第1章 专题课：安培力的应用(PPT课件)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第二册配套课件（人教版）

专题课:安培力的应用 1 学习任务一 判断安培力作用下导体的运动情况 学习任务二 安培力作用下的平衡问题 学习任务三 安培力作用下导体的加速问题 素养提升 随堂巩固 ◆ ◆ 新课探究 课后习题 2 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)明确研究对象(导体)； (2)画出导体所在位置的磁感线方向； (3)由左手定则确定导体受到的安培力方向； (4)由导体的受力情况判断导体的运动情况. 学习任务一 3 ［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 学习任务一 4 例1 (多选)如图所示，两根无限长直导线 、 相互垂直， 通过细线悬挂在天花板上且可 自由转动， 通过绝缘支架固定在地面上.现 同时给通以沿导线向右的电流，给 通以沿 导线向外的电流.下列说法正确的是( ) A.刚通电流时，导线 左半部分垂直纸面向里转，右半部分垂直纸面向外转 B.刚通电流时，导线 左半部分垂直纸面向外转，右半部分垂直纸面向里转 C.导线转动 时，细线对 的拉力大于导线的重力 D.导线转动 时，细线对 的拉力小于导线的重力 √ √ 学习任务一 5 [解析] 根据安培定则可知通电导线 在其周围产生的磁场为逆时针方向，如图 所示，将导线处的磁场分解为竖直方向和水平方向，根据左手定则可知导线 左半部分受到的安培力垂直纸面向里，右半部分受到的安培力垂直纸面向外， 转过 时，、电流方向相同，彼此之间相互吸引，所以细线对 的拉力大 于导线重力，故选A、C. 学习任务一 6 变式 [2026·河南郑州外国语学校高二月考] 如图所示，用细橡皮筋悬吊一轻质 线圈，置于固定直导线上方，两者在同一竖直平面内，线圈可以自由运动，当 给两者通以图示电流时，线圈将( ) A.远离直导线，两者仍在同一竖直平面内 B.靠近直导线，两者仍在同一竖直平面内 C.靠近直导线，同时发生旋转 D.远离直导线，同时发生旋转 √ 学习任务一 7 [解析] 由右手螺旋定则判断出直导线的磁场，线圈在直导线上边，所处的磁场 方向垂直纸面向里，由左手定则判断线圈的受力情况，左、右部分大小相等， 方向相反，相互抵消；上部分所受安培力向上，下部分所受安培力向下，但由 于直导线周围磁感应强度的大小与它到导线的距离成反比，线圈下部分受力比 上部分受力大，则合力向下，所以线圈向下运动靠近通电长直导线，而不会发 生转动，仍在同一竖直平面内.故选B. 学习任务一 8 【要点总结】 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 学习任务一 9 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 10 例2 [2026·北京西城区高二期末] 如图所示，重力为的金属杆 垂直放在水平 导轨上，处在匀强磁场中，磁场方向与水平面成 角斜向上.开关 闭合后金属 杆在导轨上保持静止，从 端看，正确表示金属杆受力示意图的是( ) A. B. C. D. √ 学习任务二 11 [解析] 由左手定则知，金属杆所受安培力垂直于磁场方向斜向左上方，金属杆 保持静止，由平衡条件可知，金属杆一定受到向右的摩擦力，金属杆也一定受 到支持力，以及重力，受力示意图如图所示，故选B. 学习任务二 12 例3 (多选)[2026·河北泊头一中高二月考] 如图所示，某 新能源汽车测试中心在调试车载电磁制动系统时，做了 如下测试.车载电磁制动系统空间存在竖直向上的匀强磁 场，磁感应强度大小为.间距为、倾角为 的平行绝缘倾斜导轨固定在该空间，将质量为 、长 度略大于的导体棒 垂直于导轨放置，导体棒与 A. B. C. D. 导轨间的动摩擦因数为0.5.已知导体棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 重力加速度取，， .为使导体棒保持静止， 导体棒中通入由到 的电流，则电流的可能值为( ) √ √ 学习任务二 13 [解析] 导体棒恰好不下滑时，则有 ，解得 ，导体 棒恰好不上滑时，则有 ， 解得，所以电流的可能值为 ，故选A、B. 学习任务二 14 【要点总结】 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 学习任务二 15 平面图 续表 学习任务二 16 学习任务三 安培力作用下导体的加速问题 ［科学思维］ 1.解决在安培力作用下导体的加速运动问题，首先要对研究对象进行受力分析 (不要漏掉安培力)，然后根据牛顿第二定律列方程求解. 2.选定观察角度画好平面图，标出电流方向和磁场方向，然后利用左手定则判 断安培力的方向. 学习任务三 17 例4 [2026·江苏东海高级中学高二期中] 如图是用电磁 弹射技术制造的电磁枪原理图，质量为 的弹体可在间 距为 的两平行水平轨道之间自由滑动，并与轨道保持 A.弹体在轨道上滑动时受到的安培力逐渐变小 B.若电流增大，轨道长度不变，则弹体射出速度不变 C.若轨道长度增大，电流大小不变，则弹体射出速度变小 D.若电流从轨道左边流入， 轨道左边流回，则弹体仍向右边射出 良好接触.恒定电流从轨道左边流入，通过弹体后从 轨道左边流回.轨道电流 在弹体处产生垂直于轨道面的磁场，可视为匀强磁场，磁感应强度的大小与电 流成正比.通电弹体在安培力作用下加速距离后从轨道右边以速度 高速射出.下 列说法中正确的是( ) √ 学习任务三 18 [解析] 弹体在轨道上滑动时电流不变，磁感应强度不变，轨道间距离不变，根 据 可知弹体在轨道上滑动时受到的安培力不变，故A错误；若电流增大， 则安培力增大，根据牛顿第二定律可知加速度变大，轨道长度不变，根据 ，可得 ，加速度变大，则弹体射出速度变大，故B错误；轨 道长度增大，根据可知弹体射出速度变大，故C错误；若电流从 轨 道左边流入， 轨道左边流回，电流方向改变，同时磁感应强度方向也发生改 变，根据左手定则可知弹体所受安培力方向不变，弹体仍向右边射出，故D正确. 学习任务三 19 电流天平的原理和应用 电流天平是根据等臂杠杆的原理制成的，可以用来测量导线在磁场中受到的安 培力和磁场的磁感应强度.如图所示是它的原理示意图，天平左盘放砝码，右盘 下悬挂线框，线框处于磁场中.当线框没有通电时，天平处于平衡状态. 素 养 提 升 20 线框通电后，、、边均受到安培力的作用.根据左手定则可知，、 边受到的安培力等大反向，互相抵消， 边受到的安培力方向竖直向下，天平 平衡被破坏.通过在左盘中加砝码可使天平重新平衡，根据所加砝码的质量可以 推知线框所受安培力的大小.再根据，由线框的匝数、边长度 、 电流可求磁场的磁感应强度 的大小. 素 养 提 升 21 示例 [2026·陕西西安高新一中高二期中] 某同学设计了一种天平，其装置如图 所示.两相同的同轴圆线圈、水平固定，圆线圈与、 共轴且平行等距.初 始时，线圈、通以等大反向的恒定电流后，在线圈 处产生沿半径方向的磁 场，线圈 内无电流且天平平衡.设从上往下看顺时针方向为正向.某次测量时， 当左托盘放入重物(且保持不变)后，控制线圈中通入的电流可使 仍在原位置 且天平平衡，则( ) A.设计该天平是为了测量线圈 中的电流大小 B.若处磁场方向沿半径向内，则在 中通入正向电流 C.若处磁场方向沿半径向外，则在 中通入正向电流 D.要测量处的磁感应强度，只需知道重物的重力和 中的电流 √ 素 养 提 升 22 [解析] 测量时，通过控制线圈中通入的电流使 仍在原位置且天平平衡，因此 中的电流大小是变量，设计该天平不是为了测量线圈 中的电流大小，故A错 误；当左托盘放入重物后，要使线圈仍在原位置且天平平衡，则需要使线圈 受到竖直向下的安培力，由左手定则可知，若处磁场方向沿半径向内，可在 中通入正向电流，若处磁场方向沿半径向外，则在 中通入负向电流，故B正 确，C错误；由可知，若要测量 处的磁感应强 度，除需知道重物的重力和 中的电流外，还需知道线圈 的长度，故D错误. 素 养 提 升 23 1.(安培力作用下导体的运动情况)用两根绝缘细线把两个完全相 同的圆形导线环悬挂起来，将二者等高平行放置，如图所示， 当两导线环中通入方向相同的电流、 时，两导线环( ) A.相互吸引 B.相互排斥 C.无相互作用力 D.先吸引后排斥 [解析] 通电的导线环周围能够产生磁场，磁场的基本性质是对 放入其中的磁体或通电导体产生力的作用.由于导线环中通入的电流方向相同， 二者同位置处的电流方向完全相同，相当于通入同向电流的直导线，根据同向 电流相互吸引的规律，可知两导线环相互吸引，故A正确. √ 随 堂 巩 固 24 2.(安培力作用下导体的平衡问题)质量为、长为 的直导体 棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，整个装置处于竖直向 上的磁感应强度为 的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电 流，平衡时导体棒和圆弧圆心的连线与竖直方向成 角， 其截面图如图所示，重力加速度为 ，则导体棒中电流方向、 大小分别为( ) A.垂直于纸面向外， B.垂直于纸面向里， C.垂直于纸面向外， D.垂直于纸面向里， [解析] 对导体棒受力分析，导体棒受到水平向右的安培力，则电流的方向垂直 于纸面向里，由平衡条件可知，解得 ，故B正确. √ 随 堂 巩 固 25 3.(安培力作用下的加速问题)[2026·江西宜春中学高二月考] 如图所示，通电直导体棒放在倾角为 的光滑斜面上，并处 在垂直斜面向上、磁感应强度大小为 的匀强磁场中.当电流 为 时，导体棒恰好处于平衡状态，若电流突然反向 A. B. C. D. [解析] 当电流为时有 ，当电流突然反向时有 ，联立得该导体棒的加速度大小为 ，故选C. (电流大小不变)，则该导体棒的加速度大小为(已知重力加速度为 )( ) √ 随 堂 巩 固 26 课后习题 27 知识点一 判断安培力作用下导体的运动情况 1.如图所示，一条形磁铁固定在水平面上，其正上方有一根通电导线，电流方 向向左.在条形磁铁磁场的作用下，导线运动的情况是( ) A.从上向下看逆时针转 ，同时向上运动 B.从上向下看逆时针转 ，同时向下运动 C.从上向下看顺时针转 ，同时向下运动 D.从上向下看顺时针转 ，同时向上运动 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 28 [解析] 根据条形磁铁的磁场分布规律，并由左手定则可知，通电导线左半部分 受到的安培力方向垂直于纸面向里，右半部分受到的安培力方向垂直于纸面向 外，因此从上向下看，通电导线顺时针转 ，随着转动，导线会受到向下的 安培力，则导线同时向下运动，选项C正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 29 2.(多选)[2026·湖南长沙一中高二月考] 如图所示，在条形磁铁 极附近悬挂一 个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内.当线圈中通以图示方向的电流时，将 会出现的现象是( ) A.线圈向左摆动 B.线圈向右摆动 C.从上往下看，线圈顺时针转动 D.从上往下看，线圈逆时针转动 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 30 [解析] 线圈通以顺时针的电流，由于处于磁铁的 极附近，根据左手定则可得， 线圈左边所受安培力垂直纸面向外，右边所受安培力垂直纸面向里，从上往下 看，线圈逆时针转动；当线圈转过 时，将通电线圈等效成小磁针，根据右 手螺旋定则，可知左端为小磁针的 极，异名磁极相互吸引，因此线圈向左摆 动，故B、C错误，A、D正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 31 3.(多选)如图所示，一金属直棒 两端接有细导线，悬挂于线圈正上方，为使 垂直纸面向外运动，可以将( ) A.、端接电源正极，、 端接电源负极 B.、端接电源正极，、 端接电源负极 C.、端接电源正极，、 端接电源负极 D.、端用导线连接，端接电源正极， 端接电源负极 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 32 [解析] 、端接电源正极，、 端接电源负极，根据安培定则可知，线圈在 处产生的磁场方向向下，再根据左手定则可知 受到的安培力方向向里， 则垂直纸面向里运动，故A错误；、端接电源正极，、 端接电源负极， 根据安培定则可知，线圈在 处产生的磁场方向向上，再根据左手定则可知 受到的安培力方向向外，则 垂直纸面向外运动，故B正确； 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 33 、端接电源正极，、端接电源负极，根据安培定则可知，线圈在 处产 生的磁场方向向上，再根据左手定则可知受到的安培力方向向里，则 垂 直纸面向里运动，故C错误；、端用导线连接，端接电源正极， 端接电源 负极，根据安培定则可知，线圈在 处产生的磁场方向向下，再根据左手定则 可知受到的安培力向外，则 垂直纸面向外运动，故D正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 34 知识点二 安培力作用下的平衡问题 4.[2025·陕西师大附中高二月考] 如图所示，电流天平的右臂 挂着匝数为的矩形线圈，线圈的水平边长为 ，处于磁感应 强度大小为 的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈平面向里.当 线圈中通过方向沿逆时针方向、大小为 的电流时，调节砝码 使两臂达到平衡.再使电流反向，大小不变.为使两臂达到新的 平衡，在左盘中增加砝码的质量为(重力加速度为 )( ) A. B. C. D. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 35 [解析] 当线圈中通过电流 时，调节砝码使两臂达到平衡，此时有 ，使电流反向，大小不变，在左盘中增加砝码后达成新的 平衡，有，联立解得 ，故选D. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 36 5.如图所示，一通电直导线在竖直向上的匀强磁场中静止于固定的光滑斜面上， 电流方向垂直于纸面向外.保持磁感应强度大小不变，仅把磁场方向沿顺时针方 向缓慢旋转，直至垂直于斜面向上，若要导线始终保持静止，则应控制导线内 的电流( ) A.逐渐减小 B.逐渐增大 C.先减小后增大 D.先增大后减小再增大 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 37 [解析] 电流方向垂直于纸面向外，当磁场方向竖直向上时，导线受到水平向左 的安培力、重力和支持力作用，三力平衡，如图所示,当磁场方向转至垂直于斜 面向上时，导线所受安培力方向沿斜面向上，由图可知安培力 逐渐减小，根 据 可知，应控制导线内的电流逐渐减小，故A 正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 38 知识点三 安培力作用下的加速问题 6.[2026·北京西城区高二期末] 如图所示，在竖直向下的 匀强磁场中有两根水平放置的平行粗糙金属导轨 、 ，导轨上放有一金属棒，现从 时刻起，给金 属棒通以图示方向的电流且电流的大小与时间 成正比， 即，其中 为常量，不考虑电流对匀强磁场的影响， A. B. C. D. 金属棒与导轨始终垂直且接触良好，下列关于金属棒的加速度、速度随时间 变化的关系图像，可能正确的是( ) √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 39 [解析] 金属棒中通入的电流与时间成正比，即 ，棒将受到安培力作用， 当安培力大于最大静摩擦力时，棒才开始运动，根据牛顿第二定律得 ，而，，得到，可见，随 的变化 均匀增大，当时， ，根据数学知识可知，选项A、B错误;速度— 时间图像的斜率等于加速度，增大，则 图像的斜率增大，选项C错误，D 正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 40 7.把一根柔软的弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银 面相接触，并使它组成如图所示的电路.当开关 接通后，将看到的 现象是( ) A.弹簧向上收缩 B.弹簧被拉长 C.弹簧上下跳动 D.弹簧仍静止不动 [解析] 通电后，弹簧中每一圈的电流都是同向的，互相吸引，弹簧缩短，电路 就断开了，断开后弹簧中没电流了，弹簧就又掉下来了，所以弹簧将会上下跳 动，故C正确. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 41 8.[2026·湖北武汉高二期中] 一直导线 水平放置，固定在 桌面上，在其正上方有一根通电的硬直导线，和 中 的电流方向如图所示.初始时，水平，，若 可 以在空中自由移动和转动，则从上往下看，导线 ( ) A.逆时针转动，同时下降 B.逆时针转动，同时上升 C.顺时针转动，同时下降 D.顺时针转动，同时上升 [解析] 根据左手定则，、 端受到的安培力分别垂直于纸面向外和垂直于纸面 向内，从上往下看，导线逆时针转动，当转过 后可看出，在向右的磁场 分量的作用下，导线 受到向下的安培力，所以导线逆时针转动，同时下降， 故选A. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 42 9.如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有10匝，线圈由粗 细均匀、单位长度的质量为 的导线绕制而成，三条细线呈对 称分布，稳定时线圈平面水平.在线圈正下方放有一个圆柱形条形 磁铁，磁铁的中轴线垂直于线圈平面且通过其圆心 ，测得线 圈的导线所在处磁感应强度大小为，方向与竖直线成 角， 要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为 (重力加速度取 )( ) A. B. C. D. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 43 [解析] 设线圈的半径为，则线圈的质量为 ，磁 场的水平分量为 ，线圈在竖直方向受到的安培力为 ，细线上的张力为零，可知线圈所受向上的安培力大小等于线 圈的重力，则有，解得 ，故选A. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 44 10.[2026·河北石家庄二中高二月考] 如图所示，原来静止的圆线圈可以自由移 动，在圆线圈直径上靠近 点处放置一根垂直于线圈平面的固定不动的通电 直导线，导线中电流方向垂直纸面向里.当在圆线圈中通以逆时针方向的电流 时，圆线圈将会( ) A.平动 B.转动 C.不动 D.边旋转，边左移 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 45 [解析] 直导线通电后在它周围形成以导线为圆心的圆形磁场区域，如图中虚线 所示，圆线圈就是在该磁场中的通电导体，受到安培力的作用，其方向可由左 手定则判断，圆线圈下半部分所受的安培力方向垂直纸面向外，圆线圈上半部 分受到的安培力方向垂直纸面向里，通电导线产生的磁场分布关于 轴对称， 因此圆线圈将会以 为轴转动，根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥， 线圈同时向左移.故选D. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 46 11.(多选)[2026·河北衡水中学高二月考] 电磁炮可简化为如图所示的模型，同一水 平面内的两根平行光滑金属导轨、 与可控电源相连，导轨间存在竖直向上的匀 强磁场，将一质量为 、可视为质点的金属弹丸放在导轨上，弹丸在安培力的作用 下由静止开始加速向右运动，离开导轨时的速度大小为 ，已知弹丸在导轨上加速 的过程中，可控电源提供给弹丸的功率恒为 ，不计空气阻力及弹丸产生的焦耳热， 下列说法正确的是( ) A.导轨 的电势较低 B.弹丸在导轨上运动时的加速度不断减小 C.弹丸在导轨上的加速时间为 D.弹丸在导轨上的加速距离为 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 47 [解析] 根据左手定则可知，导轨 与电源正极相连，电势较高，故A错误；弹丸 在导轨上运动时，可控电源提供给弹丸的功率不变，随着速度增大，弹丸受到 的安培力不断减小，根据牛顿第二定律知，弹丸的加速度不断减小，故B正确； 此过程中弹丸受到的合力的功率不变，根据动能定理有 ，解得 ，故C正确；若弹丸做匀加速直线运动，则弹丸在导轨上的加速距离为 ，弹丸在导轨上做加 速度减小的加速运动，距离大于 ，故D 错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 48 $