习题课：安培力的应用 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“安培力的应用”核心考点，依据高考评价体系梳理了导体运动方向判断、安培力平衡问题两大考查模块，通过例题与变式题分析明确高频考点分布，归纳出选择、计算等常考题型，构建系统备考框架，体现高考复习的针对性与实用性。 课件亮点在于“科学思维引领+典型例题精析+高考真题跟踪”的备考策略，如通过电流元法、特殊位置法培养科学推理与模型建构素养，结合例1导体转动分析、例2平衡问题求解，提炼“电磁问题力学化”突破方法。跟踪训练融入2023年月考真题，帮助学生掌握解题技巧，教师可据此精准指导，提升复习效率。

新课导入 习题课:安培力的应用 学习任务一 判断安培力作用下导体的运动情况 [科学思维]判断安培力作用下通电导线和通电线圈运动方向的步骤: (1)画出导体所在位置的磁感线方向; (2)由左手定则确定导体受到的安培力方向; (3)由导体的受力情况判断导体的运动方向. 学习任务一 [科学探究]在玻璃器皿的中心放一个圆柱形的电极,沿边缘内壁放一个圆环形电极,把它们分别与电池的两极相连,然后再在玻璃器皿中放入导电液体,例如盐水,若把玻璃器皿放在磁场中,如图所示,那么从上往下看,液体沿　　　　(选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动.  逆时针 例1 如图所示,把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以在空间内自由运动.当导线通以图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看)(　 ) A.顺时针方向转动,同时下降 B.顺时针方向转动,同时上升 C.逆时针方向转动,同时下降 D.逆时针方向转动,同时上升 学习任务一 C [解析] 如图所示,将导线AB分成左、中、右三部分.中间一段开始时电流方向与磁场方向一致,不受力;左端一段所在处的磁场方向斜向上,根据左手定则可判断,其受力方向向纸外;右端一段所在处的磁场方向斜向下,受力方向向纸里.当转过一定角度时,中间一段电流不再与磁场方向平行,由左手定则可判断,其受力方向向下,所以从上往下看,导线将沿逆时针方向转动,同时向下运动,选项C正确. 变式1 如图所示,导体棒Ⅰ固定在光滑的水平面内,导体棒Ⅱ垂直于导体棒Ⅰ放置,且可以在水平面内自由移动.给导体棒Ⅰ、Ⅱ通以如图所示的恒定电流,仅在两导体棒之间的相互作用下,较短时间后导体棒Ⅱ所在位置用虚线表示,则导体棒Ⅱ的位置可能正确的是 ( 　) 学习任务一 B 学习任务一 [解析] 由右手螺旋定则可知,导体棒Ⅰ在导体棒Ⅱ处产生的磁场方向垂直于纸面向外,且离导体棒Ⅰ越远,则磁感应强度越小,由左手定则可知,初始时导体棒Ⅱ上各处所受的安培力方向都与导体棒Ⅰ中电流方向相同,且导体棒Ⅱ的左边受到的安培力大于右边受到的安培力,所以导体棒Ⅱ左边的位移比右边的大,故B正确. 学习任务一 安培力作用下导体运动方向判断的方法 电流元法 每段电流元所受安培力方向→整段导体所受合力方向→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 (1)环形电流→小磁针→条形磁铁 (2)通电螺线管→多个环形电流 学习任务二 安培力作用下的平衡问题 [科学思维]求解安培力作用下导体的平衡问题的基本思路: 学习任务二 例2 如图所示,一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为0.1 T,方向垂直于纸面向里,弹簧上端固定,下端通过绝缘环与金属棒连接.金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连,电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm,闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm,重力加速度g取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量. 学习任务二 学习任务二 [解析] 开关闭合后,电流方向从b到a,由左手定则可知,金属棒所受的安培力方向竖直向下.开关断开时,两弹簧各自相对于其原长的伸长量为Δl1=0.5 cm,由胡克定律和平衡条件得2kΔl1=mg,式中,m为金属棒的质量,k是弹簧的劲度系数.开关闭合后,金属棒所受的安培力大小为F=IlB,式中,I是回路电流,l是金属棒的长度,两弹簧各自又伸长了Δl2=0.3 cm,由胡克定律和平衡条件得2k(Δl1+Δl2)=mg+F,由闭合电路欧姆定律有E=IR,式中,E是电池的电动势,R是电路总电阻,联立解得m=0.01 kg. [答案]竖直向下　0.01 kg 例3 (多选)在同一光滑倾斜导轨上放同一导体棒A,如图甲、乙所示是两种情况的剖面图.它们所在空间有磁感应强度大小相等的匀强磁场,但方向不同,一次垂直于斜面向上,另一次竖直向上,两次导体棒中通有大小分别为I1和I2、方向相同的电流,都处于静止状态.已知斜面的倾角为θ=37°,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则 ( 　) 学习任务二 BC A.I1∶I2=3∶5 B.I1∶I2=4∶5 C.导体棒A所受的安培力大小之比F1∶F2=4∶5 D.斜面对导体棒A的弹力大小之比FN1∶FN2=3∶4 [解析] 两种情况下,导体棒受力如图所示,甲图中导体棒所受的安培力沿斜面向上,如图甲所示,根据共点力的平衡条件得F1=mgsin θ,FN1=mgcos θ,乙图中导体棒所受的安培力水平向右,如图乙所示,根据共点力的平衡条件得F2=mgtan θ,FN2=,又F1=I1lB,F2=I2lB,所以====,斜面对导体棒A的弹力大小之比===,A、D错误,B、C正确. 学习任务二 学习任务二 安培力作用下导体的平衡问题的求解关键可以简单概括为两点: (1)电磁问题力学化,即把电磁问题通过受力分析,归结为力学问题. (2)立体图形平面化,想很好地分析物体受力的平衡问题,把立体图形转化为平面图是关键. 立体图 平面图 1. [2023·温州中学月考] 如图所示,有一金属棒ab,质量为m,电阻不计,可在两条平行金属轨道上滑动,轨道间距为L,其平面与水平面的夹角为θ,空间中存在方向垂直于轨道平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场.金属棒与轨道间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,回路中电源电动势为E,内阻不计的金属棒与轨道间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.下列说法正确的是 (　 　) A.若滑动变阻器接入电路的阻值R>,则金属棒不可能静止 B.若滑动变阻器接入电路的阻值R<,则金属棒不可能静止 C.若金属棒静止,则静摩擦力的方向一定沿轨道平面向上 D.若金属棒静止,则静摩擦力的方向可能水平向右 B 【跟踪训练】 [解析] 由左手定则可判断,金属棒受到的安培力方向平行于轨道向上,根据闭合电路的欧姆定律得I=,当金属棒受到的摩擦力沿轨道向上且静止时,根据平衡条件得BIL+μmgcos θ≥mgsin θ,联立解得R≤,当金属棒受到的摩擦力沿轨道向下且静止时,由平衡条件得BIL≤μmgcos θ+mgsin θ,联立解得R≥,故≤R≤时,金属棒静止,所以静摩擦力的方向可能向上,也可能向下,故B正确,A、C、D错误. 2. (多选)[2023·镇海中学月考] 将一段裸铜导线弯成如图甲所示形状的线框,再将它置于一节5号干电池上(线框上端的弯折位置A与正极良好接触),一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极,使铜导线框下面的两端P、Q与磁铁表面保持良好接触,放手后线框就会开始转动,成为一个“简易电动机”.关于该“简易电动机”,下列说法中正确的是 (　 　) A.如果导线框下面的两端P、Q有一端与磁铁表面不接触,则线框也会发生转动 B.如果将磁铁吸附在电池负极的磁极调换一下,则线框转动的方向会改变 C.如果磁铁吸附在电池负极的是S极,则从上向下看,线框逆时针转动 D.如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触,则线框将上下振动 ABC 【跟踪训练】 [解析] 假设磁铁下端为N极,上端为S极,则线框周围的磁场方向向上,由于线框的下端靠近磁极,所以受力较大,起主要作用,根据电池正、负极画出电流的方向如图所示,根据左手定则判断出安培力的方向如图所示,说明从上向下看,线框逆时针转动,线框中有电流就能够转动,当导线框下面两端P、Q有一端与磁铁表面不接触时,线框中也有电流,能够发生转动,若改变磁场的方向,则线框转动的方向会改变,故A、B、C正确,D错误. $