【課件】磁場對通電導線的作用力（課件）-2022-2023學年高中物理選擇性必修第二冊人教版

1.1-2磁場對通電導線的作用力第一章

安培力與洛倫茲力一.安培力的方向左手定則：——伸開左手，使拇指與四指在同一個平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，使四指指向電流的方向，這時拇指所指的就是通電導體所受安培力的方向。B1B2F=BILsinθF的方向垂直于電流與磁場組成的平面θ為B與I的夾角二.安培力的大小3.對公式F=BIL的理解（1）僅適用于勻強磁場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“有效長度”，等于連接兩端點線段的長度。相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端?！菊n堂檢測】1.判斷正誤：(1)當通電直導線垂直于磁感應(yīng)強度方向時，安培力的方向和磁感應(yīng)強度方向相同。(

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

)(3)通電導體在磁場中一定會受安培力的作用。(

)(4)兩根通電導線在同一勻強磁場中，若導線長度相同，電流大小相等，則所受安培力大小相等，方向相同。(

)(5)通以10A的通電直導線，長為0.1m，處在磁感應(yīng)強度為0.1T的勻強磁場中，所受安培力可能為0.02N。(

)2.（指向目標2）如圖，金屬棒AB用軟線懸掛在磁感應(yīng)強度為B，方向如圖所示的勻強磁場中，電流由A向B，此時懸線張力為T，欲使懸線張力變小，可采用的方法有（）A.將磁場反向，且適當增大磁感應(yīng)強度B.改變電流方向，且適當增大電流強度C.電流方向不變，且適當增大電流強度D.磁場方向不變，且適當增大磁感強度2.在圖1.1-10中畫出通電導體棒ab所受的安培力的方向。3．圖1.1-11所示為電流天平，可以用來測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度。它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈的水平邊長為l，處于勻強磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強度B的方向與線圈平面垂直。當線圈中通過電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達到平衡。然后使電流反向，大小不變。這時需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再達到新的平衡。（1）導出用n、m、l、I表示磁感應(yīng)強度B的表達式。（2）當n＝9，l＝10.0cm，I＝0.10A，m＝8.78g時，磁感應(yīng)強度是多少？4．有人做了一個如圖1.1-12所示的實驗：把一根柔軟的彈簧懸掛起來，使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸，觀察通電后的現(xiàn)象。請你分析一下，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的光滑平行導軌。導軌上端接一電阻，阻值R1=1Ω，導軌下端接電源，電源電動勢為E=6V，內(nèi)阻r=1Ω。質(zhì)量為m=40g、電阻R2=1Ω的導體棒ab垂直導軌放置。當開關(guān)S閉合時，金屬棒ab恰好不動。g取10m/s2，其它電阻不計。求垂直于導軌平面的磁場的磁感應(yīng)強度。拓展：若磁場方向豎直向上，求磁感應(yīng)強度。解題思路：（1）電：分析電路的結(jié)構(gòu)，標出導體棒中的電流方向。

選擇恰當?shù)碾妼W規(guī)律，計算導體棒中的電流大小（2）力：以

為研究對象，進行狀態(tài)和受力分析。

選擇恰當?shù)牧W規(guī)律求解（列出平衡、牛頓第二定律、運動學公式）?！纠?】（指向目標2）傾角為α的導電軌道間接有電源，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磁場，如圖所示，磁感應(yīng)強度B逐漸增加的過程中，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2）（多選）如圖所示，一根質(zhì)量為m、長為l的金屬棒用兩根細線懸掛在垂直紙面向里磁感應(yīng)強度為的勻強磁場中，已知每根細線可以承受的最大拉力為2mg，當導棒通入從左到右方向的電流I時，金屬棒處于靜止狀態(tài)，此時每根細線的拉力為mg/4，關(guān)于該導棒和細線下列說法中正確的是A.倘若磁感應(yīng)強度增大為2B，每根細線的拉力為0B.倘若磁感應(yīng)強度增大為4B/3，每根細線的拉力為0C.倘若將電流方向變?yōu)閺挠蚁蜃螅笮∽優(yōu)?I，細線不會被拉斷D.倘若將磁感應(yīng)強度方向變?yōu)榇怪庇诩埫嫦蛲?，改變磁感?yīng)強度B的大小，那么每根細線的拉力一定大于mg4.【選做】（指向目標2）（多選）如圖，三根相互平行的固定長直導線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。下列說法正確的是()A.L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面垂直B.L3所受磁場作用力的方向與L1、L2在平面垂直C.L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為D.L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為【例1】（指向目標1）如圖所示，把輕質(zhì)導線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面。當線圈內(nèi)通以圖中方向的電流后，線圈的運動情況是(

)A．線圈向左運動 B．線圈向右運動C．從上往下看順時針轉(zhuǎn)動D．從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動考點一：安培力作用下導體運動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。通電螺線管可等效為多個環(huán)形電流或條形磁鐵?！纠?】（指向目標1）如圖所示，條形磁鐵靜止放在桌面上，當在其左上方放一電流方向垂直紙面向里的通電直導線后，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)換研究對象分析法：當研究一個物體的受力情況時，發(fā)現(xiàn)不容易研究或不會受力分析。可以研究與之相互作用的另一個物體的受力，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為水平放置的直導線的截面，導線中無電流時磁鐵對斜面的壓力為FN1；當導線中有垂直紙面向外的電流時，磁鐵對斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于磁鐵對斜面壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是(

)A．FN1<FN2，彈簧的伸長量減小B．FN1＝FN2，彈簧的伸長量減小C．FN1>FN2，彈簧的伸長量增大D．FN1>FN2，彈簧的伸長量減小【例2】如下圖所示，把一重力不計的通電直導線放在蹄形磁鐵的正上方。導線可以自由轉(zhuǎn)動，當導線中通入如圖所示方向的電流I時。導線的運動情況是（從上往下看）（）A.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降B.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升C.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降D.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升方法總結(jié)：電流元分析法：把整段電流分成很多小段直線電流。其中每一小段就是一個電流元。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，從而確定導體的運動方向特殊位置分析法：根據(jù)通電導體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運動方向。然后推廣到一般位置?！纠?】如圖，兩條導線相互垂直，但相隔一段距離．其中AB固定，另一條CD能自由活動，當直線電流按圖示方向通入兩條導線時，導線CD將（從紙外向紙內(nèi)看）（）A．不動B．順時針方向轉(zhuǎn)動同時靠近導線ABC．逆時針方向轉(zhuǎn)動同時離開導線ABD．順時針方向轉(zhuǎn)動同時離開導線ABE．逆時針方向轉(zhuǎn)動同時靠近導線AB方法總結(jié)：推論分析法：①兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢。同向電流互相吸引，反向互相排斥。

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