新教材2023年秋高中物理第1章安培力與洛倫茲力1.磁吃通電導(dǎo)線的作用力學(xué)生用書(shū)無(wú)答案新人教版選擇性必修第二冊(cè)

1．磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力1．通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)安培力的方向及大小，了解安培力在生產(chǎn)生活中的運(yùn)用，會(huì)用左手定則判斷安培力的方向。2．經(jīng)歷得出安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流三者方向關(guān)系的過(guò)程，體會(huì)歸納推理的方法。經(jīng)歷一般情況下安培力表達(dá)式的得出過(guò)程，體會(huì)矢量分析的方法。3．觀察磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，知道磁電式電流表的工作原理，體會(huì)物理知識(shí)與科學(xué)技術(shù)的關(guān)系。安培力的方向1．安培力：通電導(dǎo)線在____________中受到的力。2．探究安培力的方向與哪些因素有關(guān)(1)磁場(chǎng)方向。(2)電流方向。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：安培力的方向與電流方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都____________。3．左手定則：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心____________進(jìn)入，并使四指指向___________________，這時(shí)拇指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。利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。問(wèn)題1上下交換磁極的位置以改變磁場(chǎng)方向，細(xì)銅桿受力的方向是否改變？問(wèn)題2改變細(xì)銅桿中電流的方向，細(xì)銅桿受力的方向是否改變？問(wèn)題3仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明安培力的方向與磁場(chǎng)方向、電流方向有怎樣的關(guān)系？1．安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I的關(guān)系(1)已知I、B的方向，可唯一確定F的方向。(2)已知F、B的方向，且導(dǎo)線的位置確定時(shí)，可唯一確定I的方向。(3)已知F、I的方向時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不能唯一確定。2．安培定則(右手螺旋定則)與左手定則的區(qū)別安培定則(右手螺旋定則)左手定則用途判斷電流的磁場(chǎng)方向判斷電流在磁場(chǎng)中的受力方向適用對(duì)象直線電流環(huán)形電流或通電螺線管電流在磁場(chǎng)中應(yīng)用方法拇指指向電流的方向四指彎曲的方向表示電流的環(huán)繞方向磁感線垂直穿過(guò)手掌心，四指指向電流的方向結(jié)果四指彎曲的方向表示磁感線的方向拇指指向軸線上磁感線的方向拇指指向電流受到的安培力的方向3．兩平行通電直導(dǎo)線的相互作用規(guī)律：同向電流互相吸引，反向電流互相排斥。【典例1】(2022·陜西漢濱期中)下列圖中，電流I的方向、磁場(chǎng)B的方向和磁場(chǎng)對(duì)電流作用力F的方向的關(guān)系錯(cuò)誤的是()ABCD[聽(tīng)課記錄](méi)判斷安培力方向常見(jiàn)的兩類問(wèn)題[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．在赤道上空，水平放置一根通以由西向東方向的電流的直導(dǎo)線，則此導(dǎo)線()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安培力的大小1．表達(dá)式：當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I垂直時(shí)，__________。2．一般表達(dá)式：當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與電流I的方向成θ角時(shí)，____________。當(dāng)通電導(dǎo)線中的電流方向與磁場(chǎng)方向既不平行也不垂直時(shí)，將磁場(chǎng)方向分解成沿電流方向與垂直于電流方向。問(wèn)題1在如圖甲所示的探究影響安培力大小的有關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)中，把導(dǎo)線垂直放入磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B)中，得出的安培力F與導(dǎo)線長(zhǎng)度l、電流大小I有怎樣的關(guān)系？問(wèn)題2當(dāng)導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放入時(shí)，它受到的安培力多大？問(wèn)題3如圖乙，當(dāng)導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角為θ時(shí)，它受到的安培力多大？1．公式適用條件：F＝BIlsinθ適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)；在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，公式F＝IlBsinθ僅適用于很短的通電導(dǎo)線(我們把這樣的直線電流稱為直線電流元)。2．對(duì)導(dǎo)線長(zhǎng)度的理解(1)對(duì)于求彎曲導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受安培力時(shí)，l為有效長(zhǎng)度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿l由始端流向末端，如圖所示。(2)如圖所示，對(duì)任意形狀的閉合平面線圈，當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，線圈的等效長(zhǎng)度l＝0，故通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受安培力的矢量和一定為零。3．安培力的大?。和瑯忧闆r下，通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它所受的安培力最大；導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，它不受安培力；導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向斜交時(shí)，它所受的安培力介于0和最大值之間。4．安培力的疊加：當(dāng)電流同時(shí)受到幾個(gè)安培力時(shí)，則電流所受的安培力為這幾個(gè)安培力的矢量和?！镜淅?】(2022·湖北高二階段練習(xí))如圖所示，由4根相同導(dǎo)體棒連接而成的正方形線框固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，頂點(diǎn)A、B與直流電源兩端相接，已知導(dǎo)體棒AB受到的安培力大小為F，則線框受到的安培力的合力大小為()A．4FB．2FC．43FD．1[思路點(diǎn)撥](1)線框受到的安培力的合力是指AB段、BC段、CD段和DA段所受安培力的合力。(2)AB段與其他各段的電流不相等，應(yīng)根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)分析。[聽(tīng)課記錄](méi)[跟進(jìn)訓(xùn)練]2．(2022·廣東深圳中學(xué)高二期末)如圖所示，紙面內(nèi)A、B兩點(diǎn)之間連接有四段導(dǎo)線：ACB、ADB、AEB、AFB，四段導(dǎo)線的粗細(xì)相同、材料相同；勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里?，F(xiàn)給A、B兩端加上恒定電壓，則下列說(shuō)法正確的是()A．四段導(dǎo)線受到的安培力的方向不同B．四段導(dǎo)線受到的安培力的大小相等C．ADB段受到的安培力最大D．AEB段受到的安培力最小磁電式電流表1．磁電式電流表的構(gòu)造特點(diǎn)(1)構(gòu)造：磁鐵、線圈、螺旋彈簧、指針、極靴。(如圖甲所示)(2)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____________方向均勻分布，使線圈平面都與磁感線____________，使表盤(pán)刻度____________。(如圖乙所示)2．原理(1)通電線圈在磁場(chǎng)中受__________________作用發(fā)生____________。螺旋彈簧變形，以____________線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)電流越大，安培力就越大，線圈偏轉(zhuǎn)的____________也越大，所以根據(jù)線圈偏轉(zhuǎn)角度的____________，可以確定被測(cè)電流的____________；根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的____________，可以知道被測(cè)電流的方向。3．優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，可以測(cè)出____________的電流；缺點(diǎn)是線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流很弱。如果要用它測(cè)量較大的電流值，就要根據(jù)在必修第三冊(cè)中學(xué)到的方法擴(kuò)大其量程。磁電式電流表中磁場(chǎng)分布如圖所示，結(jié)合安培力大小的決定因素，思考磁場(chǎng)分布的特點(diǎn)。問(wèn)題1這樣的磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)嗎？問(wèn)題2以鐵芯為中心的圓周上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B有什么特點(diǎn)？問(wèn)題3表盤(pán)的刻度是均勻的嗎？為什么？1．磁電式電流表的磁場(chǎng)分布特點(diǎn)電流表中磁鐵與鐵芯之間的磁場(chǎng)是均勻輻向分布的。所有磁感線的延長(zhǎng)線都通過(guò)鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，線圈平面與磁感線之間的夾角都是零。該磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，但在以鐵芯為中心的某一圓周上，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小都相等。2．磁電式電流表的靈敏度(1)電流表的靈敏度：是指在通入相同電流的情況下，指針偏轉(zhuǎn)角度的大小，偏角越大，靈敏度越高。(2)提高靈敏度的方法：如果要提高磁電式電流表的靈敏度，就要使在相同電流下導(dǎo)線所受的安培力增大，可通過(guò)增加線圈的匝數(shù)、增大永磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度、增加線圈的面積和減小轉(zhuǎn)軸處摩擦等方法實(shí)現(xiàn)。【典例3】(多選)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用的電流表是磁電式儀表。這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻輻向分布的。當(dāng)線圈通以如圖乙所示的電流，下列說(shuō)法正確的是()A．線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它的平面始終跟磁感線平行B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺旋彈簧被扭動(dòng)，阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)C．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示的位置，安培力的作用使線圈沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)D．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示的位置，線圈不受安培力的作用[聽(tīng)課記錄](méi)磁電式電流表工作原理(1)通電線圈在磁場(chǎng)中受到安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺旋彈簧形變，以反抗線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，被測(cè)電流就越大。根據(jù)線圈偏轉(zhuǎn)的方向，可以知道被測(cè)電流的方向。[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．(多選)根據(jù)對(duì)磁電式電流表的學(xué)習(xí)，判斷以下說(shuō)法正確的是()A．指針?lè)€(wěn)定后，線圈受到螺旋彈簧的阻力與線圈受到的安培力方向是相反的B．通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大C．在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，各處的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)D．在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，線圈所受安培力大小與電流有關(guān)，而與所處位置無(wú)關(guān)1．下列各圖中，金屬導(dǎo)體棒ab所受安培力F方向正確的是()ABCD2．(2022·廣東恩平黃岡實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二階段練習(xí))如圖所示，某同學(xué)將一小段通電直導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列說(shuō)法正確的是()A．由B＝FIl可知，B與F成正比、與IlB．磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定，其大小和方向是唯一確定的，與是否放入通電導(dǎo)線無(wú)關(guān)C．導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向D．若導(dǎo)線放置時(shí)與磁感線平行，則該導(dǎo)線仍受到磁場(chǎng)力的作用3．(多選)(2022·黑龍江大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二月考)在磁場(chǎng)中的同一位置放置一條直導(dǎo)線，導(dǎo)線的方向與磁場(chǎng)方向垂直，先后在導(dǎo)線中通入不同的電流，導(dǎo)線所受的力也不一樣。下列選項(xiàng)中的F-I圖像描述的是導(dǎo)線受力的大小F與通過(guò)導(dǎo)線的電流I的關(guān)系，a、b各代表一組F、I的數(shù)據(jù)，其中正確的是()ABCD4．在某次討論活動(dòng)中，幾名同學(xué)針對(duì)下面的物理情境提出了不同觀點(diǎn)。他們的觀點(diǎn)正確嗎？請(qǐng)說(shuō)明原因。物理情境：一段通電直導(dǎo)線被放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線長(zhǎng)度l＝0.2m，導(dǎo)線中通過(guò)I＝2.5A的電流。(1)同學(xué)甲：如果磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T，則導(dǎo)線所受安培力F的大小一定等于1N。(2)同學(xué)乙：這段導(dǎo)線所受安培力有可能為零，而導(dǎo)線所在的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度并不為零。(3)同學(xué)丙：因?yàn)槭莿驈?qiáng)磁場(chǎng)，所以在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)這段導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線所受安培力F只是方向改變，但大小不變?；貧w本節(jié)知識(shí)，自我完成以下問(wèn)題：(1)F＝IlBsinθ的適用條件：導(dǎo)線所處的磁場(chǎng)應(yīng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中呢？(2)用磁電式電流表測(cè)量電流時(shí)，通電線圈的左右兩邊受到的安培力的大小是否隨著線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化呢？電磁炮和電磁彈射器原理電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)武器，與傳統(tǒng)的火藥推動(dòng)的大炮相比，電磁炮可以大大提高彈丸的速度和射程。電磁彈射器和電磁炮的原理是一樣的，把電磁炮的體積和驅(qū)動(dòng)電流大大加強(qiáng)，就可以用拋射體牽引飛機(jī)從航空母艦上起飛，這就是航空母艦上幫助艦載機(jī)起飛的電磁彈射器，它比上一代的蒸汽彈射器更為優(yōu)越。下面僅介紹電磁炮的一種常見(jiàn)類型——軌道式電磁炮。軌道式電磁炮由兩條發(fā)射軌道和一個(gè)導(dǎo)電的拋射物組成，強(qiáng)大的電流由一條軌道流入，經(jīng)拋射物后再由另一根軌道流回，如圖甲所示。圖乙是軌道式電磁炮的模型化原理圖。根據(jù)直線電流的安培定則，圖乙中下方軌道的電流在拋射物處產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直于紙面向外，上方軌道的電流在拋射物處產(chǎn)生