2019-2020年高中物理 5.4探究安培力學(xué)案 滬科版選修3-1【知識(shí)要點(diǎn)】一 安培力1、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力叫做安培力。（1）大小計(jì)算：當(dāng)LB時(shí)，F(xiàn)= 。當(dāng)LB時(shí)，F(xiàn)= 。（此時(shí)安培力最大）L是有效長(zhǎng)度：彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度等于兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度；相應(yīng)的電流方向，沿L 由始端流向未端 因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長(zhǎng)度L0，所以通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到的安培力的矢量和一定為零公式的適用條件：一般只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)若B不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則L應(yīng)足夠短以至可將L所在處的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)（2）安培力的方向: 方向判定：左手定則。安培力的方向一定垂直于B和I，即總是垂直于B、I所決定的平面。（注意：B和I間可以有任意夾角）【學(xué)法指導(dǎo)】一 右手螺旋定則（安培定則）與左手定則的區(qū)別右手螺旋定則（安培定則）左手定則作用判斷電流的磁場(chǎng)方向判斷電流在磁場(chǎng)中的受力方向內(nèi)容具體情況直線電流環(huán)形電流或通電螺線管電流在磁場(chǎng)中原因大拇指指向電流的方向四根手指彎曲方向指向電流的環(huán)繞方向磁感線穿過(guò)手掌心四指指向電流方向結(jié)果四根手指彎曲方向表示磁感線的方向大拇指指向軸線上的磁感線方向大拇指指向電流受到的磁場(chǎng)力的方向二、判定安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向 常用方法有以下四種：1電流元法：即把整段電流等效為多段直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向從而判斷出整段電流所受作用力方向，最后確定運(yùn)動(dòng)方向例1如圖所示，一個(gè)閉合線圈套在條形磁鐵靠近N極的一端，當(dāng)線圈內(nèi)通以圖示方向的電流I時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（ B ）線圈圓面將有被拉大的傾向 線圈將向S極一端平移 線圈圓面將有被壓小的傾向 線圈將向N極一端平移 A B C D 例2如圖，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流時(shí)，從上往下看，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是（ C ）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2特殊位置法：把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷安培力方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向3等效法：環(huán)形電流可以等效小磁針，通電螺線管可以等效為條形磁鐵，條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管 通電螺線管可以等效成多匝的環(huán)形電流例3用彎曲的導(dǎo)線把一銅片和一鋅片相連裝在一絕緣的浮標(biāo)上，然后把浮標(biāo)放在含有稀硫酸的容器中設(shè)開(kāi)始放置時(shí)，環(huán)面的軸線為東西向，放手后，由于地磁場(chǎng)的作用，環(huán)面的軸線將會(huì)靜止在向上整個(gè)裝置如圖所示例4如圖所示，水平放置的條形磁鐵N極的附近懸掛著一個(gè)能自由運(yùn)動(dòng)的圓形導(dǎo)線線圈，線圈與條形磁鐵處在同一豎直平面內(nèi)，當(dāng)線圈中通以圖示方向的電流時(shí)，從上向下看，線圈將（）例5實(shí)驗(yàn)表明電流和電流之間也會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用：兩條平行的直導(dǎo)線當(dāng)通以相同方向的電流時(shí)，它們相互吸引；當(dāng)通以相反方向的電流時(shí)，它們相互推斥試解釋之例6兩條通電的直導(dǎo)線互相垂直，但兩導(dǎo)線相隔一小段距離，其中導(dǎo)線AB是固定的，另一條CD能自由轉(zhuǎn)動(dòng)通以圖示方向的直流電后，CD導(dǎo)線將( B)A逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABB順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABC逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)遠(yuǎn)離導(dǎo)線ABD順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)遠(yuǎn)離導(dǎo)線AB4利用結(jié)論法：（1）兩電流相互平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥（2）兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì)利用這些結(jié)論分析，可以事半功倍例7如圖所示，在通電長(zhǎng)導(dǎo)線的旁邊放一個(gè)可以自由移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形通電線圈，線圈和導(dǎo)線在同一平面上，它的a、c兩邊和導(dǎo)線平行試討論一下線圈各邊的受力情況線圈在磁場(chǎng)中將怎樣運(yùn)動(dòng)？（遠(yuǎn)離I方向運(yùn)動(dòng)） 【典型例析】例8如圖1所示，垂直折線abc中通入I的電流。ab=bc=L，折線所在平面與勻強(qiáng)磁感強(qiáng)度B垂直.abc受安培力等效于ac（通有ac的電流I）所受安培力，即F1= ，方向同樣由等效電流ac判定為在紙面內(nèi)垂直于ac斜向上，同理可以推知：i 如圖2所示，半圓形通電導(dǎo)線受安培力F2= 圖1圖3圖2ii 如圖3所示，閉合的通電導(dǎo)線框受安培力F3= （ ；F=BI2R；F=0。）例9、如圖所示為一通電直導(dǎo)線，該導(dǎo)線中每米長(zhǎng)度內(nèi)有n個(gè)自由電荷，每個(gè)自由電荷的電量均為q，它們的定向移動(dòng)速率均為v，現(xiàn)加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線垂直，磁感強(qiáng)度為B，則磁場(chǎng)對(duì)這條導(dǎo)線上長(zhǎng)度為l一段的安培力大小應(yīng)是（ A ）AnqvBl BnqBl/v CqBl/nv DqvBl/n【基礎(chǔ)訓(xùn)練】 1指出如圖所示六種情況中通電導(dǎo)體棒ab所受的各個(gè)力的方向與大小設(shè)棒長(zhǎng)為l，通電電流為I，磁感強(qiáng)度為B，導(dǎo)體棒光滑 2質(zhì)量為m的通電細(xì)桿ab置于傾角為的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為d，桿ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為有電流時(shí)，ab恰好在導(dǎo)軌上靜止，如圖所示；下圖是它的四個(gè)側(cè)視圖，圖中已標(biāo)出四種可能的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向，其中桿ab與導(dǎo)軌之間的摩擦力可能為零的圖是（ ）abcdMN3通電矩形導(dǎo)線框abcd與無(wú)限長(zhǎng)通電導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，電流方向如圖所示，ab邊與MN平行，關(guān)于 MN的磁場(chǎng)對(duì)線框的作用，下列敘述正確的是（ BC ）A、線框有兩條邊所受的安培力方向相同；B、有兩條邊所受的安培力大小相同；C、線框所受安培力的合力向左；D、線框?qū)⒁詀b邊為軸向外轉(zhuǎn)動(dòng)；4如圖所示。一個(gè)位于xy平面內(nèi)的矩形通電線圈只能繞ox軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的四個(gè)邊分別與x、y軸平行，線圈中的電流方向如圖，當(dāng)空間加上如下所述的哪種磁場(chǎng)時(shí)，線圈會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。（B）A方向沿x軸正向的恒定磁場(chǎng)B方向沿y軸的正向恒定磁場(chǎng)C方向沿z軸的正向恒定磁場(chǎng)D方向沿z軸的正向變化磁場(chǎng)5、如圖所示，接通電鍵K的瞬間，用絲線懸掛于一點(diǎn)，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的通電直導(dǎo)線AB 將( )A.A端向上，B端向下，懸線張力不變； B.A端向下，B端向上，懸線張力不變；C.A端向紙外，B端向紙內(nèi)，懸線張力變?。?D.A端向紙內(nèi)，B端向紙外，懸線張力變大。6如圖，在XOY平面中有一通電導(dǎo)線與OX、OY軸相交，導(dǎo)線中電流方向如圖所示， 該區(qū)域有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向與OZ軸的正方向相同。該磁 場(chǎng)的方向可能是（ BD ）A、沿X釉正方向；B、沿X軸負(fù)方向；C、沿Z軸正方向；D、沿Y軸負(fù)方向。