安培力習(xí)題課

1、4 通電導(dǎo)線在磁場中受到的力1.1.知道安培力的方向與電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都垂直，會(huì)用知道安培力的方向與電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都垂直，會(huì)用左手定則判斷安培力的方向。左手定則判斷安培力的方向。2.2.會(huì)推導(dǎo)勻強(qiáng)磁場中安培力的表達(dá)式，計(jì)算勻強(qiáng)磁場中安培力會(huì)推導(dǎo)勻強(qiáng)磁場中安培力的表達(dá)式，計(jì)算勻強(qiáng)磁場中安培力的大小。的大小。3.3.知道磁電式電流表的基本構(gòu)造以及運(yùn)用它測量電流大小和方知道磁電式電流表的基本構(gòu)造以及運(yùn)用它測量電流大小和方向的基本原理。向的基本原理。重點(diǎn)：重點(diǎn)：1.1.安培力大小的計(jì)算。安培力大小的計(jì)算。 2.2.安培力方向的判定。安培力方向的判定。難點(diǎn)：難點(diǎn)：1.1.安培力、電流、磁感

2、應(yīng)強(qiáng)度三者方向的空間關(guān)系。安培力、電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度三者方向的空間關(guān)系。 2.2.使學(xué)生能夠看懂立體圖，并能熟悉各種角度的側(cè)視使學(xué)生能夠看懂立體圖，并能熟悉各種角度的側(cè)視 圖、俯視圖和剖面圖。圖、俯視圖和剖面圖。一、安培力的方向一、安培力的方向1.1.安培力安培力_在磁場中受的力。在磁場中受的力。2.2.左手定則左手定則伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線_，并使四指指向，并使四指指向_的方向，的方向，這時(shí)這時(shí)_的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的

3、方向。向。3.3.安培力方向與磁場方向、電流方向的關(guān)系安培力方向與磁場方向、電流方向的關(guān)系FBFB，F(xiàn)IFI，即，即F F垂直于垂直于_所決定的平面。所決定的平面。通電導(dǎo)線通電導(dǎo)線從掌心進(jìn)入從掌心進(jìn)入拇指所指拇指所指B B和和I I電流電流【想一想【想一想】當(dāng)通電導(dǎo)線與磁感線不垂直時(shí)，可用左手定則判斷當(dāng)通電導(dǎo)線與磁感線不垂直時(shí)，可用左手定則判斷安培力的方向嗎？安培力的方向嗎？提示：提示：可以。當(dāng)導(dǎo)線和磁感線不垂直時(shí)，把導(dǎo)線所在處的磁感可以。當(dāng)導(dǎo)線和磁感線不垂直時(shí)，把導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度B B分解為平行導(dǎo)線的分量分解為平行導(dǎo)線的分量B B和垂直導(dǎo)線的分量和垂直導(dǎo)線的分量B B，讓，讓B

4、B垂直穿入手心，即可利用左手定則判斷出安培力的方向。垂直穿入手心，即可利用左手定則判斷出安培力的方向。 二、安培力的大小二、安培力的大小幾種情況下安培力的大小幾種情況下安培力的大小ILBILBILBsin【判一判】【判一判】(1)(1)通電導(dǎo)線在磁場中一定會(huì)受到磁場力的作用。通電導(dǎo)線在磁場中一定會(huì)受到磁場力的作用。 ( ) ( ) (2)(2)通電導(dǎo)線在磁場中受到的力為零，則磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零。通電導(dǎo)線在磁場中受到的力為零，則磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零。 ( )( )(3)(3)在勻強(qiáng)磁場中，對任意形狀的閉合線圈，當(dāng)線圈平面與磁場在勻強(qiáng)磁場中，對任意形狀的閉合線圈，當(dāng)線圈平面與磁場方向垂直時(shí)，線圈的有

5、效長度是方向垂直時(shí)，線圈的有效長度是0 0，通電后在磁場中所受安培力，通電后在磁場中所受安培力的矢量和一定為零。的矢量和一定為零。 ( ( ) )提示：提示：(1)(1)通電導(dǎo)線在磁場中，當(dāng)導(dǎo)線與磁場平行時(shí)導(dǎo)線不受力，通電導(dǎo)線在磁場中，當(dāng)導(dǎo)線與磁場平行時(shí)導(dǎo)線不受力，故故(1)(1)錯(cuò)；錯(cuò)；(2)(2)通電導(dǎo)線在磁場中受到的力為零，可能是磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，通電導(dǎo)線在磁場中受到的力為零，可能是磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，也可能是導(dǎo)線與磁場平行，故也可能是導(dǎo)線與磁場平行，故(2)(2)錯(cuò)；錯(cuò)；(3)(3)對任意形狀的閉合線圈，當(dāng)線圈平面與磁場方向垂直時(shí)，線對任意形狀的閉合線圈，當(dāng)線圈平面與磁場方向垂直時(shí)，線圈的有

6、效長度是圈的有效長度是0 0，在勻強(qiáng)磁場中所受安培力的矢量和為零，故，在勻強(qiáng)磁場中所受安培力的矢量和為零，故(3)(3)正確。正確。 三、磁電式電流表三、磁電式電流表1.1.構(gòu)造構(gòu)造磁鐵、磁鐵、_、螺旋彈簧、指針、極靴。、螺旋彈簧、指針、極靴。2.2.原理原理通電線圈在磁場中受到安培力而偏轉(zhuǎn)。通電線圈在磁場中受到安培力而偏轉(zhuǎn)。(1)(1)線圈線圈_越大，被測電流就越大。越大，被測電流就越大。(2)(2)根據(jù)根據(jù)_的方向，可以知道被測電流的方向。的方向，可以知道被測電流的方向。線圈線圈偏轉(zhuǎn)的角度偏轉(zhuǎn)的角度線圈偏轉(zhuǎn)線圈偏轉(zhuǎn)3.3.特點(diǎn)特點(diǎn)兩極間的極靴和極靴中間的鐵質(zhì)圓柱，兩極間的極靴和極靴中間的鐵

7、質(zhì)圓柱，使極靴與圓柱間的磁場都沿使極靴與圓柱間的磁場都沿_方向，方向，保持線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安培力的大小不受磁保持線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安培力的大小不受磁場影響，線圈所受安培力的方向始終與場影響，線圈所受安培力的方向始終與線圈平面垂直，線圈平面都與磁場方向線圈平面垂直，線圈平面都與磁場方向_，表盤刻度均勻，表盤刻度均勻, ,如如圖所示。圖所示。半徑半徑平行平行【想一想【想一想】用磁電式電流表測量電流時(shí)，通電線圈的四條邊是用磁電式電流表測量電流時(shí)，通電線圈的四條邊是否都受到安培力的作用？否都受到安培力的作用？提示：提示：不是。通電線圈的左右兩邊與磁場方向垂直，受到安培不是。通電線圈的左右兩邊與磁場方向垂直，受到

8、安培力的作用；通電線圈的內(nèi)外兩邊始終與磁場方向平行，不受安力的作用；通電線圈的內(nèi)外兩邊始終與磁場方向平行，不受安培力的作用。培力的作用。 安培力的方向安培力的方向【探究導(dǎo)引【探究導(dǎo)引】質(zhì)量為質(zhì)量為m m的條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一的條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直導(dǎo)線根直導(dǎo)線MNMN，導(dǎo)線與磁場垂直，給導(dǎo)線通以垂直于紙面向外的，導(dǎo)線與磁場垂直，給導(dǎo)線通以垂直于紙面向外的電流，如圖所示。電流，如圖所示。觀察圖片，思考以下問題：觀察圖片，思考以下問題：(1)(1)導(dǎo)線受到的安培力方向向哪？導(dǎo)線受到的安培力方向向哪？(2)(2)磁鐵受幾個(gè)力，它們方向如何？磁鐵受

9、幾個(gè)力，它們方向如何？(3)(3)磁鐵對桌面的壓力跟其重力的大小關(guān)系如何？磁鐵對桌面的壓力跟其重力的大小關(guān)系如何？【要點(diǎn)整合【要點(diǎn)整合】 1.1.如何判斷安培力的方向如何判斷安培力的方向安培力的方向既垂直于電流的方向，又垂直于磁場的方向，即安培力的方向既垂直于電流的方向，又垂直于磁場的方向，即安培力的方向垂直于電流跟磁場決定的平面。所以安培力的方向垂直于電流跟磁場決定的平面。所以, ,判斷安培力判斷安培力的方向時(shí)，首先確定磁場和電流所確定的平面，從而判斷出安的方向時(shí)，首先確定磁場和電流所確定的平面，從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上，再根據(jù)左手定則判斷安培力的具培力的方向在哪一條直線上，再根

10、據(jù)左手定則判斷安培力的具體方向。體方向。2.2.電流方向、磁場方向和安培力方向三者的關(guān)系電流方向、磁場方向和安培力方向三者的關(guān)系電流方向和磁場方向間沒有因果關(guān)系，這兩個(gè)方向的關(guān)系是不電流方向和磁場方向間沒有因果關(guān)系，這兩個(gè)方向的關(guān)系是不確定的。這兩個(gè)方向共同決定了安培力的方向，所以，已知電確定的。這兩個(gè)方向共同決定了安培力的方向，所以，已知電流方向和磁場方向時(shí)，安培力的方向是唯一確定的，但已知安流方向和磁場方向時(shí)，安培力的方向是唯一確定的，但已知安培力和磁場方向時(shí)，電流方向不確定。培力和磁場方向時(shí)，電流方向不確定。3.3.電場力與磁場力的方向特點(diǎn)電場力與磁場力的方向特點(diǎn)與磁場力相比，電場力是縱

11、向力，其方向總是與電場方向平行，與磁場力相比，電場力是縱向力，其方向總是與電場方向平行，而磁場力是橫向力，其方向總是與磁場方向垂直。而磁場力是橫向力，其方向總是與磁場方向垂直。【特別提醒【特別提醒】(1)(1)應(yīng)用左手定則時(shí)，四指指向電流方向，大拇指應(yīng)用左手定則時(shí)，四指指向電流方向，大拇指指向安培力方向，但磁感線不一定要垂直穿過掌心，磁感線的指向安培力方向，但磁感線不一定要垂直穿過掌心，磁感線的方向要與大拇指垂直，不一定與四指垂直。方向要與大拇指垂直，不一定與四指垂直。(2)(2)判斷磁場力時(shí)用左手，判斷電流磁效應(yīng)時(shí)用右手判斷磁場力時(shí)用左手，判斷電流磁效應(yīng)時(shí)用右手( (左力右電左力右電) )，

12、應(yīng)避免混淆。應(yīng)避免混淆?！镜淅镜淅? 1】如圖所示，】如圖所示，I I表示電流強(qiáng)度，表示電流強(qiáng)度，B B表示磁感應(yīng)強(qiáng)度，表示磁感應(yīng)強(qiáng)度，F(xiàn) F表表示安培力，其中它們之間的方向關(guān)系正確的是示安培力，其中它們之間的方向關(guān)系正確的是( )( )【思路點(diǎn)撥【思路點(diǎn)撥】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：【規(guī)范解答【規(guī)范解答】選選A A。由左手定則可判斷，選項(xiàng)。由左手定則可判斷，選項(xiàng)A A中安培力的方向中安培力的方向豎直向上，選項(xiàng)豎直向上，選項(xiàng)B B中安培力的方向水平向左，選項(xiàng)中安培力的方向水平向左，選項(xiàng)C C中安培力的中安培力的方向水平向左，選項(xiàng)方向水平向左，選項(xiàng)D D中不受安培力，故正

13、確選項(xiàng)為中不受安培力，故正確選項(xiàng)為A A?！究偨Y(jié)提升【總結(jié)提升】左手定則應(yīng)用的兩個(gè)要點(diǎn)左手定則應(yīng)用的兩個(gè)要點(diǎn)(1)(1)安培力的方向既垂直于電流的方向，又垂直于磁場的方向，安培力的方向既垂直于電流的方向，又垂直于磁場的方向，所以應(yīng)用左手定則時(shí)，必須使大拇指指向與四指指向和磁場方所以應(yīng)用左手定則時(shí)，必須使大拇指指向與四指指向和磁場方向均垂直。向均垂直。(2)(2)由于電流方向和磁場方向不一定垂直，所以磁場方向不一定由于電流方向和磁場方向不一定垂直，所以磁場方向不一定垂直穿入手掌，可能與四指方向成某一夾角。但四指一定要指垂直穿入手掌，可能與四指方向成某一夾角。但四指一定要指向電流方向。向電流方向。

14、【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練】(2012(2012岳陽高二檢測岳陽高二檢測) )關(guān)于通電導(dǎo)線所受安培力關(guān)于通電導(dǎo)線所受安培力F F的方向、磁場的方向、磁場B B的方向和電流的方向和電流I I的方向之間的關(guān)系，下列說法正的方向之間的關(guān)系，下列說法正確的是確的是( )( )A.FA.F、B B、I I三者必須保持相互垂直三者必須保持相互垂直B.FB.F必須垂直必須垂直B B、I I，但，但B B、I I可以不相互垂直可以不相互垂直C.BC.B必須垂直必須垂直F F、I I，但，但F F、I I可以不相互垂直可以不相互垂直D.ID.I必須垂直必須垂直F F、B B，但，但F F、B B可以不相互垂直可以不相

15、互垂直【解析【解析】選選B B。安培力。安培力F F總是與磁場總是與磁場B B和電流和電流I I決定的平面垂直，決定的平面垂直，但但B B與與I(I(即導(dǎo)線即導(dǎo)線) )可以垂直，也可以不垂直。故可以垂直，也可以不垂直。故A A、C C、D D均錯(cuò)，均錯(cuò)，B B正確。正確。 安培力的大小安培力的大小【探究導(dǎo)引】【探究導(dǎo)引】我們知道當(dāng)通電直導(dǎo)線垂直磁場放置時(shí)，受到安培力的作用。我們知道當(dāng)通電直導(dǎo)線垂直磁場放置時(shí)，受到安培力的作用。那么：那么：(1)(1)通電直導(dǎo)線在磁場中一定受安培力作用嗎？通電直導(dǎo)線在磁場中一定受安培力作用嗎？(2)(2)如何計(jì)算磁場中彎曲導(dǎo)線所受安培力的大?。咳绾斡?jì)算磁場中彎曲

16、導(dǎo)線所受安培力的大小？【要點(diǎn)整合【要點(diǎn)整合】1.1.對安培力對安培力F=ILBsinF=ILBsin的理解的理解(1)(1)當(dāng)當(dāng)B B與與I I垂直時(shí)，即垂直時(shí)，即sin90sin90=1=1，則，則 F=ILBF=ILB；當(dāng)；當(dāng)B B與與I I成成角時(shí)，角時(shí)，F(xiàn)=ILBsinF=ILBsin，是是B B與與I I的夾角。的夾角。(2)(2)公式公式F=ILBsinF=ILBsin中：中：B B對放入的通電導(dǎo)線來說是外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，不必考慮導(dǎo)對放入的通電導(dǎo)線來說是外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，不必考慮導(dǎo)線自身產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響。線自身產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響。L L是有效長度，勻強(qiáng)磁場中彎曲導(dǎo)線的

17、有效長度是有效長度，勻強(qiáng)磁場中彎曲導(dǎo)線的有效長度L L，等于連接，等于連接兩端點(diǎn)直線的長度兩端點(diǎn)直線的長度( (如圖如圖) )；相應(yīng)的電流沿；相應(yīng)的電流沿L L由始端流向末端。由始端流向末端。2.F=ILBsin2.F=ILBsin的適用條件的適用條件導(dǎo)線所處的磁場應(yīng)為勻強(qiáng)磁場；在非勻強(qiáng)磁場中，公式僅適用導(dǎo)線所處的磁場應(yīng)為勻強(qiáng)磁場；在非勻強(qiáng)磁場中，公式僅適用于很短的通電導(dǎo)線。于很短的通電導(dǎo)線。3.3.電流在磁場中的受力特點(diǎn)電流在磁場中的受力特點(diǎn)電荷在電場中一定會(huì)受到電場力作用，但是電流在磁場中不一電荷在電場中一定會(huì)受到電場力作用，但是電流在磁場中不一定受安培力作用。當(dāng)電流方向與磁場方向平行時(shí)，

18、電流不受安定受安培力作用。當(dāng)電流方向與磁場方向平行時(shí)，電流不受安培力作用。培力作用。【特別提醒】【特別提醒】(1)(1)公式公式F=ILBsinF=ILBsin中中是是B B和和I I方向的夾角，不能方向的夾角，不能盲目應(yīng)用題目中所給的夾角，要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。盲目應(yīng)用題目中所給的夾角，要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。(2)(2)公式公式F=ILBsinF=ILBsin中的中的LsinLsin也可以理解為也可以理解為L L在垂直于磁場方在垂直于磁場方向上的向上的“有效長度有效長度”?！镜淅镜淅? 2】如圖，一段導(dǎo)線段】如圖，一段導(dǎo)線段abcdabcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B

19、的勻的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向強(qiáng)磁場中，且與磁場方向( (垂直于紙面向里垂直于紙面向里) )垂直。線段垂直。線段abab、bcbc和和cdcd的長度均為的長度均為L L，且，且abc=bcdabc=bcd=135=135。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I I，方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段abcdabcd所受到的磁場的作用力的合所受到的磁場的作用力的合力為力為( )( )A.A.方向沿紙面向上方向沿紙面向上, ,大小為大小為B.B.方向沿紙面向上方向沿紙面向上, ,大小為大小為C.C.方向沿紙面向下方向沿紙面向下, ,大小為大小為D.D.方向沿紙面向下方向沿紙面向下,

20、 ,大小為大小為【思路點(diǎn)撥【思路點(diǎn)撥】應(yīng)用應(yīng)用F=ILBF=ILB求安培力求安培力, ,其中其中IB,LIB,L為導(dǎo)線的有效長為導(dǎo)線的有效長度。度。( 21)ILB( 21)ILB( 21)ILB( 21)ILB【規(guī)范解答【規(guī)范解答】選選A A。導(dǎo)線段。導(dǎo)線段abcdabcd的有效長度為線段的有效長度為線段ad,ad,由幾何知由幾何知識知識知 故導(dǎo)線段故導(dǎo)線段abcdabcd所受磁場的作用力的合力大小所受磁場的作用力的合力大小 導(dǎo)線有效長度的電流方向?yàn)閷?dǎo)線有效長度的電流方向?yàn)閍dad, ,根據(jù)左手根據(jù)左手定則可以確定導(dǎo)線所受合力方向沿紙面向上定則可以確定導(dǎo)線所受合力方向沿紙面向上, ,故故A

21、A項(xiàng)正確。項(xiàng)正確。adL( 21)L,adFIL B( 21)ILB,【互動(dòng)探究【互動(dòng)探究】若磁場方向豎直向下若磁場方向豎直向下, ,則導(dǎo)線段則導(dǎo)線段abcdabcd受到的磁場力受到的磁場力為多大為多大, ,方向如何方向如何? ?【解析【解析】磁場方向豎直向下時(shí)磁場方向豎直向下時(shí), ,導(dǎo)線段導(dǎo)線段abcdabcd沿垂直磁場方向的投沿垂直磁場方向的投影長度影長度L=( +1)L,L=( +1)L,此即為有效長度此即為有效長度, ,且電流方向由左向右且電流方向由左向右, ,故導(dǎo)故導(dǎo)線受到的安培力大小線受到的安培力大小F=ILB=( +1)ILB,F=ILB=( +1)ILB,方向垂直紙面向里。方向

22、垂直紙面向里。答案：答案：( +1)ILB ( +1)ILB 垂直紙面向里垂直紙面向里222【總結(jié)提升【總結(jié)提升】計(jì)算非直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方法計(jì)算非直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方法(1)(1)可以先分段運(yùn)用可以先分段運(yùn)用F=ILBsinF=ILBsin求解每段導(dǎo)線所受安培力的大小，求解每段導(dǎo)線所受安培力的大小，然后求合力。然后求合力。(2)(2)還可以先確定有效長度，勻強(qiáng)磁場中，彎曲導(dǎo)線的有效長度還可以先確定有效長度，勻強(qiáng)磁場中，彎曲導(dǎo)線的有效長度等于連接兩端點(diǎn)的直線長度。然后代入公式等于連接兩端點(diǎn)的直線長度。然后代入公式F=ILBsinF=ILBsin計(jì)算。計(jì)算?！咀兪絺溥x【變式備選】

23、如圖所示，導(dǎo)體框中電流為如圖所示，導(dǎo)體框中電流為I I，導(dǎo)體框垂直于磁場，導(dǎo)體框垂直于磁場放置，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為放置，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B，ABAB與與CDCD相距為相距為d d，則在圖甲、乙兩，則在圖甲、乙兩種情況下，導(dǎo)體棒種情況下，導(dǎo)體棒MNMN和和MONMON受到的安培力為多少？受到的安培力為多少？( (圖乙中圖乙中MNMN連連線垂直于框架線垂直于框架ABAB、CD)CD)【解析【解析】在圖甲中由于棒在圖甲中由于棒MNMN垂直于磁場，導(dǎo)線的有效長度垂直于磁場，導(dǎo)線的有效長度 故所受安培力為故所受安培力為在圖乙中在圖乙中MONMON的有效長度為的有效長度為MNMN連線，由題意可知有效長度

24、為連線，由題意可知有效長度為d d。故所受安培力為故所受安培力為F F2 2=IdB=IdB。答案：答案： IdBIdBdLsin，1IdBFILBsin；IdBsin 安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向的判斷安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向的判斷【探究導(dǎo)引【探究導(dǎo)引】如圖所示，在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極，沿邊緣內(nèi)壁放如圖所示，在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極，沿邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極，將兩電極接在電池的兩極上，然后在玻璃皿一個(gè)圓環(huán)形電極，將兩電極接在電池的兩極上，然后在玻璃皿中放入鹽水，把玻璃皿放入蹄形磁鐵的磁場中，中放入鹽水，把玻璃皿放入蹄形磁鐵的磁場中，N N極在下，極在下，S S極極在上，通電后鹽水

25、就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來。在上，通電后鹽水就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來。認(rèn)真觀察圖片，思考以下問題：認(rèn)真觀察圖片，思考以下問題：(1)(1)電流沿什么方向？電流沿什么方向？(2)(2)鹽水為什么會(huì)旋轉(zhuǎn)？鹽水為什么會(huì)旋轉(zhuǎn)？(3)(3)鹽水會(huì)沿什么方向轉(zhuǎn)動(dòng)？鹽水會(huì)沿什么方向轉(zhuǎn)動(dòng)？【要點(diǎn)整合【要點(diǎn)整合】 1.1.判斷導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)情況的常規(guī)思路判斷導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)情況的常規(guī)思路(1)(1)不管是電流還是磁體不管是電流還是磁體, ,對通電導(dǎo)體的作用都是通過磁場來實(shí)對通電導(dǎo)體的作用都是通過磁場來實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)的, ,因此必須要清楚導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況。因此必須要清楚導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況。(2)(2)結(jié)合左手定則準(zhǔn)確判斷導(dǎo)體

26、所受安培力的方向。結(jié)合左手定則準(zhǔn)確判斷導(dǎo)體所受安培力的方向。(3)(3)由導(dǎo)體的受力情況判定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向。由導(dǎo)體的受力情況判定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向。2.2.導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)情況的幾種常用方法導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)情況的幾種常用方法(1)(1)電流元法電流元法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，從而判斷整段電流所受合力方向，段電流元所受安培力的方向，從而判斷整段電流所受合力方向，最后確定運(yùn)動(dòng)方向。最后確定運(yùn)動(dòng)方向。(2)(2)特殊位置法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的把電流或磁

27、鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷安培力的方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向。方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向。(3)(3)等效法等效法環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可以等效成環(huán)形電流或通電螺線管，通電螺線管也可以等效成很以等效成環(huán)形電流或通電螺線管，通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來分析。多匝的環(huán)形電流來分析。(4)(4)利用結(jié)論法利用結(jié)論法兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢，同向電流相互吸引，反向電兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥；流相互排斥；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。兩電流不平

28、行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢。(5)(5)轉(zhuǎn)換研究對象法轉(zhuǎn)換研究對象法因?yàn)殡娏髦g，電流與磁體之間的相互作用滿足牛頓第三定律。因?yàn)殡娏髦g，電流與磁體之間的相互作用滿足牛頓第三定律。定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)，可先分析定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，再確電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受電流的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向。定磁體所受電流的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向?！咎貏e提醒【特別提醒】(1)(1)導(dǎo)體處于非勻強(qiáng)磁場中時(shí)，通常用電流元法判導(dǎo)

29、體處于非勻強(qiáng)磁場中時(shí)，通常用電流元法判斷其受力情況。斷其受力情況。(2)(2)判斷條形磁鐵判斷條形磁鐵( (或小磁針或小磁針) )與環(huán)形電流間的相互作用時(shí)，通常與環(huán)形電流間的相互作用時(shí)，通常選擇等效法。選擇等效法?！镜淅镜淅? 3】如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)電線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵】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 N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面，當(dāng)線極附近，磁鐵的軸線穿過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，則線圈圈內(nèi)通入如圖方向的電流后，則線圈( )( )A.A.向左運(yùn)動(dòng)向左運(yùn)動(dòng) B.B.向右運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)C.C.靜止不動(dòng)靜止不動(dòng) D.D.無

30、法確定無法確定【思路點(diǎn)撥【思路點(diǎn)撥】此題可以采用等效法，也可以采用電流元法。此題可以采用等效法，也可以采用電流元法?！疽?guī)范解答【規(guī)范解答】選選A A。方法一：等效法。把通電線圈等效成小磁針。方法一：等效法。把通電線圈等效成小磁針。由安培定則可知，線圈等效成小磁針后，左端是由安培定則可知，線圈等效成小磁針后，左端是S S極，右端是極，右端是N N極，異名磁極相吸引，線圈向左運(yùn)動(dòng)。極，異名磁極相吸引，線圈向左運(yùn)動(dòng)。 方法二：電流元法。如圖所示，取其中方法二：電流元法。如圖所示，取其中的上、下兩小段分析，根據(jù)其中心對稱的上、下兩小段分析，根據(jù)其中心對稱性，線圈所受安培力的合力水平向左，性，線圈所受安

31、培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動(dòng)。故線圈向左運(yùn)動(dòng)。 【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練】如圖所示，兩根垂直紙面、平行且固定放置的直如圖所示，兩根垂直紙面、平行且固定放置的直導(dǎo)線導(dǎo)線M M和和N N，通有同向等值電流；沿紙面與直導(dǎo)線，通有同向等值電流；沿紙面與直導(dǎo)線M M、N N等距放置等距放置另一根可自由移動(dòng)的通電導(dǎo)線另一根可自由移動(dòng)的通電導(dǎo)線abab，則通電導(dǎo)線，則通電導(dǎo)線abab在安培力作用在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的情況是下運(yùn)動(dòng)的情況是( )( )A.A.沿紙面逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)沿紙面逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B.B.沿紙面順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)沿紙面順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.aC.a端轉(zhuǎn)向紙外，端轉(zhuǎn)向紙外，b b端轉(zhuǎn)向紙里端轉(zhuǎn)向紙里D.aD.a端轉(zhuǎn)向紙

32、里，端轉(zhuǎn)向紙里，b b端轉(zhuǎn)向紙外端轉(zhuǎn)向紙外【解析【解析】選選D D。根據(jù)長直導(dǎo)線周圍磁場的分布規(guī)律和矢量合成法。根據(jù)長直導(dǎo)線周圍磁場的分布規(guī)律和矢量合成法則，可以判斷兩電流則，可以判斷兩電流M M、N N連線上方處磁場方向水平向右，連線上方處磁場方向水平向右，abab上上半段所受安培力垂直于紙面向里，兩電流半段所受安培力垂直于紙面向里，兩電流M M、N N連線下方處磁場連線下方處磁場方向水平向左，方向水平向左，abab下半段所受安培力垂直于紙面向外，所以下半段所受安培力垂直于紙面向外，所以a a端端轉(zhuǎn)向紙里，轉(zhuǎn)向紙里，b b端轉(zhuǎn)向紙外，選項(xiàng)端轉(zhuǎn)向紙外，選項(xiàng)D D正確。正確?！緶剀疤崾尽緶剀疤崾?/p>

33、】高考對本節(jié)知識的考查主要集中在通電導(dǎo)線所受高考對本節(jié)知識的考查主要集中在通電導(dǎo)線所受安培力大小的計(jì)算及其方向的判斷方面。此外，高考中還將本安培力大小的計(jì)算及其方向的判斷方面。此外，高考中還將本節(jié)知識與力的平衡、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、能量守恒定律節(jié)知識與力的平衡、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、能量守恒定律等知識相結(jié)合，以綜合題的形式出現(xiàn)，考查考生對知識的綜合等知識相結(jié)合，以綜合題的形式出現(xiàn)，考查考生對知識的綜合應(yīng)用能力。因此在平時(shí)的學(xué)習(xí)中一定要打好這方面的基礎(chǔ)。應(yīng)用能力。因此在平時(shí)的學(xué)習(xí)中一定要打好這方面的基礎(chǔ)。 【典例】質(zhì)量為【典例】質(zhì)量為m=0.02 kgm=0.02 kg的通電細(xì)桿的通電細(xì)桿

34、abab置于傾角為置于傾角為=37=37的平行放置的導(dǎo)的平行放置的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度軌上，導(dǎo)軌的寬度d=0.2 md=0.2 m，桿，桿abab與導(dǎo)與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.4=0.4，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 TB=2 T的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直且方向向下，如圖所示?，F(xiàn)調(diào)的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直且方向向下，如圖所示。現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸頭，試求出為使桿節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸頭，試求出為使桿abab靜止不動(dòng)，通過靜止不動(dòng)，通過abab桿的桿的電流范圍為多少？電流范圍為多少？( (假設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等假設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等) )考查內(nèi)容考查內(nèi)容安培力作用下物體

35、的平衡問題安培力作用下物體的平衡問題【思路點(diǎn)撥【思路點(diǎn)撥】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：【規(guī)范解答【規(guī)范解答】桿桿abab中的電流為從中的電流為從a a到到b b，所受安培力方向平行于，所受安培力方向平行于導(dǎo)軌向上。當(dāng)電流較大時(shí)，導(dǎo)體有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢，所受靜摩導(dǎo)軌向上。當(dāng)電流較大時(shí)，導(dǎo)體有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢，所受靜摩擦力向下，當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大時(shí)，磁場力為最大值擦力向下，當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大時(shí)，磁場力為最大值F F1 1，此時(shí)，此時(shí)通過通過abab的電流最大為的電流最大為I Imaxmax；同理，當(dāng)電流最小時(shí)，應(yīng)該是導(dǎo)體受；同理，當(dāng)電流最小時(shí)，應(yīng)該是導(dǎo)體受向上的最大靜摩擦力，此時(shí)的

36、安培力為向上的最大靜摩擦力，此時(shí)的安培力為F F2 2，電流為，電流為I Iminmin。正確地。正確地畫出兩種情況下的受力圖如圖所示，畫出兩種情況下的受力圖如圖所示，由平衡條件列方程求解。由平衡條件列方程求解。根據(jù)圖甲可知根據(jù)圖甲可知F F1 1-mgsin-F-mgsin-Ff1f1=0=0F FN1N1-mgcos=0-mgcos=0F Ff1f1=F=FN1N1F F1 1=BdI=BdImaxmax解得解得I Imaxmax=0.46 A=0.46 A根據(jù)圖乙可知：根據(jù)圖乙可知：F F2 2+F+Ff2f2-mgsin=0-mgsin=0F FN2N2-mgcos=0-mgcos=0

37、F Ff2f2=F=FN2N2，F(xiàn) F2 2=BdI=BdIminmin。解得解得I Iminmin=0.14 A=0.14 A。答案：答案：0.14 AI0.14 AIabab0.46 A0.46 A安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷1.1.分析在安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的一般步驟分析在安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的一般步驟(1)(1)畫出通電導(dǎo)體所在位置的磁感線方向及分布情況。畫出通電導(dǎo)體所在位置的磁感線方向及分布情況。(2)(2)用左手定則確定各段通電導(dǎo)體所受安培力的方向。用左手定則確定各段通電導(dǎo)體所受安培力的方向。(3)(3)根據(jù)初速度方向結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律

38、確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況。根據(jù)初速度方向結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況。2.2.兩個(gè)模型及對應(yīng)的結(jié)論兩個(gè)模型及對應(yīng)的結(jié)論(1)(1)兩電流平行的模型：同向電流相互吸引，異向電流相互排斥。兩電流平行的模型：同向電流相互吸引，異向電流相互排斥。(2)(2)兩電流不平行的模型：兩個(gè)電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電兩電流不平行的模型：兩個(gè)電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢，邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊相互吸引。流方向相同的趨勢，邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊相互吸引?！景咐故尽績蓷l通電的直導(dǎo)線互相垂【案例展示】兩條通電的直導(dǎo)線互相垂直，如圖所示，但兩導(dǎo)線相隔一小段距直，如圖所示，但兩導(dǎo)線相隔一小段距離，其中導(dǎo)線離，其中導(dǎo)線ABAB是固定

39、的，另一條導(dǎo)線是固定的，另一條導(dǎo)線CDCD能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。它們通以圖示方向的直能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。它們通以圖示方向的直流電流時(shí)，流電流時(shí)，CDCD導(dǎo)線將導(dǎo)線將( )( )A.A.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABABB.B.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABABC.C.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開導(dǎo)線逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開導(dǎo)線ABABD.D.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開導(dǎo)線順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開導(dǎo)線ABAB【規(guī)范解答【規(guī)范解答】選選A A。由安培定則可知直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場是以直導(dǎo)。由安培定則可知直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場是以直導(dǎo)線為圓心的同心圓，線為圓心的同心圓，ABA

40、B中電流所產(chǎn)生的磁場在中電流所產(chǎn)生的磁場在CDCD導(dǎo)線所在平面導(dǎo)線所在平面內(nèi)的磁感線如圖甲所示內(nèi)的磁感線如圖甲所示( (俯視圖俯視圖) )。由左手定則可知，。由左手定則可知，CDCD通電導(dǎo)通電導(dǎo)線在線在M M點(diǎn)受到的磁場力垂直于紙面向里，在點(diǎn)受到的磁場力垂直于紙面向里，在N N點(diǎn)受到的磁場力垂點(diǎn)受到的磁場力垂直于紙面向外。由于磁場的對稱性，直于紙面向外。由于磁場的對稱性，M M、N N兩點(diǎn)的磁場力大小相兩點(diǎn)的磁場力大小相等、方向相反，使得等、方向相反，使得CDCD通電導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)起來，即通電導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)起來，即CDCD電流將會(huì)轉(zhuǎn)到電流將會(huì)轉(zhuǎn)到與與ABAB同向的位置。在圖乙中，同向的位置。在圖乙中，CD

41、CD中的電流所受到的磁場力由左中的電流所受到的磁場力由左手定則可知，手定則可知，CDCD將向?qū)⑾駻BAB靠近?？拷??！疽族e(cuò)分析【易錯(cuò)分析】現(xiàn)將本題易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因分析如下：現(xiàn)將本題易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因分析如下：1.1.關(guān)于磁場對通電直導(dǎo)線的作用力關(guān)于磁場對通電直導(dǎo)線的作用力( (安培力安培力) )，下列說法中正確，下列說法中正確的是的是( )( )A.A.通電直導(dǎo)線在磁場中一定受到安培力的作用通電直導(dǎo)線在磁場中一定受到安培力的作用B.B.通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟磁場的方向垂通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟磁場的方向垂直直C.C.通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟電

42、流的方向垂通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟電流的方向垂直直D.D.通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向垂直于由通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向垂直于由B B和和I I所確定所確定的平面的平面【解析【解析】選選B B、C C、D D。當(dāng)通電直導(dǎo)線在磁場中與磁場平行時(shí)，導(dǎo)。當(dāng)通電直導(dǎo)線在磁場中與磁場平行時(shí)，導(dǎo)線不受安培力，故線不受安培力，故A A錯(cuò)；安培力一定垂直于由錯(cuò)；安培力一定垂直于由B B和和I I所確定的平面，所確定的平面，因此安培力的方向一定跟磁場的方向垂直，也一定跟電流的方因此安培力的方向一定跟磁場的方向垂直，也一定跟電流的方向垂直，故向垂直，故B B、C C、D D都正確。都

43、正確。2.(20122.(2012衢州高二檢測衢州高二檢測) )下圖中對通電導(dǎo)線在磁場中所受安培下圖中對通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向判斷正確的是力的方向判斷正確的是( )( )【解析【解析】選選A A。由左手定則可以判斷：。由左手定則可以判斷：A A正確；正確；B B中力中力F F方向應(yīng)向方向應(yīng)向左，故左，故B B錯(cuò)；錯(cuò)；C C中導(dǎo)線不受力，故中導(dǎo)線不受力，故C C錯(cuò)；錯(cuò)；D D中力中力F F的方向應(yīng)向右，故的方向應(yīng)向右，故D D錯(cuò)。錯(cuò)。3.3.關(guān)于磁電式電流表內(nèi)的磁鐵和鐵芯之間的均勻輻向分布的磁關(guān)于磁電式電流表內(nèi)的磁鐵和鐵芯之間的均勻輻向分布的磁場，下列說法中正確的是場，下列說法中正確的是( )( )A.A.該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小處處相等，方向相同該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小處處相等，方向相同B.B.該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向處處相同，大小不等該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向處處相同