且Ic>Id D.若a的方向沿右偏上30°，则Ic沿顺时针方向，Id沿顺时针方向且Ic<Id 解析：若Ic沿顺时针方向，Id=0，c线圈所受安培力方向水平向右，为使镜头处于零加速度状态，镜头应受到弹簧水平向左的拉力，所以手机框架应向左做加速运动，所以a方向向左，A错误； √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 若Id沿顺时针方向，Ic=0，d线圈所受安培力方向竖直向上，同理可知，手机框架应向下做加速运动，所以a方向向下，B正确；若a的方向沿左偏上30°，说明左、下两侧弹簧对镜头的合力方向沿左偏上30°，为使镜头保持零加速度状态，c、d线圈所受安培力的合力方向应沿右偏下30°，根据力的合成与分解可知，c线圈所受安培力方向水平向右，d线圈所受安培力方向竖直向下，且向右的安培力大于向下的安培力，根据左手定则可知，Id沿逆时针方向，Ic沿顺时针方向，由F=BIL可知，Ic>Id，C正确，同理可知，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 11.(8分)为了降低潜艇噪声，可用电磁推进器替代螺旋桨，如图所示为直线通道推进器示意图。推进器前后表面导电，上下表面绝缘，规格为a×b×c=0.4 m×0.3 m×0.2 m。空间内存在由超导线圈产生的匀强磁场，其磁感应强度大小B=10 T、方向竖直向下，若在推进器前后方向通以大小I=100 A，方向垂直纸面向外的恒定电流。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (1)推进器对潜艇提供的驱动力的方向怎样?(3分) 答案：驱动力方向向左 解析：磁场方向向下，电流方向向外，依据左手定则，则安培力方向向右，因此驱动力方向向左。 (2)推进器对潜艇提供的驱动力的大小为多少?(5分) 答案：300 N 解析：根据安培力公式F=BIl=10×100×0.3 N=300 N，可得F驱=F=300 N。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.(12分)如图所示，两平行金属导轨间的距 离L=0.4 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角 θ=37°，在导轨所在平面内分布着磁感应强度 大小为B=0.5 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.5 Ω的直流电源。现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2，已知sin 37°=0.60，cos 37°=0.80，求： 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (1)通过导体棒的电流；(3分) 答案：1.5 A　 解析：根据闭合电路欧姆定律， 有I== A=1.5 A。 (2)导体棒受到的安培力大小；(3分) 解析：导体棒受到的安培力大小为 F安=ILB=1.5×0.4×0.5 N=0.3 N。 答案：0.3 N　 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (3)导体棒受到的摩擦力的大小和方向。(6分) 答案：0.06 N　方向沿金属导轨平面向下 解析：对导体棒受力分析如图所示，将重力 正交分解得mgsin 37°=0.24 N<F安，根据平衡 条件，有mgsin 37°+Ff=F安 代入数据解得Ff=0.06 N。 摩擦力的方向沿金属导轨平面向下。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $