2018-2019高中物理 第三章 磁場(chǎng) 3.4 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力課件 新人教版選修3-1.ppt

《2018-2019高中物理 第三章 磁場(chǎng) 3.4 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力課件 新人教版選修3-1.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第三章 磁場(chǎng) 3.4 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力課件 新人教版選修3-1.ppt（114頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

4通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力,一、安培力的方向1.安培力：_________在磁場(chǎng)中受的力。2.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個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從_____進(jìn)入，并使_____指向電流的方向，這時(shí)_____所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。,通電導(dǎo)線,掌心,四指,拇指,,3.特點(diǎn)：安培力既垂直于_____，也垂直于_____，即安培力垂直于_____和_____確定的平面。4.平行通電直導(dǎo)線之間的相互作用：同向電流之間_________，反向電流之間_________。,磁場(chǎng),電流,磁場(chǎng),電流,相互吸引,相互排斥,,二、安培力的大小同一通電導(dǎo)線，按不同方式放在同一磁場(chǎng)中，受力情況不同，如圖所示。,,1.如圖甲，通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直，此時(shí)安培力最大，F(xiàn)=____。2.如圖乙，通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行，此時(shí)安培力最小，F(xiàn)=__。3.如圖丙，通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向成θ角，可以把磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為與導(dǎo)線垂直的分量B⊥和與導(dǎo)線平行的分量B∥。,BIL,0,,4.如圖丁所示。則有B⊥=Bsinθ，B∥=Bcosθ，其中B∥不產(chǎn)生安培力，導(dǎo)線受的安培力只是B⊥產(chǎn)生的，因此又得到F=_________，這是一般情況下安培力的表達(dá)式。,BILsinθ,,三、磁電式電流表1.構(gòu)造：磁鐵、_____、螺旋彈簧、指針、極靴。2.原理：通電線圈在磁場(chǎng)中受到_______而偏轉(zhuǎn)。(1)線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，被測(cè)電流就_____。(2)根據(jù)_________的方向，可以知道被測(cè)電流的方向。,線圈,安培力,越大,線圈偏轉(zhuǎn),,3.特點(diǎn)：兩極間的極靴和極靴中間的鐵質(zhì)圓柱，使極靴與圓柱間的磁場(chǎng)都沿_____方向，保持線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安培力的大小不受磁場(chǎng)影響，線圈所受_____________始終與_________垂直，線圈平面都與磁場(chǎng)方向_____，表盤刻度_____，如圖所示。,半徑,安培力的方向,線圈平面,平行,均勻,,【思考辨析】(1)安培力的方向與磁場(chǎng)方向相同。()(2)安培力的方向一定與電流方向垂直。()(3)通電導(dǎo)線只要放在磁場(chǎng)中就會(huì)受到安培力。()(4)兩根通電導(dǎo)線在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若導(dǎo)線長(zhǎng)度相同，電流大小相等，則所受安培力大小相等。(),,(5)磁電式儀表指針偏轉(zhuǎn)角度與電流大小成正比。()(6)磁電式電表只能測(cè)定電流的大小不能確定被測(cè)電流的方向。()(7)磁電式電流表內(nèi)是均勻輻射磁場(chǎng)，不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。()(8)通有相反電流的平行直導(dǎo)線互相吸引。(),,提示：(1)。根據(jù)左手定則可判定，安培力的方向一定與磁場(chǎng)方向垂直。(2)√。根據(jù)左手定則可判定，安培力的方向一定與電流方向垂直。(3)。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與電流平行時(shí)，安培力為零。,,(4)。由公式F=IBLsinθ知，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的大小除了和B、L、I有關(guān)外，還和電流與磁場(chǎng)的夾角θ有關(guān)。(5)√。磁電式儀表表盤刻度均勻，指針偏轉(zhuǎn)角度與電流大小成正比。,,(6)。線圈的電流方向改變時(shí)，安培力的方向隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨之改變，所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流的方向。(7)√。極靴與圓柱間的磁場(chǎng)沿半徑方向，不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。,,(8)。先用安培定則判斷磁場(chǎng)方向，再用左手定則判斷安培力方向，得到的結(jié)論是通有相反電流的平行直導(dǎo)線互相排斥。,,【生活鏈接】如圖所示，用一蹄形磁鐵慢慢地接近發(fā)光的白熾燈泡，可以看到燈絲顫抖起來，這是為什么？,,提示：燈絲中通的是交流電，電流的方向周期性變化，燈絲所受安培力的方向也周期性變化，因此燈絲出現(xiàn)“顫抖”現(xiàn)象。,,知識(shí)點(diǎn)一安培力的方向探究導(dǎo)入：如圖所示，利用下列裝置可以探究安培力的方向與磁場(chǎng)、電流方向的關(guān)系。,,(1)圖中磁場(chǎng)方向向哪？閉合電鍵后，導(dǎo)線中電流方向向哪？(2)閉合電鍵后，通電導(dǎo)線所受安培力的方向與磁場(chǎng)、電流方向存在什么關(guān)系？,,提示：(1)圖中磁場(chǎng)方向豎直向下。閉合電鍵后，導(dǎo)線中電流方向由里指向外。(2)閉合電鍵后，通電導(dǎo)線向右運(yùn)動(dòng)，受到了水平向右的安培力。其方向與磁場(chǎng)的方向垂直，與電流的方向也垂直。,,【歸納總結(jié)】1.安培力方向的特點(diǎn)：無論何時(shí)，安培力既垂直于電流，又垂直于磁場(chǎng)，即F⊥I，F(xiàn)⊥B。,,(1)當(dāng)電流方向跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力的方向、磁場(chǎng)方向和電流方向兩兩相互垂直。應(yīng)用左手定則判斷時(shí)，磁感線從掌心垂直進(jìn)入，拇指、其余四指和磁感線三者兩兩垂直。,,(2)當(dāng)電流方向跟磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直于電流方向，也垂直于磁場(chǎng)方向。應(yīng)用左手定則判斷時(shí)，拇指與四指、拇指與磁感線垂直，磁感線與四指不垂直。,,2.電流方向、磁場(chǎng)方向和安培力方向三者的因果關(guān)系：(1)電流方向和磁場(chǎng)方向間沒有必然聯(lián)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，一旦電流方向、磁場(chǎng)方向確定，安培力的方向是唯一的。,,(2)已知安培力方向和磁場(chǎng)方向時(shí)，電流方向不確定；已知安培力方向和電流方向時(shí)，磁場(chǎng)方向不確定。,,3.電流間的作用力：(1)直線電流之間的作用力。①作用規(guī)律：同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。,,②原因分析：如圖甲所示，根據(jù)安培定則可知電流I1的磁場(chǎng)在I2處的方向垂直向里，再應(yīng)用左手定則可以判斷出I2受到的安培力方向向左，同理可以得出電流I1受力方向向右，所以兩同向電流相互吸引。,,(2)環(huán)形電流之間的作用力。①兩平行的環(huán)形電流，若電流繞向相同(如圖乙所示電流)，則相互吸引，若方向相反則相互排斥。②通電螺線管可以看作很多平行的同向環(huán)形電流，所以各匝之間相互吸引。,,【易錯(cuò)提醒】判斷安培力方向時(shí)首先要確定磁場(chǎng)與電流所確定的平面，從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上，然后再根據(jù)左手定則判斷出安培力的具體方向。,【典題通關(guān)】【典例】(2018三門峽高二檢測(cè))如圖所示，用兩根相同的細(xì)繩水平懸掛一段均勻載流直導(dǎo)線MN，電流I方向從M到N①，繩子的拉力均為F。為使F＝0②，可能達(dá)到要求的方法是（）,,A.加水平向右的磁場(chǎng)B.加水平向左的磁場(chǎng)C.加垂直紙面向里的磁場(chǎng)D.加垂直紙面向外的磁場(chǎng),,【審題關(guān)鍵】,,【正確解答】選C。要使繩子的拉力變?yōu)榱?，加上磁?chǎng)后，應(yīng)使導(dǎo)線所受安培力等于導(dǎo)線的重力，由左手定則可判斷，所加磁場(chǎng)方向應(yīng)垂直紙面向里，導(dǎo)線所受安培力向上。,,【規(guī)律方法】安培定則與左手定則的區(qū)別,,,【過關(guān)訓(xùn)練】1.(多選)如圖所示，F(xiàn)是磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力，其中正確的示意圖是(),,【解析】選A、D。由左手定則可判斷，選項(xiàng)B中安培力的方向向左，選項(xiàng)C中安培力的方向向下；選項(xiàng)A、D中安培力的方向如題圖所示，選項(xiàng)A、D是正確的。,,2.(多選)通電矩形導(dǎo)線框abcd與無限長(zhǎng)通電直導(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(),,A.線框有兩條邊所受的安培力方向相同B.線框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)⒗@MN轉(zhuǎn)動(dòng),,【解析】選B、C。通電矩形線框abcd在無限長(zhǎng)直通電導(dǎo)線形成的磁場(chǎng)中，受到磁場(chǎng)力的作用，對(duì)于ad邊和bc邊，所在的磁場(chǎng)相同，但電流方向相反，所以ad邊、bc邊受磁場(chǎng)力(安培力)大小相同，方向相反，即ad邊和bc邊受合力為零。而對(duì)于ab和cd兩條邊，由于在磁場(chǎng)中，離長(zhǎng)直導(dǎo)線的位置不同，ab邊近而且由左,,手定則判斷受力向左，cd邊遠(yuǎn)而且由左手定則判斷受力向右，所以ab邊、cd邊受合力方向向左，故B、C選項(xiàng)正確。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.如圖所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤，帶有大量均勻分布的負(fù)電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，電流方向如圖所示。當(dāng)圓盤高速繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向是()A.豎直向上B.豎直向下C.水平向里D.水平向外,,【解析】選C。帶負(fù)電荷的橡膠盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，形成逆時(shí)針方向的電流，由安培定則得圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向上，再由左手定則判斷得通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力方向水平向里。,,2.如圖所示，在方框中有一能產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置，現(xiàn)在在方框右邊放一通電直導(dǎo)線(電流方向如圖中箭頭方向)，發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線受到向右的作用力，則方框中放置的裝置可能是下面哪個(gè)(),,,【解析】選C。根據(jù)通電導(dǎo)線受到向右的作用力，由左手定則判定導(dǎo)線處于垂直紙面向外的磁場(chǎng)中，根據(jù)右手定則可判斷，只有C選項(xiàng)符合要求，故選C。,,3.有一通電直導(dǎo)線與xOy平面垂直，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Ox軸的正方向相同。該磁場(chǎng)的方向可能是()A.沿x軸正方向B.沿y軸負(fù)方向C.沿z軸正方向D.沿z軸負(fù)方向,,【解析】選B。根據(jù)左手定則可得：讓四指指向電流方向，讓拇指指向安培力方向，則垂直穿過手心的為磁場(chǎng)方向，故磁場(chǎng)方向沿y軸負(fù)方向，故選B。,,知識(shí)點(diǎn)二安培力的大小探究導(dǎo)入：如圖所示，利用下列實(shí)驗(yàn)裝置可以探究安培力的大小與磁場(chǎng)、電流大小的關(guān)系。,,(1)實(shí)驗(yàn)中如何改變導(dǎo)線中電流I？在B、L一定時(shí)，增大電流I，導(dǎo)線受力怎么變化？(2)實(shí)驗(yàn)中如何改變導(dǎo)線長(zhǎng)度L？在B、I一定時(shí)，增大導(dǎo)線的長(zhǎng)度L，導(dǎo)線受力怎么變化？,,提示：(1)實(shí)驗(yàn)中可以利用滑動(dòng)變阻器來改變導(dǎo)線中的電流大小。在B、L一定時(shí)，增大電流I，導(dǎo)線受力變大。(2)實(shí)驗(yàn)中是通過加減蹄形磁鐵的個(gè)數(shù)來改變導(dǎo)線長(zhǎng)度L的。在B、I一定時(shí)，增大導(dǎo)線的長(zhǎng)度L，導(dǎo)線受力變大。,,【歸納總結(jié)】1.公式F=ILB中L指的是“有效長(zhǎng)度”：當(dāng)B與I垂直時(shí)，F(xiàn)最大，F(xiàn)=ILB；當(dāng)B與I平行時(shí)，F(xiàn)=0。,,2.彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L，等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度；相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端。,,3.若磁場(chǎng)和電流成θ角：如圖所示?？梢詫⒋鸥袘?yīng)強(qiáng)度B正交分解成B⊥=Bsinθ和B∥=Bcosθ，而B∥對(duì)電流是沒有作用的。F=ILB⊥=ILBsinθ，即F=ILBsinθ。,,【易錯(cuò)提醒】(1)公式F=ILBsinθ中的θ是B和I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。(2)公式F=ILBsinθ中的Lsinθ也可以理解為垂直于磁場(chǎng)方向的“有效長(zhǎng)度”。(3)安培力公式適用于電流處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。,【典題通關(guān)】【典例】如圖所示，光滑導(dǎo)軌與水平面成θ角，導(dǎo)軌寬L。勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。金屬桿長(zhǎng)也為L(zhǎng)，質(zhì)量為m，水平放在導(dǎo)軌上。當(dāng)回路總電流為I時(shí)，金屬桿恰好能靜止。求豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。,,【正確解答】磁場(chǎng)方向豎直向上，桿受力如圖所示金屬桿的安培力F=ILB由平衡條件可得Fcosθ=mgsinθ解得B=答案：,,【規(guī)律方法】求解安培力問題的四個(gè)步驟(1)選定研究對(duì)象：一般為磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線。(2)變?nèi)S為二維：方法是沿著或逆著電流觀察，將一段有長(zhǎng)度的導(dǎo)線看成一個(gè)沒有長(zhǎng)度的圓圈，圈內(nèi)畫為順著電流觀察，圈內(nèi)畫表示逆著電流觀察。,,(3)畫出平面受力分析圖：其中安培力的方向切忌跟著感覺走，要用左手定則來判斷，注意F安⊥B、F安⊥I。(4)根據(jù)力的平衡條件或牛頓第二定律列方程式進(jìn)行求解。,,【過關(guān)訓(xùn)練】1.(2018日照高二檢測(cè))如圖所示為一種自動(dòng)跳閘的閘刀開關(guān)，O是轉(zhuǎn)動(dòng)軸，A是絕緣手柄，C是閘刀卡口，M、N接電源線，閘刀處于垂直紙面向里、B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，CO間距離為10cm，當(dāng)磁場(chǎng)力為0.2N時(shí)，閘刀開關(guān)會(huì)自動(dòng)跳開。則要使閘刀開關(guān)能跳開，CO中通過的電流的大小和方向?yàn)?),,A.電流方向?yàn)镃→OB.電流方向?yàn)镺→CC.電流大小為1AD.電流大小為0.5A【解析】選B。由左手定則，電流的方向?yàn)镺→C，由B=得I==2A。,2.(2018亞安高二檢測(cè))如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)下掛有一長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的金屬棒，金屬棒處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒上通有如圖所示方向的電流I，金屬棒處于水平靜止?fàn)顟B(tài)，若此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)大小為F，重力加速度為g。金屬棒以外部分的導(dǎo)線沒有處于磁場(chǎng)中且質(zhì)量不計(jì)，則下列說法中正確的是(),,A.金屬棒所受的安培力方向豎直向上B.金屬棒所受的安培力大小為mg-FC.若將電流增大為原來的2倍，平衡時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)會(huì)增大為2FD.若將磁感應(yīng)強(qiáng)度和金屬棒的質(zhì)量同時(shí)增大為原來的2倍，平衡時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)會(huì)增大為2F,,【解析】選D。根據(jù)左手定則，可以判斷出金屬棒所受的安培力方向豎直向下，A錯(cuò)誤；金屬棒受到彈簧彈力、重力、安培力的作用，根據(jù)平衡條件可得F=F安+mg，則F安=F-mg，B錯(cuò)誤；若將電流增大為原來的2倍，則F′=2F安+mg=2(F-mg)+mg=2F-mg，C錯(cuò)誤；若將磁感應(yīng)強(qiáng)度和金屬棒的質(zhì)量同時(shí)增大為原來的2倍，則F′=2F安+2mg=2F，D正確。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.長(zhǎng)度為L(zhǎng)、通有電流為I的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流方向與磁場(chǎng)方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，對(duì)于下列各圖中，導(dǎo)線所受安培力的大小計(jì)算正確的是(),,,【解析】選A。A圖中，導(dǎo)線不和磁場(chǎng)垂直，故將導(dǎo)線投影到垂直磁場(chǎng)方向上，故F=BILcosθ，A正確；B圖中，導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F=BIL，B錯(cuò)誤；C圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F=BIL，C錯(cuò)誤；D圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F=BIL，D錯(cuò)誤。,,2.(多選)如圖所示，通電導(dǎo)體棒靜止于水平導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)，通過的電流大小為I且垂直紙面向里，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)軌平面成θ角，則導(dǎo)體棒受到的(),,A.安培力大小為BILB.安培力大小為BILsinθC.摩擦力大小為BILcosθD.支持力大小為mg+BILcosθ,,【解析】選A、D。導(dǎo)體棒受力如圖所示：由于導(dǎo)體棒與磁場(chǎng)垂直，故安培力大?。篎A=BIL。根據(jù)平衡條件得：Ff=FAsinθ，mg+FAcosθ=FN解得：Ff=BILsinθ，F(xiàn)N=mg+BILcosθ。故A、D正確，B、C錯(cuò)誤。,3.如圖所示，傾角為θ=30的光滑導(dǎo)體滑軌A和B，上端接入一電動(dòng)勢(shì)E=3V、內(nèi)阻不計(jì)的電源，滑軌間距為L(zhǎng)=0.1m，將一個(gè)質(zhì)量為m=0.03kg，電阻R=0.5Ω的金屬棒水平放置在滑軌上，若滑軌周圍存在著垂直于滑軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)閉合開關(guān)S后，金屬棒剛好靜止在滑軌上，求滑軌周圍空間的磁場(chǎng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。(重力加速度g取10m/s2),,【解析】合上開關(guān)S后，由閉合電路歐姆定律得：I=經(jīng)分析可知，金屬棒受力如圖所示，金屬棒所受安培力F=BIL沿斜面方向受力平衡，F(xiàn)=mgsinθ以上各式聯(lián)立可得：B=0.25T磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌面斜向下答案：磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌面斜向下0.25T,,知識(shí)點(diǎn)三安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的判斷探究導(dǎo)入：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，然后在玻璃皿中放入鹽水，把玻璃皿放入蹄形磁鐵的磁場(chǎng)中，N極在下，S極在上，通電后鹽水就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來。,,通電后的鹽水為什么會(huì)旋轉(zhuǎn)起來呢？這個(gè)現(xiàn)象對(duì)你有什么啟發(fā)？,,提示：(1)鹽水受到磁場(chǎng)力作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。鹽水中有指向圓心的電流，根據(jù)左手定則，半徑方向上的電流將受到安培力，使得鹽水逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)可以根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)出無轉(zhuǎn)子的洗衣機(jī)，衣服越臟，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，電流越大，就受到更大的安培力，轉(zhuǎn)速就更快了，洗滌效果就更強(qiáng)了。,,【歸納總結(jié)】1.判斷導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況的常規(guī)思路：不管是電流還是磁體，對(duì)通電導(dǎo)體的作用都是通過磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)的，因此，此類問題可按下面步驟進(jìn)行分析：,,(1)確定導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)分布情況。(2)結(jié)合左手定則判斷導(dǎo)體所受安培力的方向。(3)由導(dǎo)體的受力情況判定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向。,,2.判斷導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況的五種常用方法：,,,【典題通關(guān)】【典例】固定導(dǎo)線c垂直紙面，可動(dòng)導(dǎo)線ab通以如圖方向的電流，用測(cè)力計(jì)懸掛在導(dǎo)線c的上方，導(dǎo)線c中通電時(shí)，以下判斷正確的是(),,A.導(dǎo)線a端轉(zhuǎn)向紙外，同時(shí)測(cè)力計(jì)示數(shù)減小B.導(dǎo)線a端轉(zhuǎn)向紙外，同時(shí)測(cè)力計(jì)示數(shù)增大C.導(dǎo)線b端轉(zhuǎn)向紙外，同時(shí)測(cè)力計(jì)示數(shù)減小D.導(dǎo)線b端轉(zhuǎn)向紙外，同時(shí)測(cè)力計(jì)示數(shù)增大,【正確解答】選B。電流c產(chǎn)生的磁場(chǎng)在導(dǎo)線ab右邊平行紙面斜向上，在左邊平行紙面斜向下，在ab左右兩邊各取一個(gè)小電流元，根據(jù)左手定則，左邊的電流元所受的安培力方向向外，右邊的電流元所受的安培力方向向內(nèi)，知ab導(dǎo)線沿逆時(shí)針方向(從上向下看)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)ab導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90后，兩電流為同向電流，相互吸引，導(dǎo)致彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變大，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。,【過關(guān)訓(xùn)練】1.(2018慈溪高二檢測(cè))如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O點(diǎn)，在磁體的正下方有一水平放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線通以由左向右的電流時(shí)，蹄形磁體的運(yùn)動(dòng)情況將是(),A.靜止不動(dòng)B.向紙外運(yùn)動(dòng)C.N極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)D.N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng),,【解析】選C。由安培定則可知，電流在其上方產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直紙面向外，故蹄形磁鐵N極受力向外，S極受到的磁場(chǎng)力向內(nèi)，故N極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確。,2.一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)的線圈L1和一個(gè)固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個(gè)線圈的圓心重合，當(dāng)兩線圈通以如圖所示的電流時(shí)，從左向右看，則線圈L1將()A.不動(dòng)B.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D.向紙面內(nèi)平動(dòng),,【解析】選B。方法一：利用結(jié)論法。環(huán)形電流L1、L2之間不平行，則必有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到兩環(huán)形電流同向平行為止，據(jù)此可得L1的轉(zhuǎn)動(dòng)方向應(yīng)是：從左向右看線圈L1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。,,方法二：等效分析法。把線圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2的中心，通電后，小磁針的N極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流I2的磁場(chǎng)方向，由安培定則知I2產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在其中心豎直向上，而L1等效成小磁針后轉(zhuǎn)動(dòng)前，N極應(yīng)指向紙里，因此應(yīng)由向紙里轉(zhuǎn)為向上，所以從左向右看，線圈L1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。,,方法三：直線電流元法。把線圈L1沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸分成上下兩部分，每一部分又可以看成無數(shù)直線電流元，電流元處在L2產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，據(jù)安培定則可知各電流元所在處磁場(chǎng)方向向上，據(jù)左手定則可得，上部電流元所受安培力均指向紙外，下部電流元所受安培力均指向紙里，因此從左向右看線圈L1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。故正確答案為B。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.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，讓二者等高平行放置，如圖所示，當(dāng)兩導(dǎo)線環(huán)中通入方向相同的電流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)無相互作用力D.兩導(dǎo)線環(huán)先吸引后排斥,,【解析】選A。通電的導(dǎo)線環(huán)周圍能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用。由于導(dǎo)線環(huán)中通入的電流方向相同，二者同位置處的電流方向完全相同，相當(dāng)于通入同向電流的直導(dǎo)線，據(jù)同向電流相互吸引的規(guī)律，判知兩導(dǎo)線環(huán)應(yīng)相互吸引，故A正確。,2.一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如圖所示，如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動(dòng)且通一方向?yàn)橛蒩到b的電流，則導(dǎo)線ab受磁場(chǎng)力方向后的運(yùn)動(dòng)情況為(),A.從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管B.從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管C.從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管D.從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管,【解析】選D。本題考查安培定則以及左手定則，意在考查學(xué)生對(duì)安培定則以及左手定則的應(yīng)用和理解，先由安培定則判斷通電螺線管的南北兩極，找出導(dǎo)線左右兩端磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，并用左手定則判斷這兩端受到的安培力的方向，如圖甲所示?？梢耘袛鄬?dǎo)線受磁場(chǎng)力后從上向下看按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，再分析此時(shí)導(dǎo)線位置的磁場(chǎng)方向，再次用左手定則判斷導(dǎo)線受磁,場(chǎng)力的方向，如圖乙所示，導(dǎo)線還要靠近螺線管，所以D正確，A、B、C錯(cuò)誤。,3.兩條長(zhǎng)直導(dǎo)線AB和CD相互垂直彼此相隔一很小距離，通以如圖所示方向的電流，其中AB固定，CD可以以其中心為軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)或平動(dòng)，則CD的運(yùn)動(dòng)情況是(),A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABB.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開導(dǎo)線ABC.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABD.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開導(dǎo)線AB,【解析】選C。長(zhǎng)直導(dǎo)線AB中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在右邊垂直紙面向里，在左邊垂直紙面向外。在CD左右兩邊各取一個(gè)小電流元，根據(jù)左手定則，左邊的電流元所受的安培力方向向下，右邊的電流元所受安培力方向向上，故CD導(dǎo)線逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)CD導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90后，兩電流為同向電流，相互吸引。所以導(dǎo)線CD逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線AB。故C正確。,【拓展例題】考查內(nèi)容：與安培力相關(guān)的綜合問題【典例】如圖所示，水平放置的兩導(dǎo)軌P、Q間的距離L=0.5m，垂直于導(dǎo)軌平面的豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，垂直于導(dǎo)軌放置的ab棒的質(zhì)量m=1kg，系在ab棒中點(diǎn)的水平繩跨過定滑輪與重量G=3N的物塊相連。已知ab棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù),μ=0.2，電源的電動(dòng)勢(shì)E=10V、內(nèi)阻r=0.1Ω，導(dǎo)軌的電阻及ab棒的電阻均不計(jì)。要想ab棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，R應(yīng)在哪個(gè)范圍內(nèi)取值？(g取10m/s2),【正確解答】依據(jù)物體的平衡條件可得，ab棒恰不向右滑動(dòng)時(shí)：G-μmg-BI1L=0ab棒恰不向左滑動(dòng)時(shí)：G+μmg-BI2L=0依據(jù)閉合電路歐姆定律可得：I1=，I2=由以上各式代入數(shù)據(jù)可解得：R1=9.9Ω，R2=1.9Ω所以R的取值范圍為：1.9Ω≤R≤9.9Ω。答案：1.9Ω≤R≤9.9Ω,,物理思想方法——等效法在分析導(dǎo)線有效長(zhǎng)度中的應(yīng)用【案例示范】如圖，長(zhǎng)為2l的直導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)相等，夾角為60的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為(),,A.0B.0.5BIlC.BIlD.2BIl,,【解析】選C。安培力公式F=BIL，其中L為垂直放于磁場(chǎng)中導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，圖中的有效長(zhǎng)度為虛線所示，其長(zhǎng)度為l，所以通電導(dǎo)線受到的安培力F=BIl，選項(xiàng)C正確。,,【方法技巧】等效法在分析導(dǎo)線有效長(zhǎng)度中的思路當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)，彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L，等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度(如圖所示)；相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端。,,【類題訓(xùn)練】(2018衡水高二檢測(cè))如圖所示，一段導(dǎo)線abcd彎成半徑為R、圓心角為90的扇形形狀，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直。線段ab和cd的長(zhǎng)度均為流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。則導(dǎo)線abcd所受到的安培力為(),,A.方向沿紙面向上，大小為B.方向沿紙面向上，大小為C.方向沿紙面向下，大小為D.方向沿紙面向下，大小為,,【解析】選A。圖中扇形形狀導(dǎo)線的等效導(dǎo)線為圖中線L1，通過幾何關(guān)系可得等效導(dǎo)線的長(zhǎng)度L1=R，那么所受的安培力為：F=BIL1=BIR，由左手定則判斷其受力方向?yàn)檠丶埫嫦蛏?，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.如圖所示，由相同材料制成的半徑為r的圓形硬質(zhì)線圈放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)垂直。若通以圖示方向的電流，且已知從P端流入的總電流強(qiáng)度為I，則線圈受到的總磁場(chǎng)力的大小為()A.0B.BIrC.BIrD.2BIr,,【解析】選D。根據(jù)電流的串、并聯(lián)關(guān)系可知，流過每一個(gè)半圓的電流I′=I，每個(gè)半圓的有效長(zhǎng)度為2r，故每個(gè)半圓受到的安培力為F′=BI′2r=BIr，方向都向上，故受到的安培力為F=2F′=2BIr，選項(xiàng)D正確。,,2.如圖，一段導(dǎo)線段abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直。線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且∠abc=∠bcd=135。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段abcd所受到的磁場(chǎng)的作用力的合力為(),,A.方向沿紙面向上，大小為(+1)ILBB.方向沿紙面向上，大小為(-1)ILBC.方向沿紙面向下，大小為(+1)ILBD.方向沿紙面向下，大小為(-1)ILB,【解析】選A。導(dǎo)線段abcd的有效長(zhǎng)度為線段ad，由幾何知識(shí)知Lad=(+1)L，故導(dǎo)線段abcd所受磁場(chǎng)的作用力的合力大小F=ILadB=(+1)ILB，導(dǎo)線段有效長(zhǎng)度的電流方向?yàn)閍→d，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，故A項(xiàng)正確。,