第1章 第1节 磁场对通电导线的作用力（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版 江苏专用）

　第一章　安培力与洛伦兹力 第1节　磁场对通电导线的作用力(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,会计算安培力的大小。 3.了解安培力在生产生活中的应用。 1.掌握安培力的概念、大小和方向及左手定则。 2.应用安培力公式计算安培力的大小。 3.观察磁电式电流表的结构,知道其工作原理。 逐点清(一)　安培力的方向 [多维度理解] 1.安培力:　　　　在磁场中受的力。  2.决定安培力方向的因素 (1)　　　　方向;(2)　　　　方向。  3.左手定则:伸开　　　　,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　　　　垂直进入,并使四指指向　　　　,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。  4.安培定则与左手定则的选取原则 5.安培力方向的特点 安培力的方向既垂直于电流方向,也垂直于磁场方向,即垂直于电流I和磁场B所在的平面。 6.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置的磁场方向。 (3)由左手定则判断安培力方向。 7.两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.在赤道上空有一条沿东西方向水平架设的导线,当导线中的自由电子自西向东沿导线做定向移动时,导线受到地磁场的作用力的方向为 (　　) A.向北　　　　　　　 B.向南 C.向上 D.向下 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] 1.安培力的大小 (1)当通电导线垂直于磁场方向放置时:F=　　　　。  (2)当通电导线平行于磁场方向放置时:F=　　　　。  (3)如图所示,当通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时:F=IlB⊥=　　　　。  2.对安培力表达式F=IlBsin θ的理解 (1)公式F=IlBsin θ中θ是B和I方向的夹角 ①当θ=90°时,即B⊥I,sin θ=1,公式为F=IlB。 ②当θ=0°时,即B∥I,F=0。 (2)公式F=IlBsin θ中,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。 3.安培力的叠加 当通电导线同时处于几个磁场中时,每个磁场对通电导线都有作用力,通电导线所受合力是各个安培力的矢量和。 [全方位练明] 1.如图所示的四幅图中,导体棒的长度均为L,匀强磁场的磁感应强度大小均为B,在各导体棒中通有相同的电流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.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.两根细绳拉力与未通电流时的相等 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 3.(2024·贵州高考)如图,两根相互平行的长直导线与一“凸”形导线框固定在同一竖直平面内,导线框的对称轴与两长直导线间的距离相等。已知左、右两长直导线中分别通有方向相反的恒定电流I1、I2,且I1>I2,则当导线框中通有顺时针方向的电流时,导线框所受安培力的合力方向 (　　) A.竖直向上　　　　　　 B.竖直向下 C.水平向左 D.水平向右 逐点清(三)　磁电式电流表 [多维度理解] 1.磁电式电流表的构造:刻度盘、指针、蹄形磁体、极靴(软铁制成)、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯(软铁制成)。 2.磁电式电流表的工作原理:通电线圈因受安培力而转动。 (1)被测电流越大,　　　　的角度越大。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,指针随之发生偏转;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。  (2)当线圈中电流方向改变时,　　　　　　　随着改变,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　　　　　　　　。  3.磁电式电流表的特点 (1)极靴和铁芯之间是沿　　　　方向均匀分布的磁场。  (2)线圈平面始终与磁感线　　　　。  (3)表盘刻度均匀分布。 4.磁电式电流表的优点:灵敏度高,可以测量　　　　的电流。  5.磁电式电流表的缺点:线圈的导线很细,允许通过的电流　　　　。  [典例]　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 听课记录: [全方位练明] 1.(2024·浙江1月选考)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 2.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,蹄形磁体和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。若线圈中通以如图乙所示的电流,则下列说法中不正确的是 (　　) A.在量程内指针转至任一角度,线圈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 课下请完成课时跟踪检测(一) 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 学习讲义答案 第一章　安培力与洛伦兹力 第1节　磁场对通电导线的作用力 逐点清(一) [多维度理解] 1．通电导线　2.(1)磁场　(2)电流 3．左手　垂直　掌心　电流的方向　拇指　 [全方位练明] 1．(1)×　(2)√　(3)√ 2．选D　当导线中的自由电子自西向东沿导线做定向移动时，导线中的电流方向由东向西。在赤道上空，地磁场的方向从南向北，根据左手定则可判断安培力的方向竖直向下，故选D。 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，反向电流相互排斥”，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) [多维度理解] 1．(1)IlB　(2)0　(3)IlBsin θ [全方位练明] 1．选B　题图甲中，因电流方向与磁场方向平行，所以导体棒所受的安培力为零；题图乙中，电流方向与磁场方向垂直，则导体棒所受的安培力大小为F乙＝BIL；题图丙中，电流方向与磁场方向垂直，则导体棒所受的安培力大小为F丙＝BIL；题图丁中，电流方向与磁场方向成60°角，则导体棒所受的安培力大小为F丁＝BILsin 60°＝BIL。故选B。 2．选C　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、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C。 3．选C　根据右手螺旋定则，可知导线框所在磁场方向向里，由于I1>I2，可知左侧的磁感应强度大，同一竖直方向上的磁感应强度相等，故水平方向导线所受的安培力相互抵消，根据左手定则结合F＝BIL，可知左半边竖直方向的导线所受的水平向左的安培力大于右半边竖直方向的导线所受的水平向右的安培力，故导线框所受安培力的合力方向水平向左。故选C。 逐点清(三) [多维度理解] 2．(1)线圈偏转　(2)安培力的方向　被测电流的方向　 3．(1)半径　(2)平行　4.很弱　5.很弱 [典例]　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。 [全方位练明] 1．选A　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等，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。 2．选C　由于磁场均匀辐向分布，且线圈与铁芯共轴，故线圈平面总是与磁感线平行，故A正确；通有电流时，线圈在安培力的作用下转动，从而使螺旋弹簧发生形变，螺旋弹簧因为形变而产生阻碍线圈转动的力，故B正确；由左手定则知，b端受到的安培力方向向下，a端受到的安培力方向向上，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动，故C错误，D正确。 $