第1章 第1节 安培力及其应用（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（鲁科版）

第1章　安培力与洛伦兹力 第1节　安培力及其应用(强基课—逐点理清物理观念) 课标要求 学习目标 1.通过实验，认识安培力。 2.能判断安培力的方向。 3.会计算安培力的大小。 4.了解安培力在生活中的应用。 1.能认识安培力的内涵，会计算安培力的大小，并会判断其方向。 2.能用安培力的知识解释一些相关物理现象。 3.能分析物理现象，提出有针对性的物理问题。 4.能认识到电磁技术的应用对人类生活的影响。 逐点清(一)　安培力的方向 [多维度理解] 1．安培力：　　　对通电导线的作用力。 2.左手定则：如图所示，伸开左手，拇指与其余四指　　　，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过　　　，四指指向　　　的方向，此时拇指所指的方向即为安培力的方向。 3．安培力F、磁感应强度B、电流I的关系 (1)已知I、B的方向，可唯一确定F的方向。 (2)已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向。 (3)已知F、I的方向，磁感应强度B的方向不能唯一确定。 1．安培定则与左手定则的选取原则 2．两平行通电直导线的相互作用规律 (1)同向电流互相吸引；(2)反向电流互相排斥。　　 [全方位练明] 1．判断下列说法是否正确。 (1)安培力的方向与磁场方向可能垂直，也可能不垂直。(　　) (2)安培力的方向与电流方向一定垂直。(　　) (3)电流的方向与磁场的方向不一定垂直。(　　) 2．把柔软的铝箔条折成“天桥”状并用胶纸粘牢两端固定在桌面上，电池的正极通过导线与铝箔条相连，负极直接按压在铝箔条上，以下情形中，会使“天桥”中部的铝箔条向上运动的是(忽略导线产生磁场的影响)(　　) 3.截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1≫I2，电流方向如图所示。下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是(　　) 逐点清(二)　安培力的大小 [多维度理解] 安培力大小计算的三种情况 同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受到的安培力情况不同，如图所示。 1．如图甲，通电导线与磁场方向平行，此时所受安培力最小，F＝0。 2．如图乙，通电导线与磁场方向垂直，此时所受安培力最大，F＝IlB。 3．如图丙，通电导线与磁场方向成θ角，此时可以分解磁感应强度，如图丁所示，于是所受安培力大小为F＝IlBsin θ，这也是一般情况下通电导线所受安培力的表达式。 对公式F＝IlBsin θ的理解 (1)θ是B和I方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。 (2)适用于电流处于匀强磁场中计算安培力大小的情况。 (3)B是外加磁场的磁感应强度大小，不要与电流所产生的磁场的磁感应强度相混淆。 (4)l指的是导线在磁场中的“有效长度”，弯曲导线的有效长度l等于连接两端点直线的长度(如图所示)，相应的电流沿导线由始端流向末端。 　　 [典例]　如图所示，匀强磁场区域足够大，磁感应强度大小为B，方向水平向右，将一段圆弧形导体ab置于磁场中，圆弧圆心为O，半径为r。现在导体ab中通以方向从b―→a的恒定电流I，并将磁场从图示位置沿顺时针方向在纸面内缓慢旋转，下列说法正确的是(　　) A．圆弧形导体受到的安培力方向始终垂直纸面向外 B．圆弧形导体受到的安培力大小不可能为0 C．圆弧形导体受到的安培力大小可能为BIr D．圆弧形导体受到的安培力最大值为πBIr 听课记录： [全方位练明] 1．(双选)下列四幅图中，导体棒的长度均为L，磁场的磁感应强度大小均为B，在各导体棒中通有大小相同的电流I。则下列选项正确的是(　　) A．图甲中导体棒所受的安培力大小为BIL B．图乙中导体棒所受的安培力大小为BIL C．图丙中导体棒所受的安培力大小为BIL D．图丁中导体棒所受的安培力大小为BIL 2．(2024·福建高考)(双选)如图，用两根不可伸长的绝缘细绳将半径为r的半圆形铜环竖直悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，铜环两端a、b处于同一水平线。若环中通有大小为I、方向从a到b的电流，细绳处于绷直状态，则(　　) A．两根细绳拉力均比未通电流时的大 B．两根细绳拉力均比未通电流时的小 C．铜环所受安培力大小为2rBI D．铜环所受安培力大小为πrIB 逐点清(三)　安培力的应用 [多维度理解] 1．电动机的构造 (1)定子：固定不动的部分，通常由两个　　　组成。 (2)转子：能够转动的部分，通常是　　　。 2．电动机的原理：通电的线圈——转子，在定子产生的磁场中受　　　　而运动。 3．电动机的应用：生活、生产、建设、交通、科研、娱乐等一切通过用电获得动力的设备、机器，如电风扇、洗衣机、吹风机、电动车、磁盘的驱动、制冷设备的压缩机都离不开由　　　　使其转动的电动机。 4．电流计工作原理 (1)构造：圆柱形铁芯、　　　　　　　　、线圈、指针和游丝，如图所示。 (2)原理：当被测电流通入线圈时，线圈受安培力作用而转动，当安培力的作用与游丝形变产生的阻碍达到平衡时，指针便停留在某一刻度。　　　越大，安培力越大，　　　　　　越大。 [全方位练明] 1．判断下列说法是否正确。 (1)电动机的转子转动是线圈受安培力作用的结果。(　　) (2)磁电式电流表内部是均匀辐射磁场，而不是匀强磁场。(　　) (3)磁电式电流表指针偏转角度越大，线圈受到的安培力越大。(　　) 2．(2025·宁德高二检测)下列关于磁电式电流表(结构如图所示)的说法不正确的是(　　) A．磁电式电流表最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈 B．表盘的刻度是不均匀的 C．根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向 D．优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱 3．如图甲所示是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，线圈匝数为n，面积为S，线圈a、b两边导线长均为l，所在处的磁感应强度大小均为B，当线圈中通电流I时，a、b边所受安培力F方向如图乙所示。则(　　) A．该辐向磁场是匀强磁场 B．穿过线圈的磁通量为BS C．转动过程中安培力F大小总为nBIl D．线圈a边导线电流方向垂直纸面向外 课下请完成课时跟踪检测(一) 5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 学习讲义答案 第1章　安培力与洛伦兹力 第1节　安培力及其应用 逐点清(一)　 [多维度理解] 1．磁场　2.垂直　手心　电流 [全方位练明] 1．(1)×　(2)√　(3)√ 2．选D　因为选项A中铝箔条没有在磁场中，所以通电后铝箔条不受安培力，故A错误；B、C、D三个选项中铝箔条均处在从N极指向S极的磁场中，结合电流方向由左手定则可知，只有选项D中的铝箔条受向上的安培力，铝箔条向上运动，故B、C错误，D正确。 3．选C　因I1≫I2，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用。根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线I2要受到I1吸引的安培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线I2要受到I1排斥的安培力，形成凸形，故变形后的形状可能如选项C所示。 逐点清(二)　 [典例]　选C　根据左手定则可知，磁场水平向右时，圆弧形导体所受安培力垂直纸面向外，当磁场与弦ba平行时，圆弧形导体所受安培力为0，当磁场水平向左时，安培力垂直纸面向里，故A、B错误；圆弧形导体的有效长度为L＝r，当磁感应强度B与弦ba垂直时，圆弧形导体所受安培力最大，为Fmax＝BIL＝BIr，当磁感应强度B与弦ba平行时，圆弧形导体所受安培力为0，所以圆弧形导体所受安培力的大小范围为0≤F≤Fmax，C正确，D错误。 [全方位练明] 1．选BD　题图甲中，因导体棒与磁场平行，所以导体棒所受的安培力为零，A错误；题图乙中，导体棒与磁场垂直，则导体棒所受的安培力的大小为F1＝BIL，B正确；题图丙中，导体棒与磁场垂直，则导体棒所受的安培力的大小为F2＝BIL，C错误；题图丁中，导体棒与磁场成60°角，则导体棒所受的安培力的大小为F3＝BILsin 60°＝BIL，D正确。 2．选AC　方法一：微元法 如图，取通电半圆形铜环的一小段Δl，可将其视为直导线，根据左手定则可知，该小段铜环受到的安培力方向如图所示，其大小为ΔF＝BIΔl，根据对称性可知，对称的两小段铜环所受的安培力在水平方向的分力大小相等、方向相反，相互抵消，则通电后半圆形铜环受到的安培力竖直向下，根据受力分析可知，通电后两根细绳的拉力均变大，故A正确，B错误；对每小段铜环所受安培力在竖直方向的分力求和，可得F＝∑Fy＝∑BIΔlsin θ＝2rIB，故C正确，D错误。 方法二：等效法 通电半圆形铜环的等效长度为2r，电流方向a→b，根据左手定则可知半圆形铜环受到的安培力方向竖直向下，大小F＝BI×2r＝2rIB，根据受力分析可知，通电后细绳的拉力T＝mg＋F＝mg＋2rIB>mg，两根细绳拉力均比未通电流时的大。故选A、C。 逐点清(三)　 [多维度理解] 1．(1)磁极　(2)线圈　2.安培力　3.安培力　4.(1)U形磁铁　(2)电流　指针偏转角度　 [全方位练明] 1．(1)√　(2)√　(3)√ 2．选B　磁电式电流表最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱，A、D正确；极靴与软铁之间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，因此刻度盘的刻度是均匀的，B错误；线圈中电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向跟着改变，C正确。 3．选C　匀强磁场的磁感线处处平行，而辐向磁场的磁感线不平行，所以不是匀强磁场，故A错误；由题图乙根据对称性可知，穿过线圈的磁通量为零，故B错误；根据安培力公式可得，转动过程中安培力大小为F＝nBIl，故C正确；根据左手定则可知，线圈a边导线电流方向为垂直纸面向里，故D错误。 $