5.4探究安培力学案
5.4探究安培力(学)
5．4探究安培力安培力的方向1.基本知识(1)安培力： 在磁场中受的力．(2)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线 ，并使四指指向的方向，这时 的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．(3)安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F ⊥B ，F ⊥I ，即F 垂直于 所决定的平面． 2．思考判断(1)通电导线在磁场中一定受安培力作用．( )(2)当通电直导线垂直于磁场方向时，安培力的方向和磁场方向相同．( ) (3)当电流方向和磁场方向不垂直时，安培力方向与电流方向也不垂直．( ) 3．探究交流安培力的方向与通电导线方向、磁场的方向有什么关系？安培力的大小1.基本知识(1)因素：通电导体在磁场中受到的安培力的大小，跟 、 、 都成正比． (2)公式：①F ＝ ②成立条件： 与 垂直．如果电流方向与磁场方向夹角为θ，则表达式为：F ＝ ，当导体中电流的方向与磁场方向平行时，θ＝0，此时安培力 .2．思考判断(1)当电流天平平衡时，安培力的大小等于钩码的重力．( )(2)使用电流天平，运用控制变量法可以证明安培力的大小由电流I 、磁感应强度B 两个因素决定．( ) (3)导体中的电流不受安培力的作用，说明了磁感应强度一定为零．( ) 3．探究交流如图5－4－1，当通电导线与磁感线不垂直时，可用左手定则判断安培力的方向吗？若电流与磁感线成θ角，则安培力大小为多少？安培力的方向和左手定则的应用【问题导思】1．安培力的方向由什么因素决定？ 2．磁场方向是否要和电流方向一定垂直？1．安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向．即安培力的方向垂直于电流跟磁场决定的平面，所以判断安培力的方向时，首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，再根据左手定则判断安培力的具体方向．2．电流方向和磁场方向间没有因果关系，这两个方向的关系是不确定的．这两个方向共同决定了安培力的方向，所以，已知电流方向和磁场方向时，安培力的方向是唯一确定的，但已知安培力和磁场方向时，电流方向不确定．3．与磁场力相比，电场力是纵向力，其方向总是与电场方向平行，而磁场力是横向力，其方向总是与磁场方向垂直．(2012·福州三中高二检测)一个可以自由运动的线圈L 1和一个固定的线圈L 2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合．当两线圈通以如图5－4－2所示的电流时，从左向右看，则线圈L 1将( )A ．不动B ．顺时针转动C ．逆时针转动D ．向纸面内平动1．一根容易形变的弹性导线，两端固定，导线中通有电流，方向如下图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是( )图5－4－1图5－4－2【备选例题】(教师用书独具)如图教5－4－2所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离．其中AB 固定，CD 能自由活动，当直线电流按图示方向通入两条导线时，导线CD 将(从纸外向纸内看)( )A ．顺时针方向转动同时靠近导线AB B ．逆时针方向转动同时离开导线ABC ．顺时针方向转动同时离开导线ABD ．逆时针方向转动同时靠近导线AB安培力大小的计算【问题导思】1．公式F ＝BIL 成立的条件是什么？2．如何计算磁场中弯曲导线所受安培力的大小？ 1．计算方法(1)当B 与I 垂直时，F ＝BIL . (2)当B 与I 成θ角时，F ＝BIL sin θ. (3)当B 与I 平行时，F ＝0. 2．应用公式时应注意(1)L 为有效直长度．若导线是弯曲的，此时公式F ＝BIL sin θ中的L 并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效直长度”，它等于在磁场中连接导线两端点直线的长度(如图5－4－3所示)．相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端．(2)B 为匀强磁场．安培力公式一般用于匀强磁场．在非匀强磁场中很短的导体也可使用，此时B 的大小和方向与导体所在处B 的大小和方向相同．若在非匀强磁场中，导体较长，可将导体分成若干小段，求出各段受的磁场力，然后求合力．1．公式F ＝ILB sin θ中θ是B 和I 方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析．图5－4－3图教5－4－22．公式F ＝IBL sin θ中的L sin θ也可以理解为L 在垂直于磁场方向的“有效长度”． 3．用公式计算安培力适用于电流处于匀强磁场中．(2009·全国高考)如图5－4－4，一段导线abcd 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab 、bc 和cd 的长度均为L ，且∠abc ＝∠bcd ＝135°.流经导线的电流为I ，方向如图中箭头所示．导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力( )A ．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILB B ．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC ．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD ．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB2．(2012·龙岩一中高二检测)如图5－4－5所示，长为2l 的直导线折成边长相等，夹角为60°的V 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B ，当在该导线中通以电流强度为I 的电流时，该V 形通电导线受到的安培力大小为( )A ．0B ．0.5BIlC ．BIlD ．2BIl综合解题方略——安培力作用下物体的平衡质量为m ＝0.02 kg 的通电细杆ab 置于倾角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d ＝0.2m ，杆ab 与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，磁感应强度B ＝2 T 的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图5－4－6所示．现调节滑动变阻器的触头，试求为使杆ab 静止不动，通过ab 杆的电流范围为多少．(杆ab 中电流方向为a 到b ，g 取10 m/s 2)规律总结：图5－4－5图5－4－4图5－4－61．必须先将立体图转换为平面图，然后对物体进行受力分析，要注意安培力方向的确定，最后根据平衡条件或物体的运动状态列出方程．2．注意摩擦力可能有不同的方向，因而求解结果是一个范围．1．关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是( ) A ．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的B ．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直C ．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直D ．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直 2．(2012·三明一中高二检测)如图5－4－7所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O 是转动轴，A 是绝缘手柄，C 是闸刀卡口，M 、N 接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B ＝1 T 的匀强磁场中，CO 间距离为10 cm ，当磁场力为0.2 N 时，闸刀开关会自动跳开．则要使闸刀开关能跳开，CO 中通过的电流的大小和方向为( )A ．电流方向C →OB ．电流方向O →C C ．电流大小为1 AD ．电流大小为0.5 A3．如图所示各图中，表示磁场方向、电流方向及导线受力方向的图示正确的是()4．一根长为0.2 m 电流为2 A 的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T 的匀强磁场中，受到安培力的大小可能是( )A ．0.4 NB ．0.2 NC ．0.1 ND ．05．将长度为20 cm 、通有0.1 A 电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图5－4－8所图5－4－7示，已知磁感应强度为1 T ，试求出各图中导线所受安培力的大小和方向．【备选习题】(教师用书独具)如图教5－4－3所示，在光滑的水平面上放一半径为R 的导体环，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直环面向里，当环中通有恒定电流I 时，求导体环截面的张力大小．1．在赤道上空，有一条沿东西方向水平架设的导线，当导线中的自由电子自西向东沿导线做定向移动时，导线受到地磁场的作用力的方向为( )A ．向北B ．向南C ．向上D ．向下 2．下列说法正确的是( )A ．放在匀强磁场中的通电导线一定受到恒定的磁场力作用B ．沿磁感线方向，磁场逐渐减弱C ．磁场的方向就是通电导线所受磁场力的方向D ．安培力的方向一定垂直磁感应强度和直导线所决定的平面3．如图5－4－9所示，一长直导线穿过载有恒定电流的金属圆环的中心且垂直于环所在的平面，导线和环中的电流方向如图所示，则圆环受到的磁场力为( )A ．沿环半径向外B ．沿环半径向里C ．水平向左D ．等于零4．(2012·海南农垦中学检测)如图5－4－10所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流，线圈将会( ) A ．纵向收缩，径向膨胀 B ．纵向伸长，径向膨胀 C ．纵向伸长，径向收缩图教5－4－3图5－4－8乙甲丙图5－4－9图5－4－10D ．纵向收缩，径向收缩5．通电矩形线框abcd 与长直通电导线MN 在同一平面内，如图5－4－11所示，ab 边与MN 平行．关于MN 的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是( )A ．线框有两条边所受的安培力方向相同B ．线框有两条边所受的安培力大小相等C ．线框所受的安培力的合力方向向左D ．线框所受的安培力的合力方向向右6．如图5－4－12所示，一根有质量的金属棒MN ，两端用细软导线连接后悬于a 、b 两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M 流向N ，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以( )A ．适当减小磁感应强度B ．使磁场反向C ．适当增大电流D ．使电流反向7．如图5－4－13所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则( )A ．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是北极B ．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是北极C ．无论如何台秤的示数都不可能变化D ．以上说法都不正确8．如图5－4－14所示，通电细杆ab 质量为m ，置于倾角为θ的导轨上，导轨和杆间不光滑，有电流时，杆静止在导轨上，下图是四个俯视图，标出了四种匀强磁场的方向，其中摩擦力可能为零的是()9．将长为1 m 的导线ac 从中点b 折成如图5－4－15所示的形状，放入B ＝0.08 T 的匀强磁场中，abc 平面与磁场垂直．若在导线abc 中通入25 A 的直流电，则整个导线所受安培力大小为________N.图5－4－15图5－4－11图5－4－13 图5－4－12图5－4－1410．1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到10 km/s 的电磁炮(常规炮弹的速度约为2 km/s)．如图5－4－16所示，若轨道宽为2 m ，长为100 m ，通过的电流为10 A ，试问轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场的最大功率有多大(轨道摩擦不计)?11．质量为m 的导体棒MN 静止于宽度为L 的水平轨道上，通过MN 的电流为I ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图5－4－17所示，求棒MN 所受的支持力和摩擦力．12．(2013·福建师大附中高二期末)如图5－4－18所示，挂在天平底部的矩形线圈abcd 的一部分悬在匀强磁场中，当给矩形线圈通入如图所示的电流I 时，调节两盘中的砝码，使天平平衡．然后使电流I 反向，这时要在天平的左盘上加质量为2×10－2 kg 的砝码，才能使天平重新平衡．求磁场对bc 边作用力的大小．若已知矩形线圈共10匝，通入的电流I ＝0.1 A ，bc 边长度为10 cm ，求该磁场的磁感应强度．(g 取10 m/s 2)图5－4－17图5－4－16图5－4－18。
2020高中物理 第5章 磁场与回旋加速器 5.4 探究安培力学案 沪科版选修3-1
5.4 探究安培力[知识梳理]一、安培力的方向1．安培力磁场对电流的作用力称为安培力．2．左手定则伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，且都跟手掌在同一个平面内；让磁感线穿入手心，使四指指向电流方向，则大拇指所指的方向就是安培力的方向．3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系F⊥B，F⊥I，即F垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面．二、安培力的大小1．因素通电导体在磁场中受到的安培力的大小，跟导体的长度L、导体中的电流I、磁感应强度B都成正比．2．计算公式(1)当电流方向与磁场方向垂直时，F＝BIL.(2)当电流方向与磁场方向夹角为θ时，F＝BIL sin_θ.(3)当电流方向与磁场方向平行时，F＝0.[基础自测]1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．)(1)通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用．(×)(2)通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直．(√)(3)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向．(√)(4)安培力的大小由电流强度、磁感应强度两个因素决定．(×)(5)将长度为L、电流强度为I的导体放入磁感应强度为B的磁场中，导体所受安培力的大小一定是F＝BIL.(×)(6)通电导线放入磁场中不受安培力的作用，则通电导线一定和磁场方向平行．(√)【提示】(1)×通电直导线与磁场方向平行时，不受安培力．(4)×安培力的大小还跟导体长度有关．(5)×只有在电流方向与磁场方向垂直时才有F＝BIL.2．一根容易形变的弹性导线，两端固定，导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是( )D[A图中I与B平行应不受安培力，故A错误，由左手定则知B、C错误，D正确．]3.如图541所示，长为2L的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为( )【导学号：69682264】图541A．0 B．0.5BILC．BIL D．2BILC[V形通电导线的等效长度为L，故安培力的大小为BIL，C正确．][合作探究·攻重难]1(1)安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，但B与I不一定垂直．(2)已知I、B的方向，可唯一确定F的方向；已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向；已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能唯一确定．2．判断导体在磁场中运动情况的五种常用方法12线圈通以如图542所示的电流时，从左向右看，线圈L 1将( )图542A ．不动B ．顺时针转动C ．逆时针转动D ．向纸面内平动思路点拨：①可采用等效法，将L 1等效为小磁针，确定L 2产生的磁场后判断L 1受力运动情况． ②可采用结论法，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．B [方法一：等效分析法．把线圈L 1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流L 2的中心，通电后，小磁针的N 极应指向该环形电流L 2的磁场方向，由安培定则知L 2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L 1等效成小磁针，其N 极应由纸里转为向上，所以从左向右看顺时针转动．方法二：利用结论法．环形电流L 1、L 2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得L 1的转动方向应是：从左向右看顺时针转动．]安培定则与左手定则的三点区别(1)用途不同：安培定则用于判断电流的磁场方向，即用于电生磁的情况，左手定则用于判断电流在磁场中的受力，即用于电流受力的情况．(2)所用手不同：安培定则用右手，左手定则用左手． (3)手型不同：安培定则四指弯曲，左手定则手掌伸直．[针对训练]1．(多选)如图所示，F是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是( )AD[由左手定则可判断，选项B中安培力的方向向左，选项C中安培力的方向向下；选项A、D中安培力的方向如题图所示，选项A、D是正确的．]2.通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图543所示．下列哪种情况将会发生( )【导学号：69682265】图543A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动C．L2绕轴O按顺时针方向转动D．L2绕轴O按逆时针方向转动D[由右手螺旋定则可知导线L1的上方的磁场的方向为垂直纸面向外，且离导线L1的距离越远的地方，磁场越弱，导线L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于O点的下方磁场较强，则安培力较大，因此L2绕轴O按逆时针方向转动，D选项正确．]1．F＝BIL L为有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端，如图544所示．图5442．同样情况下，通电导线与磁场方向垂直时，它所受的安培力最大；导线与磁场方向平行时，它不受安培力；导线与磁场方向斜交时，它所受的安培力介于0和最大值之间．3．在非匀强磁场中，只要通电直导线L所在位置的各点B矢量相等(包括大小和方向)，则导线所受安培力也能用上述公式计算．4．当电流同时受到几个安培力时，则电流所受的安培力为这几个安培力的矢量和．在倾角θ＝30°的斜面上，固定一金属框架，宽L ＝0.25 m ，接入电动势E ＝12 V 、内阻不计的电源．在框架上放有一根水平的、质量m ＝0.2 kg 的金属棒ab ，它与框架的动摩擦因数为μ＝36，整个装置放在磁感应强度B ＝0.8 T 的垂直框面向上的匀强磁场中(如图545所示)．当调节滑动变阻器R 的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，框架与棒的电阻不计，g＝10 m/s 2)图545思路点拨：①将立体图转换为平面图． ②判断安培力的方向，对导体棒受力分析． ③根据平衡条件求解．【解析】 金属棒静止在框架上时，摩擦力的方向可能沿框面向上，也可能沿框面向下，须分两种情况考虑． 当滑动变阻器R 取值较大时，I 较小，安培力F 较小，在金属棒的重力分力mg sin θ作用下，棒有沿框架下滑趋势，框架对金属棒的摩擦力沿框面向上(如图甲所示)．金属棒刚好不下滑时满足平衡条件B ERL ＋μmg cos θ－mg sinθ＝0得R ＝BELmgθ－μcos θ＝0.8×12×0.250.2×10×⎝⎛⎭⎪⎫0.5－36×32 Ω＝4.8 Ω当滑动变阻器R 取值较小时，I 较大，安培力F 较大，会使金属棒产生沿框面上滑的趋势．因此，框架对金属棒的摩擦力沿框面向下(如图乙所示)．金属棒刚好不上滑时满足平衡条件B ERL －μmg cos θ－mg sin θ＝0 得R ＝BELmgθ＋μcos θ＝1.6 Ω所以滑动变阻器R 的取值范围应为1.6 Ω≤R ≤4.8 Ω. 【答案】 1.6 Ω≤R ≤4.8 Ω求解安培力问题的四个步骤(1)选定研究对象：一般为磁场中的通电导线．(2)变三维为二维：方法是沿着或逆着电流方向观察，将一段有长度的导线看成一个没有长度的圆圈，圈内画“×”为顺着电流方向观察，圈内画“·”表示逆着电流方向观察．(3)画出平面受力分析图：其中安培力的方向切忌跟着感觉走，要用左手定则来判断，注意F安⊥B、F安⊥I.(4)根据力的平衡条件或牛顿第二定律列方程式进行求解．[针对训练]3.如图546，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( )【导学号：69682266】图546A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILBA[导线段abcd的有效长度为线段ad，由几何知识知L ad＝(2＋1)L，故线段abcd所受的合力大小F＝IL ad B ＝(2＋1)ILB，导线有效长度的电流方向为a→d，据左手定则可以确定导线所受合力方向竖直向上，故A项正确．]4.如图547所示，光滑导轨与水平面成θ角，导轨宽为L.匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长也为L，质量为m，水平放在导轨上．当回路总电流为I时，金属杆恰好能静止．求竖直向上的磁感应强度B的大小．图547【解析】磁场方向竖直向上，杆受力如图所示：金属杆的安培力F＝ILB由平衡条件可得F cos θ＝mg sin θ解得B ＝mg tan θIL . 【答案】mg tan θIL[当 堂 达 标·固 双 基]1．如图所示各图中，表示磁场方向、电流方向及导线受力方向的图示正确的是( )A [由左手定则知，A 正确，B ，C 错误．在D 图中，B 与I 平行，导线所受安培力为零．]2．(多选)一根长为0.2 m 电流为2 A 的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T 的匀强磁场中，受到安培力的大小可能是( )A ．0.4 NB ．0.2 NC ．0.1 ND ．0BCD [当磁感应强度B 与通电电流I 方向垂直时，安培力有最大值为F ＝BIL ＝0.5×2×0.2 N＝0.2 N ；当两方向平行时，安培力有最小值为0.随着二者方向夹角的不同，磁场力大小可能在0与0.2 N 之间取值．]3．如图548所示，电磁炮由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成．当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场B 方向的是( )【导学号：69682267】图548B [要使电磁炮弹加速，则炮弹应受向右的安培力．由左手定则可知：磁场方向应为垂直纸面向外．B 正确．] 4.如图549所示，在磁感应强度B ＝1 T 的匀强磁场中，用两根细线悬挂一长为10 cm ，质量为0.05 kg 的金属导线．今在金属导线中通以恒定电流．(g 取10 m/s 2)图549(1)若要使悬线受的拉力为零，求金属导线中电流的大小和电流的方向．(2)若每根细线所受的拉力为0.1 N，求金属导线中电流强度的大小．【解析】(1)悬线拉力为零时，AB受向上的安培力，大小等于重力，即mg＝BI1L，所以I1＝0.51×0.1A＝5 A由左手定则得方向由A指向B.(2)当每根细线受拉力为0.1 N时，由导线受力平衡得：mg－0.1×2 N＝BI2L得I2＝3 A.【答案】(1)5 A 方向由A指向B(2)3 A。
5.4探究安培力
【精讲精析】 要求直杆MN垂直纸面向外运 动，把直杆所在处的磁场方向和直杆中电流画 出来，得A、B正确．若使a、c两端(或b、d两 端)的电势相对于另一端b、d(或a、c)的电势的 高低做同步变化，线圈磁场与电流方向的关系 跟上述两种情况一样，故D也正确． 【答案】 ABD 【规律总结】 安培定则、左手定则往往同时 应用．应特别注意，安培定则是判断电流的磁 场方向，又称右手螺旋定则，而左手定则是用 左手判断电流的受力情况的．
2、安培力的大小
（1） 在匀强磁场中，在通电直导线与 磁场方向垂直的情况下，导线所受安培 力F的大小跟磁感应强度B、电流I和导线 的长度L都成正比。
即： F=KBIL
在SI制中，K=1，上式可表示为
F=BIL (B I L三者为两两垂直) （2）平行时：F＝0
(3).问题:若既不平行也不垂直呢?
左手定则： 伸开左手,使拇指与其余四 个手指垂直,并且都与手掌 在同一平面内;让磁感线从 掌心进入,并使四指指向电 流的方向，这时拇指所指 的方向就是通电导线在磁 场中所受安培力的方向.
第三节 探究安培力
【例题1】画出图中第三者的方向。
【答案】由左手定则作答。 × F
F
F F
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
变式训练2 在地球赤道上空，沿东西方向水平放 置一根通以由西向东的直线电流，则此导线( ) A．受到竖直向上的安培力 B．受到竖直向下的安培力 C．受到由南向北的安培力 D．受到由西向东的安培力 解析：选A.地球赤道上空的磁场方向由南向北与 地面方向平行，由左手定则可判断导线受到竖直 向上的安培力．
图3－2－4
mg sin α A．B＝ ，方向垂直斜面向上 IL mg sinα B．B＝ ，方向垂直斜面向下 IL mg cosα C．B＝ ，方向垂直斜面向下 IL mg cosα D．B＝ ，方向垂直斜面向上 IL 解析： A.由左手定则可知， 选 要使棒受力平衡， 磁场方向应为垂直斜面向上， 对棒由平衡条件可
高中物理第5章磁场与回旋加速器5.4探究安培力学案沪科版选修3-1(2021年整理)
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本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为2018-2019学年高中物理第5章磁场与回旋加速器5.4 探究安培力学案沪科版选修3-1的全部内容。
5。
4 探究安培力学习目标知识脉络1．知道什么是安培力．(重点）2．知道左手定则的内容，学会用左手定则判断安培力的方向．（重点）3．掌握用安培力公式F＝BIL解答有关问题，通过安培力公式的应用，培养空间想象能力．（重点、难点)[知识梳理］一、安培力的方向1．安培力磁场对电流的作用力称为安培力．2．左手定则伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，且都跟手掌在同一个平面内；让磁感线穿入手心，使四指指向电流方向，则大拇指所指的方向就是安培力的方向．3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系F⊥B,F⊥I,即F垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面．二、安培力的大小1．因素通电导体在磁场中受到的安培力的大小，跟导体的长度L、导体中的电流I、磁感应强度B 都成正比．2．计算公式(1）当电流方向与磁场方向垂直时，F＝BIL.(2）当电流方向与磁场方向夹角为θ时，F＝BIL sin_θ.（3)当电流方向与磁场方向平行时，F＝0。
［基础自测］1．思考判断（正确的打“√"，错误的打“×”．)（1)通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用．(×)（2)通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直．(√）（3）应用左手定则时，四指指向电流方向,拇指指向安培力方向．(√)(4)安培力的大小由电流强度、磁感应强度两个因素决定．（×）(5)将长度为L、电流强度为I的导体放入磁感应强度为B的磁场中，导体所受安培力的大小一定是F＝BIL。
5.4探究安培力
课时计划（3）左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线 从掌心进入，使四指指向电流的方向 ，这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
思考与讨论：上述实验结果与左手则得到的结论是否一致？提示：一致2、实验探究2、安培力的大小（1）实验探究过程：a 、提出问题：安培力F 的大小与电流I 、导线长度L 、磁感应强度B 的定量关系？b 、制定计划、设计实验思考与讨论1：怎样控制和改变E 形导线中电流的大小？如何改变磁场中受力的通电导线的长度？用怎样的电路来控制和改变螺线管中磁感应强度B 的大小？如何显示安培力的大小？提示：①将E 形电路连接电源、滑动变阻器、电流表。
通过移动滑动变阻器改变E 形电流的大小，通过电流表显示电流的大小②通过拨动E 形导线的转换开关，选择导线的有效长度。
③将螺线管连接电源、滑动变阻器、电流表。
通过移动滑动变阻器改变螺线管电流的大小，通过电流表显示电流的大小，利用电流表的示值可表示螺线管中的磁感应强度的大小，因为螺线管I B 。
④通过挂钩处钩码的质量，计算其重力值，根据等臂杠杆平衡条件得安培力为F=G 。
思考与讨论2、：怎样设计实验电路？提示：将电流天平的左侧接线柱与左侧电源、电流表、滑动变阻器、开关串联；右侧接线柱与右侧电源、电流表、滑动变阻器、开关串联； 思考与讨论3：采用什么实验方法？实验步骤如何？利用控制变量 法进行实验，实验步骤如下：①保持导线的长度L 和螺线管中的磁感应强度B 不变，改变通电导线的电流，分别记录导线电流I 对应的安培力F 的大小，判断安培力F 与导线电流I 的关系。
②保持导线的长度L 和通电导线的电流I 不变，改变螺线管中的磁感应强度B ，分别记录磁感应强度B 对应的安培力F 的大小，判断安培力F 与磁感应强度B 的关系。
③保持螺线管中的磁感应强度B 和通电导线的电流I 不变，改变导线的长度L ，分别记录导线的长度对应的安培力F 的大小，判断安培力F 与导线的长度的关系。
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编号：22 课题： 5.4探究安培力
主编：史胜波审稿：丁义浩时间：12.5 *实授课时： 2 班级：学生：组别：组评：师评：
向外
探
究
体验归纳：
通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可用来判断：
实验与探究二：安培力的大小(导线与磁场方向垂直)
探究实验：影响安培力大小的因素
猜想：安培力的大小和哪些因素有关呢？
探究安培力的大小的方法：
问题1、如何改变通电导体的电流大小？
问题2、如何改变通电导体的长度？
问题3、如何改变磁场的磁感应强度？
一、与电流大小的关系
汉滨区恒口高级中学高二物理（选修3-1）学案
探究五：只在安培力作用下，导体运动情况的判断。
思考并回答3：在蹄形磁铁的上方用橡皮绳悬挂一根通电直导线CD，
自我检测
1．画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向
2．通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，
电流方向如图所示，ab边与MN平行。
关于MN的磁场对线框的作
用，下列叙述中正确的是（）
A．线框有两条边所受的安培力方向相同
B．线框有两条边所受的安培力大小相同
C．线框所受安培力的合力朝左D．cd边所受安培力对ab边力矩不为零3．在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，一段长为0.5m的通电导体在外力作用下做匀速直线运动，设通过导体的电流为4A，运动速度是0.6m／s，
电流方向、速度方向、磁场方向两两相互垂直，则移动这段
导线所需要的功率是________W.
4．质量为m ，长为L的的金属棒ab用两根细金属丝悬挂在
θ
B
Ｂ
θ
B
Ｃ
θ
B
Ａ
θ
B
Ｄ
E F G H
第15题
C D。