【課件】磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力（課件）-2022-2023學(xué)年高中物理選擇性必修第二冊(cè)人教版

1.1-2磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力第一章

安培力與洛倫茲力一.安培力的方向左手定則：——伸開(kāi)左手，使拇指與四指在同一個(gè)平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線(xiàn)垂直穿入手心，使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的就是通電導(dǎo)體所受安培力的方向。B1B2F=BILsinθF的方向垂直于電流與磁場(chǎng)組成的平面θ為B與I的夾角二.安培力的大小3.對(duì)公式F=BIL的理解（1）僅適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)F一定與B垂直，F(xiàn)一定與I垂直。但B與I不一定垂直。。（2）F不僅與B、I、L有關(guān)，還與放置方向有關(guān)。（3）L指的是“有效長(zhǎng)度”，等于連接兩端點(diǎn)線(xiàn)段的長(zhǎng)度。相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端?！菊n堂檢測(cè)】1.判斷正誤：(1)當(dāng)通電直導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向時(shí)，安培力的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同。(

)(2)已知磁場(chǎng)方向和電流方向判定安培力的方向用左手，若已知磁場(chǎng)方向和安培力的方向，判定電流的方向用右手。(

)(3)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中一定會(huì)受安培力的作用。(

)(4)兩根通電導(dǎo)線(xiàn)在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度相同，電流大小相等，則所受安培力大小相等，方向相同。(

)(5)通以10A的通電直導(dǎo)線(xiàn)，長(zhǎng)為0.1m，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，所受安培力可能為0.02N。(

)2.（指向目標(biāo)2）如圖，金屬棒AB用軟線(xiàn)懸掛在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流由A向B，此時(shí)懸線(xiàn)張力為T(mén)，欲使懸線(xiàn)張力變小，可采用的方法有（）A.將磁場(chǎng)反向，且適當(dāng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B.改變電流方向，且適當(dāng)增大電流強(qiáng)度C.電流方向不變，且適當(dāng)增大電流強(qiáng)度D.磁場(chǎng)方向不變，且適當(dāng)增大磁感強(qiáng)度2.在圖1.1-10中畫(huà)出通電導(dǎo)體棒ab所受的安培力的方向。3．圖1.1-11所示為電流天平，可以用來(lái)測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。它的右臂掛著矩形線(xiàn)圈，匝數(shù)為n，線(xiàn)圈的水平邊長(zhǎng)為l，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與線(xiàn)圈平面垂直。當(dāng)線(xiàn)圈中通過(guò)電流I時(shí)，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡。然后使電流反向，大小不變。這時(shí)需要在左盤(pán)中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再達(dá)到新的平衡。（1）導(dǎo)出用n、m、l、I表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B的表達(dá)式。（2）當(dāng)n＝9，l＝10.0cm，I＝0.10A，m＝8.78g時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？4．有人做了一個(gè)如圖1.1-12所示的實(shí)驗(yàn)：把一根柔軟的彈簧懸掛起來(lái)，使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸，觀(guān)察通電后的現(xiàn)象。請(qǐng)你分析一下，通電后有可能發(fā)生怎樣的現(xiàn)象？【例4】（指向目標(biāo)2）如圖所示，在傾角為30o的斜面上，放置兩條寬L=0.1m的光滑平行導(dǎo)軌。導(dǎo)軌上端接一電阻，阻值R1=1Ω，導(dǎo)軌下端接電源，電源電動(dòng)勢(shì)為E=6V，內(nèi)阻r=1Ω。質(zhì)量為m=40g、電阻R2=1Ω的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，金屬棒ab恰好不動(dòng)。g取10m/s2，其它電阻不計(jì)。求垂直于導(dǎo)軌平面的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。拓展：若磁場(chǎng)方向豎直向上，求磁感應(yīng)強(qiáng)度。解題思路：（1）電：分析電路的結(jié)構(gòu)，標(biāo)出導(dǎo)體棒中的電流方向。

選擇恰當(dāng)?shù)碾妼W(xué)規(guī)律，計(jì)算導(dǎo)體棒中的電流大?。?）力：以

為研究對(duì)象，進(jìn)行狀態(tài)和受力分析。

選擇恰當(dāng)?shù)牧W(xué)規(guī)律求解（列出平衡、牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式）?！纠?】（指向目標(biāo)2）傾角為α的導(dǎo)電軌道間接有電源，軌道上放有一根靜止的金屬桿ab?，F(xiàn)垂直軌道平面向上加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增加的過(guò)程中，ab桿受到的靜摩擦力(

)A．逐漸增大 B．逐漸減小C．先增大后減小 D．先減小后增大3.【選做】（指向目標(biāo)2）（多選）如圖所示，一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)為l的金屬棒用兩根細(xì)線(xiàn)懸掛在垂直紙面向里磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，已知每根細(xì)線(xiàn)可以承受的最大拉力為2mg，當(dāng)導(dǎo)棒通入從左到右方向的電流I時(shí)，金屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)每根細(xì)線(xiàn)的拉力為mg/4，關(guān)于該導(dǎo)棒和細(xì)線(xiàn)下列說(shuō)法中正確的是A.倘若磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為2B，每根細(xì)線(xiàn)的拉力為0B.倘若磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為4B/3，每根細(xì)線(xiàn)的拉力為0C.倘若將電流方向變?yōu)閺挠蚁蜃?，大小變?yōu)?I，細(xì)線(xiàn)不會(huì)被拉斷D.倘若將磁感應(yīng)強(qiáng)度方向變?yōu)榇怪庇诩埫嫦蛲?，改變磁感?yīng)強(qiáng)度B的大小，那么每根細(xì)線(xiàn)的拉力一定大于mg4.【選做】（指向目標(biāo)2）（多選）如圖，三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反。下列說(shuō)法正確的是()A.L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直B.L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1、L2在平面垂直C.L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為D.L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為【例1】（指向目標(biāo)1）如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)圈用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線(xiàn)穿過(guò)線(xiàn)圈的圓心且垂直線(xiàn)圈平面。當(dāng)線(xiàn)圈內(nèi)通以圖中方向的電流后，線(xiàn)圈的運(yùn)動(dòng)情況是(

)A．線(xiàn)圈向左運(yùn)動(dòng) B．線(xiàn)圈向右運(yùn)動(dòng)C．從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D．從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)考點(diǎn)一：安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判定方法總結(jié)：等效分析法:環(huán)形電流可等效為小磁針或小磁針也可等效為環(huán)形電流。通電螺線(xiàn)管可等效為多個(gè)環(huán)形電流或條形磁鐵。【例2】（指向目標(biāo)1）如圖所示，條形磁鐵靜止放在桌面上，當(dāng)在其左上方放一電流方向垂直紙面向里的通電直導(dǎo)線(xiàn)后，則磁鐵受到的摩擦力和彈力（）

A.摩擦力為零

B.彈力保持不變

C.摩擦力方向向左

D.摩擦力方向向右方法總結(jié)：轉(zhuǎn)換研究對(duì)象分析法：當(dāng)研究一個(gè)物體的受力情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)不容易研究或不會(huì)受力分析?？梢匝芯颗c之相互作用的另一個(gè)物體的受力，再根據(jù)牛頓第三定律判斷我們研究的物體的受力情況。2.（指向目標(biāo)1）如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導(dǎo)線(xiàn)的截面，導(dǎo)線(xiàn)中無(wú)電流時(shí)磁鐵對(duì)斜面的壓力為FN1；當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中有垂直紙面向外的電流時(shí)，磁鐵對(duì)斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于磁鐵對(duì)斜面壓力和彈簧的伸長(zhǎng)量的說(shuō)法中正確的是(

)A．FN1<FN2，彈簧的伸長(zhǎng)量減小B．FN1＝FN2，彈簧的伸長(zhǎng)量減小C．FN1>FN2，彈簧的伸長(zhǎng)量增大D．FN1>FN2，彈簧的伸長(zhǎng)量減小【例2】如下圖所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線(xiàn)放在蹄形磁鐵的正上方。導(dǎo)線(xiàn)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通入如圖所示方向的電流I時(shí)。導(dǎo)線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)情況是（從上往下看）（）A.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降B.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升C.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降D.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升方法總結(jié)：電流元分析法：把整段電流分成很多小段直線(xiàn)電流。其中每一小段就是一個(gè)電流元。先用左手定則判斷出每小段電流元受到的安培力的方向，再判斷整段電流所受安培力的方向，從而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向特殊位置分析法：根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運(yùn)動(dòng)方向。然后推廣到一般位置。【例3】如圖，兩條導(dǎo)線(xiàn)相互垂直，但相隔一段距離．其中AB固定，另一條CD能自由活動(dòng)，當(dāng)直線(xiàn)電流按圖示方向通入兩條導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)CD將（從紙外向紙內(nèi)看）（）A．不動(dòng)B．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)靠近導(dǎo)線(xiàn)ABC．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)離開(kāi)導(dǎo)線(xiàn)ABD．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)離開(kāi)導(dǎo)線(xiàn)ABE．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)靠近導(dǎo)線(xiàn)AB方法總結(jié)：推論分析法：①兩電流相互平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)。同向電流互相吸引，反向互相排斥。

②兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且方向相同的趨勢(shì)。3、如圖所示，AB固定，并通以電流I，問(wèn)