高考物理一輪復習【知識 精講精研】：第一、二節(jié)+安培力及其應用

第一、二節(jié)

安培力及其應用第一章磁場

1.認識安培力磁場對電流的作用力稱為安培力麥克斯韋稱贊安培的工作是“科學上最光輝的成就之一，把安培譽“電學中的牛頓”2.安培力方向

【實驗探究】安培力F

的方向與電流I、磁感應強度B

的方向有什么有關系？2.安培力方向

【實驗探究】安培力F

的方向與電流I、磁感應強度B

的方向有什么有關系？2.安培力方向

【實驗探究】安培力F

的方向與電流I、磁感應強度B

的方向有什么有關系？“仙人指路”“萬箭穿心”“一指乾坤”③四指指向電流④拇指指向安培力①伸開左手②磁感線進入掌心

左手定則2.安培力方向

【例1—課本P7】“仙人指路”“萬箭穿心”“一指乾坤”③四指指向電流④拇指指向安培力①伸開左手②磁感線進入掌心

左手定則3.安培力大小

分解B分解L3.安培力大小【例2】

將長度為L、通有I電流的直導線放入一磁感應強度為B的勻強磁場中，電流與磁場的方向如圖所示。試求出下列各圖中導線所受安培力的大小和方向。0水平向右垂直紙面斜向外垂直導線斜向左上方2.安培力方向【例3】在圖中畫出通電導體棒ab所受的安培力的方向。立體圖需轉化為平面圖3.安培力大小【例4—三維設計P7】如圖所示，在傾角為α＝30°的斜面上，固定一寬l＝0.25m的平行金屬導軌，在導軌上端接入電源和滑動變阻器R。電源電動勢E＝12V，內阻r＝1Ω，一質量m＝20g的金屬棒ab與兩導軌垂直并接觸良好。整個裝置處于磁感應強度B＝0.80T、垂直于斜面向上的勻強磁場中(導軌與金屬棒的電阻不計)。金屬導軌是光滑的，g取10m/s2，要保持金屬棒在導軌上靜止，求：(1)金屬棒所受到的安培力大??；(2)通過導線的電流大小；(3)滑動變阻器R接入電路中的阻值。3.安培力大小【遷移發(fā)散】（1）保持其他條件不變，并且已知R＝23Ω，若裝置處于豎直向上的勻強磁場中，要使金屬棒在斜面導軌上保持靜止，則磁場的磁感應強度B的大小為多大？3.安培力大小【遷移發(fā)散】(2)保持[典例4]其他條件不變，并且已知R＝23Ω，若使金屬棒在斜面導軌上保持靜止且對斜面導軌的壓力恰好為0，則所加的磁場的磁感應強度B為多大？方向如何？3.安培力大小

【例5】如圖所示，水平導軌間距為L=0.5m，導軌電阻忽略不計；導體棒ab的質量m=1kg，電阻R0=0.9Ω，與導軌接觸良好；電源電動勢E=10V，內阻r=0.1Ω，電阻R=4Ω外加勻強磁場的磁感應強度B=5T，方向垂直于ab，與導軌平面夾角為α=53°；ab與導軌間的動摩擦因數為μ=0.5(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，定滑輪摩擦不計，線對ab的拉力為水平方向，重力加速度g=10m/s2，ab處于靜止狀態(tài)。已知sin53°=0.8，

cos53°=0.6。求:(1)通過ab的電流大小和方向；(2)ab受到的安培力大??；(3)重物重力G的取值范圍。3.安培力大小【規(guī)律探究】如圖所示，長度為2L的通電導線abc從中點b折成600，垂直放置于勻強磁場B中，電流I從a端流入b端流出，求：（1）通電導線abc在磁場中受到安培力的大小和方向？（2）若放置另一長度為L的通電導線，電流I也從a端流入b端流出，該通電導線在磁場中受到安培力的大小和方向？（3）由（1）和（2）可以總結出什么規(guī)律？3.安培力大小

安培力的大小：L是有效長度，相應的電流沿L由始端流向末端B是垂直于L的分量

或

L是垂直于B的分量3.安培力大小

【例5—2019全國卷高考真題】如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導體棒連接而成，固定于勻強磁場中，線框平面與磁感應強度方向垂直，線框頂點M、N與直流電源兩端相接，已如導體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為A．2F

B．1.5F

C．0.5F

D．0B4.安培力的應用——電流天平

電流天平常用于實驗室中測量兩平行通電導體之間的相互作用力和磁感應強度如圖所示是等臂電流天平的原理圖.在天平的右端掛一矩形線圈，設線圈匝數為n，底邊cd長L，放在待測勻強磁場中，使線圈平面與磁場垂直，磁場方向垂直于紙面向里.（1）圖示電流，使天平再次平衡：（2）反向電流，左盤加上質量為m的砝碼使天平再次平衡：解得：等臂電流天平原理圖4.安培力的應用——電流天平【例6—課本P29】如圖所示是一個測量磁場磁感應強度大小的實驗方案.整個裝置懸掛在彈簧測力計下，裝置下端有單匝線圈，線圈寬度L=0.1m，線框下邊處于一個待測勻強磁場中，磁場方向與線圈平面垂直.當線框接通直流電源，電流為2A時，發(fā)現彈簧測力計的示數為0.6N.保持電流大小不變，改變電流方向，彈簧測力計的示數變?yōu)?.8N.（1）不通電時，彈簧測力計的示數是多少?（2）待測磁場磁感應強度的大小是多少?（3）若線圈有5匝，其他條件不變，

磁場磁感應強度的大小是多少？4.安培力的應用——電磁炮

“左力右電”安培定則(右手螺旋定則):判斷電流的磁場方向左手定則:判斷電流在磁場中的受力方向電流大小點到導線線的距離主視圖俯視圖立體圖4.安培力的應用——電磁炮電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場產生的安培力來對金屬炮彈進行加速，使其達到打擊目標所需的動能，與傳統(tǒng)的火藥推動的大炮，電磁炮可大大提高彈丸的速度和射程。（1）軌道間所加磁場的方向？

（2）金屬桿CD所受安培力方向？電磁炮主要原理圖4.安培力的應用——電磁炮電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場產生的安培力來對金屬炮彈進行加速，使其達到打擊目標所需的動能，與傳統(tǒng)的火藥推動的大炮，電磁炮可大大提高彈丸的速度和射程。4.安培力的應用——電磁炮

【例6—課本P11】電磁炮是一種新式兵器，其主要原理如圖所示.某電磁炮能夠把m=2.2g的彈體（包括金屬桿CD的質量）加速到

v=10km/s.若軌道寬L=2m，長s=100m，通過的電流為I=10A，忽略軌道摩擦.（1）軌道間所加的勻強磁場的磁感應強度為多少?（2）電磁炮的最大功率為多少?為什么？4.安培力的應用——直流電動機

直流電動機內部結構示意圖4.安培力的應用——直流電動機1.當線圓位于如圖所示的四種狀態(tài)時，ab和cd所受安培力的情況如何?2.直流電動機的線圈是如何實觀連續(xù)不停地朝一個方向轉動的?慣性作用慣性作用換向器作用：電動機線圈每當躍過平衡位置（轉過1800）時就改變電流方向，確保線圈受到的安培力始終起到推動線圈往同一個方向持續(xù)轉動的效果。4.安培力的應用——磁電式電流表

磁電式電流表原理：在安培力作用下，線圈繞中心軸轉動.線圈的轉動導致驟旋彈簧被扭轉，產生一個阻礙線圈轉動的阻力，當安培力與螺旋彈簧阻力作用效果相當時，線圈停在某一位置，電表指針指示表盤相應刻線，進而得到相應電流的大小.可以證明，線圈的轉動角度與線圈中的電流成正比.磁電式電表磁電式電表內部結構示意圖均勻輻射分布的磁場5.安培力作用下導體的運動

左手定則:判斷電流在磁場中的受力方向主視圖俯視圖立體圖等效5.安培力作用下導體的運動在必修第三冊中我們知道，兩根通電直導線之間存在相互作用力.請根據安培定則和左手定則，解釋產生該現象的原因.同向電流相互吸引，反向電流相互排斥兩根平行通電直線的相互作用在必修第三冊中我們知道，兩根通電直導線之間存在相互作用力.請根據安培定則和左手定則，解釋產生該現象的原因.5.安培力作用下導體的運動

同向電流相互吸引，反向電流相互排斥FbaaFabbFbaFabbababa5.安培力作用下導體的運動【例7】用兩根細線把兩個完全相同的圓形導線環(huán)懸掛起來，讓兩者等高平行放置，如圖所示，當兩導線環(huán)中通入方向相反的電流I1、I2時，則有A．兩導線環(huán)相互吸引

B．兩導線環(huán)相互排斥C．兩導線環(huán)無相互作用力

D．兩導線環(huán)先吸引后排斥等效法環(huán)形電流→小磁針通電螺線管→條形磁鐵等效5.安培力作用下導體的運動【例8】如圖所示，把輕質導電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于線圈平面，當線圈內通入如圖方向的電流后，則線圈A．向左運動B．向右運動C．靜止不動D．無法確定電流元法分割為電流元————>安培力方向→整段導線合力方向→運動方向左手定則5.安培力作用下導體的運動

【例9】如圖所示，通電直導線ab平行于通電螺線管的軸線，放置在螺線管的上方，且通以由a到b的電流，在通電螺線管在導線所處區(qū)域的磁感線呈弧形。如果導線可在空中自由移動和轉動，試分析：（1）通電螺線管哪端接電源的正極？（2）導線的運動情況(從上往下看)是A．順時針轉動并靠近螺線管B．順時針轉動并遠離螺線管C．逆時針轉動并遠離螺線管D．逆時針轉動并靠近螺線管5.安培力作用下導體的運動

【例10】如圖所示，通電直導線ab平行于通電螺線管的軸線，放置在螺線管的上方，且通以由a到b的電流，在通電螺線管在導線所處區(qū)域的磁感線呈弧形。如果導線可在空中自由移動和轉動，試分析：（3）產生以上弧形磁感線的磁場源，還可能條形磁鐵、U形磁