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1、5.4探究安培力学习目标重点难点1记住安培力的概念，知道通电导线在磁场中会受到磁场力的作用。2会用左手定则判断安培力的方向。3掌握实验探究安培力大小的原理，会用公式FBIL计算安培力。重点：左手定则，安培力大小的计算。难点：对左手定则的理解。物理学上把磁场对电流的作用力叫安培力。(1)用左手定则判断安培力的方向：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电导线在磁场中的受力方向。(2)安培力的大小：研究表明，在匀强磁场中，当通电导线与磁场垂直时，通电导线所受的安培力最大，等于磁感应强度B、电流I和导线长度L的乘积，FI
2、LB。(3)当B与I成角时，FBILsin，是B与I的夹角。预习交流当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向怎样确定？答案：当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判定安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心。一、安培力的方向(1)安培力的方向与什么因素有关呢？(2)当磁场与电流方向不垂直时，安培力的方向与磁场与电流方向的关系可以概括为哪句话？这时左手定则对磁感线有何要求？答案：(1)安培力的方向跟电流方向、磁场方向有关。(2)安培力的方向垂直于由磁场B与电流I决定的平面，这时使用左手定则只要求磁感线穿过手心即可。如图所示
3、，其中A、B图已知电流方向及其所受磁场力的方向，试判断并在图中标出磁场方向。C、D图已知磁场方向及其他对电流作用力的方向，试判断电流方向，并在图中标出。答案：见解析解析：由左手定则判断：A图磁场方向垂直纸面向外；B图磁场方向在纸面内垂直F向下；C、D图电流方向均垂直于纸面向里。安培力的方向既与电流的方向垂直，又与磁场方向垂直。如果电流的方向与磁场的方向也互相垂直，那么这三个方向两两垂直。故在研究安培力的方向时要涉及三维的立体空间。二、通电螺线管受力判断如图所示，把轻质导线圈用细线挂在磁铁的N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面。当线圈内通过如图所示方向的电流时，线圈将怎样运动？答
4、案：线圈向着磁铁运动。分析：(1)电流元分析法可以把圆形线圈分成很多小段，每一小段可以看做一段直线电流，取其中的上下两小段分析，其截面图和受安培力的情况如图甲所法。根据其中心对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向着磁铁运动。同学们请思考，若磁铁的N、S极对调，线圈如何运动？甲(2)等效分析法题中的环形电流可等效为一个小磁针，如图乙所示，磁铁和线圈相互吸引，线圈将向磁铁运动。我们还可以将图中的条形磁铁等效为环形电流，根据安培定则可判知等效电流方向如图丙所示。由同向平行电流相互吸引可知，磁铁和线圈相互吸引，线圈将向磁铁运动。如图所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由
5、转动，当导线中通过如图所示方向的电流I时，试判断导线的运动情况。答案：由上向下看导线逆时针转动，同时向下落解析：据如图所示的导线所在处的特殊位置判断其转动情况。将导线AB从N、S极的中央线分成两段，对AO、BO段所处的磁场方向如图所示，由左手定则可得AO段受安培力的方向垂直纸面向外，BO段受安培力的方向垂直纸面向里，可见从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动。再根据导线转过90时的特殊位置判断其上下运动情况。如图所示，导线此时受安培力方向竖直向下，导线将向下运动。由上述两个特殊位置的判断可知，当导线在上述的特殊位置时，所受安培力使导线逆时针转动的同时还要向下运动。判断通电导线或线圈在安培力作用
6、下的运动方向的几种方法：(1)直线电流元分析法：把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段就是一个电流元。先用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的方向，从而确定导体的运动方向。(2)特殊位置分析法：根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。(3)等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针也可等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。三、安培力的大小当电流方向与磁场方向垂直时，安培力的大小如何计算？当电流方向与磁场方向有一个夹角时、安培力的大小又如何计算呢？答案：当电流方向与磁场方向垂直时，安培力的
7、大小FBIL。当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判定安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心。这时安培力的大小FBILsin，式中是B与I的夹角。如图所示，可以把磁感应强度矢量分解为两个分量：与电流方向平行的分量B1Bcos和与电流方向垂直的分量B2Bsin。因为B1对电流没有作用力，因此电流所受的作用力F完全由B2决定，即FILB2，由此可得FILBsin。上式表明：安培力F的大小等于电流I、磁场中的导线长度L、磁感应强度B以及I和B之间夹角的正弦值的乘积。当通电导线的方向和磁场方向平行(0或180)时，安培力最小，
8、等于零；当90时，安培力最大。如图所示，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abcbcd135。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B方向沿纸面向上，大小为C方向沿纸面向下，大小为D方向沿纸面向下，大小为 答案：A解析：本题考查安培力的大小与方向的判断。该导线可以用a和d之间的长为的直导线来等效代替，根据FBIL，可知大小为，方向根据左手定则判断。计算公式：FBILsin BIL，其中B表示磁感应强度在垂直于I方向上的分量，L称为有效
9、长度。(1)当B垂直于导线所在的平面时，L等于连接两端点的直线的长度。如图甲、乙所示。(2)当B与导线的两端点的连线不垂直时，L表示两端点的连线在与B垂直的方向上的投影。如图丙所示。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，又与电流方向垂直答案：D解析：由左手定则可知，安培力方向一定既垂直于磁场方向又垂直于电流方向，但电流
10、方向与磁场方向不一定垂直。2有一段直导线长1 cm，通过5 A电流，把它置于磁场中某点时，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B可能值为()。A1 TB5 TC2 TD2.5 T答案：BCD解析：因为安培力FIBLsin，所以BF/ILsin，当90时，B2 T为最小磁场强度。3如图所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线MM与NN之间的安培力的大小分别为fa、fb，可判断这两段导线()。A相互吸引，fafb B相互排斥，fafbC相互吸引，fafb D相互排斥，fafb答案：D解析：电键S分别置于a、b两处时，电源分别为一节干电池、两节干电池，而电路中灯泡电阻不变，
11、则电路中电流IaIb，MM在NN处的磁感应强度BaBb，应用安培力公式FBIL可知fafb，又MM与NN电流方向相反，则相互排斥。4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所示，已知磁感应强度为1 T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向。答案：见解析。解析：由左手定则和安培力的计算公式得：(1)因导线与磁感线平行，所以安培力为零；(2)安培力方向垂直导线水平向右，大小FBIL0.02 N；(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小FBIL0.02 N；(4)安培力方向垂直纸面向内，FBILsin 300.01 N。5如图所示，导线abc为
12、垂直折线，其中电流为I，abbcL，导线所在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场的磁感应强度为B，求导线abc所受安培力的大小和方向。答案：方向沿abc的平分线斜向上解析：ab段所受的安培力大小FabILB，方向向右，bc段所受的安培力大小FbcILB，方向向上，所以该导线所受安培力为这二力的合力，F，方向沿abc的平分线斜向上。任务型阅读在江苏高考英语试题中占有较大比重,考题形式以表格形和树状形为主,文章体裁以议论文、说明文为主,文章篇幅往往较长,阅读量大,但结构清晰。该题型综合性很强,思维含量较高,答案既要忠实于原文,又要不局限于原文,原词填空题和词性、词形变换题在逐渐减少,通过归纳总结得出答案的题逐渐增多,另外还有推断作者意图和态度的考题,这必将增加该题型的难度,所以得分一直偏低5
