安培力课件高二下学期物理粤教版(2019)选择性

by甘腾胜@20230112新粤教版(2019)高中物理选择性必修第二册第一章1.1安培力新课引入在必修第三册中我们知道，磁场能够对通电导线产生作用力。为了纪念安培在该方面作出的杰出贡献，人们把磁场对通电导线的作用力称为安培力(Ampèreforce)。（1）这个力的方向该如何判断？（2）它的大小除了与磁感应强度有关外，还与哪些因素有关？【猜想】根据磁感应强度的表达式B=F/IL，猜想安培力F的方向可能与磁感应强度B的方向和电流I的方向有关。实验探究我们利用如图所示的装置探究：实验探究进行实验，并将金属棒运动方向相应的实验结果用带箭头线段绘制在表格中。

BIF示意图IBFBBF、B、I方向关系①安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面。②B与I不一定垂直。实验总结上述实验表明，通电导线在磁场中所受安培力的方向与磁场方向、导线中电流方向有关。更精确的实验研究表明，它们之间的关系可以用左手定则判定。左手定则：（1）伸开左手，大拇指跟四指垂直，且在同一平面内；（2）让磁感线穿过手心；（3）使四指指向电流方向，则拇指指向安培力的方向。安培力的大小实验和理论表明，当通电直导线与磁场方向平行时，如下图所示，通电直导线所受安培力的大小F=0。安培力的大小当通电直导线与磁场方向垂直时，如图所示，通电直导线所受安培力的大小F=BIL。安培力的大小当通电直导线与磁场方向成θ角时，如下图所示，可以将原磁场的磁感应强度B分解为与直导线垂直的分量B1和与直导线平行的分量B2，如下右图所示，则

平行于直导线的分量B2不对通电直导线产生作用力，只有垂直于直导线的分量B1才会对通电直导线产生作用力。因此，长度为L、电流为I的通电直导线与磁场方向成θ角时，所受安培力的大小为：这是一般情况下安培力的表达式。安培力的大小（θ表示磁场方向与电流方向间的夹角）（仅适用于匀强磁场）

安培力的大小对安培力大小计算公式的深刻理解①公式F＝BIL中L指的是“有效长度”当B与I垂直时，F最大，F＝BIL；当B与I平行时，F＝0。②弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末端。物理学史【练1】(单)安培在电磁学领域作出了突出的贡献，被誉为“电学中的牛顿”下面的规律不是安培发现的是A．通电导线在磁场中受到的作用力规律 B．通电导线周围的磁场分布规律C．分子电流假说D．通电导线周围存在磁场D左手定则【练2】(单)在下列四幅图中，能正确标明通电直导线所受安培力F方向的是B左手定则【练3】(多)如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等。矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止。则a、b的电流方向可能是A．均向左B．均向右C．a的向左，b的向右D．a的向右，b的向左CD左手定则【练4】(单)如图所示，O为圆心，KN、LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外，用一根导线围成如图KLMN所示的回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路DA．将向左平动B．将向右平动C．将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动D．KL边将垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动安培力的大小【练5】(单)如图所示，两根等长直导线a和b平行放置，分别通有大小为I、2I的电流，电流方向相反，此时导线a受到的磁场力大小为F。当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，导线b受到的磁场力为零，则此时a受到的磁场力大小为A．F/2 B．F C．3F/2 D．3FA安培力的大小【练6】(单)质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平平行导轨上，MN与导轨垂直，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，且与MN垂直，如图所示，导体棒MN处于匀强磁场中，重力加速度为g，则导体棒MN受到的A．安培力大小为BILsinθ B．安培力大小为BILcosθC．支持力大小为mg+BILcosθ D．摩擦力大小为BILcosθC安培力作用下导体的运动判断导体在磁场中运动情况的常用方法1、电流元法：分割为电流元→安培力方向→整段导体所受合力方向→运动方向2、等效法：环形电流

小磁针条形磁铁

通电螺线管

多个环形电流3、特殊位置法：通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向。左手定则安培力作用下导体的运动判断导体在磁场中运动情况的常用方法4、结论法：两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，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，有转到平行且电流方向相同的趋势。5、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反作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。判断安培力作用下导体的运动【练7】(单)如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动情况是A．线圈向左运动 B．线圈向右运动C．从上往下看顺时针转动 D．从上往下看逆时针转动A电流元法或：等效法判断安培力作用下导体的运动【练8】(单)如图所示，不在同一平面内的互相垂直的导线，其中AB固定，CD可以自由运动，当两导线中通入图示方向的电流I1、I2时，导线CD将A．顺时针方向转动，同时靠近导线ABB．顺时针方向转动，同时远离导线ABC．逆时针方向转动，同时靠近导线ABD．逆时针方向转动，同时远离导线ABC电流元法或：结论法判断安培力作用下导体的运动【练9】(单)一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，则线圈L1将A．不动 B．顺时针转动C．逆时针转动 D．向纸面内平动B电流元法或：结论法或：等效法判断安培力作用下导体的运动【练10】(单)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D电流元法+特殊位置法判断安培力作用下导体的运动【练11】(多)如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，则A．磁铁对桌面的压力减小B．不受桌面的摩擦力作用C．磁铁对桌面的压力增大D．受到桌面的摩擦力作用BC转换研究对象法思考：安培力作用下导体的平衡、加速问题1、安培力：F＝BIL，其中安培力、磁感应强度和电流两两垂直，且L是通电导线的有效长度。2、通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路(1)选定研究对象；(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I；(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解。安培力作用下导体的平衡、加速问题【练12】如图，一长为L=10cm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B=0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为E=12V的电池相连，电路总电阻为r=2Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量为x=0.5cm；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Δx=0.3cm。重力加速度大小取g=10m/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。安培力的方向竖直向下安培力作用下导体的平衡、加速问题【练13】(单)如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内。当棒中