高考物理一輪復(fù)習(xí)【知識(shí) 精講精研】：第一、二節(jié)+安培力及其應(yīng)用

第一、二節(jié)

安培力及其應(yīng)用第一章磁場(chǎng)

1.認(rèn)識(shí)安培力磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為安培力麥克斯韋稱贊安培的工作是“科學(xué)上最光輝的成就之一，把安培譽(yù)“電學(xué)中的牛頓”2.安培力方向

【實(shí)驗(yàn)探究】安培力F

的方向與電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B

的方向有什么有關(guān)系？2.安培力方向

【實(shí)驗(yàn)探究】安培力F

的方向與電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B

的方向有什么有關(guān)系？2.安培力方向

【實(shí)驗(yàn)探究】安培力F

的方向與電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B

的方向有什么有關(guān)系？“仙人指路”“萬(wàn)箭穿心”“一指乾坤”③四指指向電流④拇指指向安培力①伸開(kāi)左手②磁感線進(jìn)入掌心

左手定則2.安培力方向

【例1—課本P7】“仙人指路”“萬(wàn)箭穿心”“一指乾坤”③四指指向電流④拇指指向安培力①伸開(kāi)左手②磁感線進(jìn)入掌心

左手定則3.安培力大小

分解B分解L3.安培力大小【例2】

將長(zhǎng)度為L(zhǎng)、通有I電流的直導(dǎo)線放入一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流與磁場(chǎng)的方向如圖所示。試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向。0水平向右垂直紙面斜向外垂直導(dǎo)線斜向左上方2.安培力方向【例3】在圖中畫(huà)出通電導(dǎo)體棒ab所受的安培力的方向。立體圖需轉(zhuǎn)化為平面圖3.安培力大小【例4—三維設(shè)計(jì)P7】如圖所示，在傾角為α＝30°的斜面上，固定一寬l＝0.25m的平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動(dòng)變阻器R。電源電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻r＝1Ω，一質(zhì)量m＝20g的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.80T、垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì))。金屬導(dǎo)軌是光滑的，g取10m/s2，要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止，求：(1)金屬棒所受到的安培力大?。?2)通過(guò)導(dǎo)線的電流大??；(3)滑動(dòng)變阻器R接入電路中的阻值。3.安培力大小【遷移發(fā)散】（1）保持其他條件不變，并且已知R＝23Ω，若裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，要使金屬棒在斜面導(dǎo)軌上保持靜止，則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為多大？3.安培力大小【遷移發(fā)散】(2)保持[典例4]其他條件不變，并且已知R＝23Ω，若使金屬棒在斜面導(dǎo)軌上保持靜止且對(duì)斜面導(dǎo)軌的壓力恰好為0，則所加的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？方向如何？3.安培力大小

【例5】如圖所示，水平導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=0.5m，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)；導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m=1kg，電阻R0=0.9Ω，與導(dǎo)軌接觸良好；電源電動(dòng)勢(shì)E=10V，內(nèi)阻r=0.1Ω，電阻R=4Ω外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5T，方向垂直于ab，與導(dǎo)軌平面夾角為α=53°；ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)，定滑輪摩擦不計(jì)，線對(duì)ab的拉力為水平方向，重力加速度g=10m/s2，ab處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知sin53°=0.8，

cos53°=0.6。求:(1)通過(guò)ab的電流大小和方向；(2)ab受到的安培力大??；(3)重物重力G的取值范圍。3.安培力大小【規(guī)律探究】如圖所示，長(zhǎng)度為2L的通電導(dǎo)線abc從中點(diǎn)b折成600，垂直放置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，電流I從a端流入b端流出，求：（1）通電導(dǎo)線abc在磁場(chǎng)中受到安培力的大小和方向？（2）若放置另一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線，電流I也從a端流入b端流出，該通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到安培力的大小和方向？（3）由（1）和（2）可以總結(jié)出什么規(guī)律？3.安培力大小

安培力的大?。篖是有效長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端B是垂直于L的分量

或

L是垂直于B的分量3.安培力大小

【例5—2019全國(guó)卷高考真題】如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點(diǎn)M、N與直流電源兩端相接，已如導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為A．2F

B．1.5F

C．0.5F

D．0B4.安培力的應(yīng)用——電流天平

電流天平常用于實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量?jī)善叫型妼?dǎo)體之間的相互作用力和磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖所示是等臂電流天平的原理圖.在天平的右端掛一矩形線圈，設(shè)線圈匝數(shù)為n，底邊cd長(zhǎng)L，放在待測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，使線圈平面與磁場(chǎng)垂直，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里.（1）圖示電流，使天平再次平衡：（2）反向電流，左盤加上質(zhì)量為m的砝碼使天平再次平衡：解得：等臂電流天平原理圖4.安培力的應(yīng)用——電流天平【例6—課本P29】如圖所示是一個(gè)測(cè)量磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的實(shí)驗(yàn)方案.整個(gè)裝置懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，裝置下端有單匝線圈，線圈寬度L=0.1m，線框下邊處于一個(gè)待測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直.當(dāng)線框接通直流電源，電流為2A時(shí)，發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為0.6N.保持電流大小不變，改變電流方向，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)?.8N.（1）不通電時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是多少?（2）待測(cè)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是多少?（3）若線圈有5匝，其他條件不變，

磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是多少？4.安培力的應(yīng)用——電磁炮

“左力右電”安培定則(右手螺旋定則):判斷電流的磁場(chǎng)方向左手定則:判斷電流在磁場(chǎng)中的受力方向電流大小點(diǎn)到導(dǎo)線線的距離主視圖俯視圖立體圖4.安培力的應(yīng)用——電磁炮電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場(chǎng)產(chǎn)生的安培力來(lái)對(duì)金屬炮彈進(jìn)行加速，使其達(dá)到打擊目標(biāo)所需的動(dòng)能，與傳統(tǒng)的火藥推動(dòng)的大炮，電磁炮可大大提高彈丸的速度和射程。（1）軌道間所加磁場(chǎng)的方向？

（2）金屬桿CD所受安培力方向？電磁炮主要原理圖4.安培力的應(yīng)用——電磁炮電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場(chǎng)產(chǎn)生的安培力來(lái)對(duì)金屬炮彈進(jìn)行加速，使其達(dá)到打擊目標(biāo)所需的動(dòng)能，與傳統(tǒng)的火藥推動(dòng)的大炮，電磁炮可大大提高彈丸的速度和射程。4.安培力的應(yīng)用——電磁炮

【例6—課本P11】電磁炮是一種新式兵器，其主要原理如圖所示.某電磁炮能夠把m=2.2g的彈體（包括金屬桿CD的質(zhì)量）加速到

v=10km/s.若軌道寬L=2m，長(zhǎng)s=100m，通過(guò)的電流為I=10A，忽略軌道摩擦.（1）軌道間所加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少?（2）電磁炮的最大功率為多少?為什么？4.安培力的應(yīng)用——直流電動(dòng)機(jī)

直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖4.安培力的應(yīng)用——直流電動(dòng)機(jī)1.當(dāng)線圓位于如圖所示的四種狀態(tài)時(shí)，ab和cd所受安培力的情況如何?2.直流電動(dòng)機(jī)的線圈是如何實(shí)觀連續(xù)不停地朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的?慣性作用慣性作用換向器作用：電動(dòng)機(jī)線圈每當(dāng)躍過(guò)平衡位置（轉(zhuǎn)過(guò)1800）時(shí)就改變電流方向，確保線圈受到的安培力始終起到推動(dòng)線圈往同一個(gè)方向持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的效果。4.安培力的應(yīng)用——磁電式電流表

磁電式電流表原理：在安培力作用下，線圈繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng).線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致驟旋彈簧被扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力，當(dāng)安培力與螺旋彈簧阻力作用效果相當(dāng)時(shí)，線圈停在某一位置，電表指針指示表盤相應(yīng)刻線，進(jìn)而得到相應(yīng)電流的大小.可以證明，線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)角度與線圈中的電流成正比.磁電式電表磁電式電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖均勻輻射分布的磁場(chǎng)5.安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)

左手定則:判斷電流在磁場(chǎng)中的受力方向主視圖俯視圖立體圖等效5.安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)在必修第三冊(cè)中我們知道，兩根通電直導(dǎo)線之間存在相互作用力.請(qǐng)根據(jù)安培定則和左手定則，解釋產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因.同向電流相互吸引，反向電流相互排斥兩根平行通電直線的相互作用在必修第三冊(cè)中我們知道，兩根通電直導(dǎo)線之間存在相互作用力.請(qǐng)根據(jù)安培定則和左手定則，解釋產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因.5.安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)

同向電流相互吸引，反向電流相互排斥FbaaFabbFbaFabbababa5.安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)【例7】用兩根細(xì)線把兩個(gè)完全相同的圓形導(dǎo)線環(huán)懸掛起來(lái)，讓兩者等高平行放置，如圖所示，當(dāng)兩導(dǎo)線環(huán)中通入方向相反的電流I1、I2時(shí)，則有A．兩導(dǎo)線環(huán)相互吸引

B．兩導(dǎo)線環(huán)相互排斥C．兩導(dǎo)線環(huán)無(wú)相互作用力

D．兩導(dǎo)線環(huán)先吸引后排斥等效法環(huán)形電流→小磁針通電螺線管→條形磁鐵等效5.安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)【例8】如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)電線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵

N極附近，磁鐵的軸線穿過(guò)線圈的圓心且垂直于線圈平面，當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖方向的電流后，則線圈A．向左運(yùn)動(dòng)B．向右運(yùn)動(dòng)C．靜止不動(dòng)D．無(wú)法確定電流元法分割為電流元————>安培力方向→整段導(dǎo)線合力方向→運(yùn)動(dòng)方向左手定則5.安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)

【例9】如圖所示，通電直導(dǎo)線ab平行于通電螺線管的軸線，放置在螺線管的上方，且通以由a到b的電流，在通電螺線管在導(dǎo)線所處區(qū)域的磁感線呈弧形。如果導(dǎo)線可在空中自由移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，試分析：（1）通電螺線管哪端接電源的正極？（2）導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況(從上往下看)是A．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管B．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管C．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管D．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管5.安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)

【例10】如圖所示，通電直導(dǎo)線ab平行于通電螺線管的軸線，放置在螺線管的上方，且通以由a到b的電流，在通電螺線管在導(dǎo)線所處區(qū)域的磁感線呈弧形。如果導(dǎo)線可在空中自由移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，試分析：（3）產(chǎn)生以上弧形磁感線的磁場(chǎng)源，還可能條形磁鐵、U形磁