資源簡介

(共43張PPT)
第一章　磁場對電流的作用
1.安培力
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核心素養：1.通過實驗認識安培力，會用左手定則判斷安培力的方向. 2.結合已學知 識，推導安培力的大小.
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研習任務一　認識安培力及其方向
合作　討論
如圖所示，取一段鋁箔條，把它折成天橋形狀，用膠紙粘牢兩端，將U形磁鐵橫 跨過“天橋”放置.由電池向鋁箔條供電，觀察“天橋”的變化；改變電流的方 向或調換磁鐵的磁極時，“天橋”有什么變化？嘗試用最簡單的語言歸納出安 培力方向的規律.
提示：電池上端為正極，下端為負極，“天橋”上的電流自右向左，我們會看到天橋 向上凸起；當改變電流方向或調換磁鐵的磁極時，我們會看到天橋向下凹陷.安培力 的方向垂直于磁場方向，也垂直于電流方向.我們可以用左手定則來判斷：伸開左 手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內，讓磁感線從掌心垂直 進入，使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是安培力的方向.
教材　認知
1. 安培力：磁場對 的作用力.
2. 安培力的方向：用左手定則判定.
3. 左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面 內；讓磁感線 ，并使四指指向 的方向，這時 所 指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向.
通電導線　
從掌心垂直進入　
電流　
拇指　
4. 安培力方向與磁場方向、電流方向的關系：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I所決定的 平面.
[理解]　安培力方向的特點
安培力的方向既垂直于電流方向，也垂直于磁場方向，即安培力的方向垂直于電流I 和磁場B所決定的平面.
（1）當電流方向與磁場方向垂直時，安培力方向、磁場方向、電流方向兩兩垂直， 應用左手定則時，磁感線垂直穿過掌心.
（2）當電流方向與磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直于電流方向，也垂 直于磁場方向，即垂直于電流和磁場所決定的平面.應用左手定則時，磁感線斜 著穿過掌心.
研習　經典
[典例1]　畫出圖中各通電導線所受安培力的方向（與紙面垂直的力只需用文字說 明）.
A B C D
E F
G H
答案：見解析
解析：根據左手定則判斷，具體如圖所示：
　 　
A　 B　 C D
　 　
E　 F. F垂直于紙面向外
　
G　 H. F垂直于紙面向外
名師點評
　　判斷安培力的方向時一定要明確磁場方向和電流方向，安培力的方向既垂直于電 流的方向，又垂直于磁場的方向，電流方向和磁場方向不一定垂直，所以磁場方向不 一定垂直穿過掌心，但四指一定要指向電流方向.
對應　訓練
　
C
A B
C D
　
解析：因I1 I2，則可不考慮四個邊上的直導線之間的相互作用；根據兩通電直導線 間的安培力作用滿足“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”，則正方形左右兩側 的直導線要受到中心直導線吸引的安培力，形成凹形，正方形上下兩邊的直導線要受 到中心直導線排斥的安培力，形成凸形，故發生形變后的形狀如圖C.
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研習任務二　安培力的大小
合作　討論
（1）在如圖所示的探究安培力大小的有關因素的實驗中，把導線垂直放入磁場（磁 感應強度為B）中，得出的安培力F與導線長度l、電流大小I有怎樣的關系？
提示：（1）導線長度越長、電流越大，導線所受的安培 力越大，滿足F＝BIl.
（2）當導線平行磁場方向放入時，它受到的安培力多大？
提示：（2）導線平行磁場放入時，它受到的安培力 為零.
（3）當導線和磁場方向的夾角為θ時，它受到的安培力多大？
提示：（3）當導線和磁場方向夾角為θ時，可以取磁感應 強度垂直電流方向的分量，B⊥＝Bsin θ，此時安培力F＝ BIlsin θ.如圖所示.
教材　認知
1. 安培力的大小： 于磁場B的方向放置的長為l的一段導線，當通過的電流為 I時，它所受的安培力F＝ .
2. 一般表達式：磁感應強度B的方向與 方向成θ角，通電導線所受的安培力
F＝IlBsin θ.
3. 公式F＝IlBsin θ中θ是B和I方向的夾角.
（1）當θ＝90°時，即B⊥I，sin θ＝1，公式變為F＝IlB.
（2）當θ＝0°時，即B∥I，F＝0.
垂直　
BIl　
電流　
4. 公式F＝IlBsin θ中l指的是導線在磁場中的“有效長度”.彎曲導線的有效長度l，等 于連接兩端點直線的長度（如圖所示）；相應的電流沿導線由始端流向末端.
推論：對任意形狀的閉合平面線圈，當線圈平面與磁場方向垂直時，線圈的有效長度 l＝0，故通電后線圈在勻強磁場中所受安培力的矢量和一定為零，如圖所示.
5. 對于多匝線圈求安培力應該乘以線圈匝數，F＝nBIlsin θ.
研習　經典
A. 0 B. BIl
C. 2BIl
C
解析：因bc段與磁場方向平行，則不受安培力；ab段與磁場方向垂直，則受到的安培 力為Fab＝BI簚2l＝2BIl，則該導線受到的安培力為2BIl.故選C.
名師點評
　　通電導線與磁場垂直時所受安培力F＝BIl，與磁場平行時不受力，整個導線所受 安培力等于各段導線所受安培力的矢量和.
對應　訓練
D
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課堂強研習 合作學習 精研重難
課時作業（一）
[基礎訓練]
A. 受到豎直向上的安培力
B. 受到豎直向下的安培力
C. 受到由南向北的安培力
D. 受到由西向東的安培力
解析：赤道上空的地磁場方向是由南向北的，電流方向由西向東，由左手定則判斷出 導線受到的安培力的方向是豎直向上的.
A
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A. a、b兩處的磁感應強度的大小不等，Ba＞Bb
B. a、b兩處的磁感應強度的大小不等，Ba＜Bb
C. 同一通電導線放在a處受力一定比放在b處受力大
D. 同一通電導線放在a處受力一定比放在b處受力小
解析：磁感線的疏密程度表示磁感應強度的大小，由a、b兩處磁感線的疏密程度可判 斷出Ba＞Bb，故A正確，B錯誤；安培力的大小跟該處的磁感應強度的大小B、電流大 小I、導線長度L和導線放置的方向與磁感應強度的方向的夾角有關，故C、D錯誤.
A
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A. 增加導體棒的質量
B. 更換成磁性較弱的磁鐵
C. 改變導體棒中的電流方向
D. 增大導體棒中的電流
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解析：分析導體棒受力有F安＝mgtan θ，增加導體棒的質量，θ減小，導體棒擺動幅度 減小，故A錯誤；將磁鐵更換成磁性較弱的磁鐵，磁感應強度減小，由F安＝BIL可知 安培力減小，導體棒擺動幅度減小，故B錯誤；改變導體棒中的電流方向，只會改變 安培力的方向，不會改變安培力的大小，故C錯誤；增大導體棒中的電流，安培力增 大，導體棒擺動幅度增大，故D正確.
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A. 磁場方向豎直向下
B. 磁場方向為水平向右
C. 電磁炮的加速度大小為4×105 m/s2
D. 磁感應強度的大小為100 T
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解析：回路中電流方向如題圖所示，則根據安培定則可知，磁場方向應豎直向上， A、B錯誤；由題意可知，最大速度v＝2 km/s，加速距離x＝10 m，由速度和位移關系 可知v2＝2ax，解得a＝2×105 m/s2，由牛頓第二定律可得BIL＝ma，解得B＝100 T，C 錯誤，D正確.
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A. 2F B. 1.5F C. 0.5F D. 0
B
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A. 兩線圈電流方向相同時，天平示數為正數
B. 兩線圈電流方向相反時，天平示數為負數
C. 線圈Ⅰ的匝數越少，天平越靈敏
D. 線圈Ⅱ的匝數越多，天平越靈敏
解析：當天平示數為負時，說明兩線圈相互吸引，兩線圈電流方向相同，當天平示數 為正時，說明兩線圈相互排斥，兩線圈電流方向相反，故A、B錯誤；由于線圈Ⅱ放在 天平托盤上，線圈Ⅱ受到線圈Ⅰ的作用力為F＝n2BI2L，所以當線圈Ⅱ的匝數越多，相同 情況下的力越大，則天平越靈敏，故C錯誤，D正確.
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A. 線框ac邊受到的安培力豎直向下
B. 線框bc邊受到的安培力水平向右
C. 線框ac邊受到的安培力豎直向上
D. 整個線框受到的安培力的合力為零
解析：根據安培定則，在豎直導線右側，磁感線垂直紙面向里，根據左手定則，線框 ac邊受到的安培力垂直ac邊向下，故A、C錯誤；線框bc邊受到的安培力水平向右， 故B正確；因為通電導線周圍的磁場隨著到導線的距離變遠而變小，因此線圈所受合 力水平向左，故D錯誤.
B
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[能力提升]
A. 保持靜止
B. 收縮
C. 變長
D. 不斷上下振動
解析：開關閉合后電路接通，電路中有電流；由金屬絲構成的螺線管同向電流互相吸 引，彈簧會收縮而變短；變短后電路斷開，彈簧恢復原狀，電路再次接通；依此規律 反復，彈簧上下振動.選項A、B、C錯誤，D正確.
D
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A. Fa＞Fb＞Fc B. Fa＝Fb＝Fc
C. Fb＜Fa＜Fc D. Fa＞Fb＝Fc
D
解析：設a、b兩棒的長度分別為La和Lb， c的直徑為d.由于導體棒都與勻強磁場垂 直，則a、b棒所受安培力的大小分別為：Fa＝BILa；Fb＝BILb＝BId；c棒所受安培力 與長度為d的直導體棒所受安培力的大小相等，則Fc＝BId.因為La＞d，則Fa＞Fb＝ Fc，D正確.
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A. 兩導線受到的安培力Fb＝1.25Fa
B. 導線所受的安培力可以用F＝ILB計算
C. 移走導線b前后，P點的磁感應強度方向改變
D. 在離兩導線所在的平面有一定距離的有限空間內，不存在磁感應 強度為零的位置
BCD
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解析：兩導線受到的安培力是相互作用力，所以大小相等，故A錯誤；因為導線所處 的磁場方向與導線互相垂直，所以導線所受的安培力可以用F＝BIL計算，故B正確； 根據右手螺旋定則，a、b中的電流在P點產生的磁感應強度方向相反，移走導線b前， b的電流較大，則P點磁場方向與導線b產生的磁場方向相同，垂直紙面向里，移走導 線b后，P點磁場方向與導線a產生的磁場方向相同，垂直紙面向外，故C正確；因直 線電流產生的磁場的磁感線是以直線電流為圓心的同心圓，故在離兩導線所在的平面 有一定距離的有限空間內，兩導線在任意點產生的磁場方向均不在同一條直線上，故 不存在磁感應強度為零的位置，故D正確.
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A. MN不受安培力
B. MN受到的安培力方向向左
C. AB轉動越快，MN受到的安培力越大
D. MN上相同長度導線受到的安培力大小相等
BC
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解析：AB繞O點沿順時針方向勻速轉動，形成的等效電流沿逆時針方向，等效電流形 成的磁場在MN處垂直紙面向里，根據左手定則可知，MN受到的安培力向左，故A錯 誤，B正確；AB轉動越快，等效電流越大，形成的磁場越強，MN所受安培力越大， 故C正確；由于磁場是非勻強磁場，因此MN上相同長度導線受到的安培力大小不 等，故D錯誤.故選BC.
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13. 粗細均勻的直導線ab的兩端懸掛在兩根相同的彈簧下邊，ab恰好處在水平位置 （如圖所示）.已知ab的質量為m＝10 g，長度l＝60 cm，沿水平方向與ab垂直的勻強 磁場的磁感應強度B＝0.4 T（取重力加速度g＝10 m/s2）.
（1）要使兩根彈簧能處在自然狀態，既不被拉長，也不被壓縮，ab中應沿什么方向、通過多大的電流；
答案：（1）由a到b　0.4 A　
解析：（1）只有當ab受到的安培力方向豎直向上且大小等于ab的重力時，兩根彈簧 才能處于自然狀態，根據左手定則可知，ab中的電流應由a到b，根據平衡條件有mg ＝BIl，代入數據解得I≈0.4 A.
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（2）當導線中有方向從a到b、大小為0.2 A的電流通過時，兩根彈簧均被拉長了Δx＝ 1 mm，求該彈簧的勁度系數.
答案：（2）26 N/m
解析：（2）當導線中通過由a到b的電流時，受到豎直向上的安培力作用，被拉長的兩根彈簧對ab有豎直向上的拉力，同時ab受豎直向下的重力，根據平衡條件有BI'l＋2kΔx＝mg，代入數據可得彈簧的勁度系數k＝26 N/m.
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