2019-2020学年高中物理 第3章 磁场 第4节 通电导线在磁场中受到的力课件 新人教版选修3-

第4节通电导线在磁场中受到的力固知识、要点梳理1．安培力：1__________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；让磁感线从2______进入，并使3______指向电流的方向，这时4______所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．通电导线掌心四指拇指3．安培力方向的特点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方向和磁场方向决定的平面．(1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直．应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直．(2)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方向，也垂直于磁场方向．应用左手定则判断时，拇指与四指、拇指与磁感线均垂直，磁感线与四指不垂直．4．电流间的作用(1)直线电流之间：同向相吸，反向相斥．(2)环形电流之间：电流绕向相同，相互吸引；反之相互排斥．5．安培定则与左手定则的区别安培定则(右手螺旋定则)左手定则应用判断电流的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向具体情况直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中条件大拇指指向电流的方向四指弯曲的方向指向电流的环绕方向磁感线穿过手掌心，四指指向电流方向内容结果四指弯曲方向表示磁感线的方向大拇指指向轴线上的磁感线方向大拇指指向电流受到的磁场力的方向1．在一定条件下将通有电流的直导线放在磁场中时，磁场对该直导线有磁场力的作用，则对磁场力、磁场以及电流三者的方向关系理解正确的是()A．磁场力、磁场以及电流三者的方向两两互相垂直B．磁场力一定与磁场、电流的方向垂直，但磁场和电流的方向不一定垂直C．磁场一定与磁场力、电流的方向垂直，但磁场力和电流的方向不一定垂直D．电流一定与磁场、磁场力的方向垂直，但磁场力和磁场的方向不一定垂直解析：选B磁场力的方向一定与磁场和电流所决定的平面垂直，但磁场与电流的方向不一定垂直，故B正确，A、C、D均错误．2．如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线(电流方向如图中箭头方向)，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是下面哪个()解析：选C根据通电导线受到向右的作用力，由左手定则判定导线处于垂直纸面向外的磁场中，根据右手定则可判断，只有C选项符合要求，故选C．1．安培力大小表达式同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图所示．(1)如图甲，通电导线与磁场方向垂直，此时安培力最大，F＝5________.(2)如图乙，通电导线与磁场方向平行，此时安培力最小，F＝6___.(3)如图丙，通电导线与磁场方向成θ角，可以把磁感应强度B分解为与导线垂直的分量B⊥和与导线平行的分量B∥.(4)如图丁所示，则有B⊥＝Bsinθ，B∥＝Bcosθ，其中B∥不产生安培力，导线受的安培力只是B⊥产生的，因此又得到F＝7__________，这是一般情况下安培力的表达式．BIL0BILsinθ2．弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度；相应的电流沿L由始端流向末端．1．如图所示，在匀强磁场中，AB为长度为L粗细均匀的金属丝，输出电压恒定的电源接A、B两端时，金属丝受到的安培力为F；若将金属丝截取一半再弯成一个半圆形，仍然接在刚才的电源两端，则金属丝受到的安培力为()A．F4B．F2C．2πFD．π2F解析：选C由已知F＝BIL，弯成一个半圆形后，半圆的直径为d＝2×L2π＝Lπ，即金属丝的有效长度为L′＝Lπ，由分析知电流增大为2倍：I′＝2I，则F′＝BI′L′＝2BILπ＝2πBIL＝2πF.故选C．2．质量为m＝0.05kg的导电细杆ab置于倾角为30°的平行放置的光滑导轨上，导轨宽为L＝0.5m，杆ab与导轨垂直，如图所示，匀强磁场垂直导轨平面且方向向下，磁感应强度为B＝0.1T．已知电源电动势E＝15V，内阻r＝1Ω，导轨和细杆的电阻均忽略不计，g取10m/s2.求：(1)当电阻R取值为多少时，释放细杆后杆ab保持静止不动；(2)当R＝1Ω时，释放细杆瞬间杆ab的加速度是多大？解析：(1)ab棒中的电流为I＝ER＋r.根据共点力平衡可知mgsinθ＝BIL.联立解得R＝2Ω.(2)ab棒中的电流为I＝ER＋r＝7.5A．根据牛顿第二定律得，BIL－mgsinθ＝ma.联立解得a＝2.5m/s2.答案：(1)2Ω(2)2.5m/s21．磁电式电流表(1)构造：磁铁、8______、螺旋弹簧、指针、极靴．(2)原理：通电线圈在磁场中受到9________而偏转．①线圈偏转的角度越大，被测电流就10______．②根据11__________的方向，可以知道被测电流的方向．线圈安培力越大线圈偏转(3)特点：两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿12______方向，保持线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，线圈所受13______________始终与14__________垂直，线圈平面都与磁场方向15______，表盘刻度16______，如图所示．半径安培力的方向线圈平面平行均匀2．判断导体在磁场中运动情况的常规思路不管是电流还是磁体，对通电导体的作用都是通过磁场来实现的，因此，此类问题可按下面步骤进行分析：(1)确定导体所在位置的磁场分布情况．(2)结合左手定则判断导体所受安培力的方向．(3)由导体的受力情况判定导体的运动方向．1．(多选)关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法错误的是()A．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向不同B．该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C．使线圈平面始终与磁感线平行D．该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度大小都相等解析：选AB磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间均匀辐向分布的磁场，使线圈平面始终与磁感线平行，故C项正确；该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度大小处处相等，但方向不同，故A、B错误，D项正确．2.如图所示，两个完全相同、所在平面互相垂直的导体圆环P、Q中间用绝缘细线连接，通过另一绝缘细线悬挂在天花板上，当P、Q中同时通有图示方向的恒定电流时，关于两线圈的转动(从上向下看)以及细线中张力的变化，下列说法正确的是()A．P顺时针转动，Q逆时针转动，转动时P与天花板连接的细线张力不变B．P逆时针转动，Q顺时针转动，转动时两细线张力均不变C．P、Q均不动，P与天花板连接的细线和与Q连接的细线张力均增大D．P不动，Q逆时针转动，转动时P、Q间细线张力不变解析：选A根据安培定则，P产生的磁场的方向N极垂直于纸面向外，Q产生的磁场水平向右，根据同名磁极相互排斥的特点，P将顺时针转动，Q逆时针转动；转动后相互靠近两点处的电流的方向相同，所以两个线圈相互吸引，PQ细线张力减小，整体分析受力知P与天花板连接的细线张力始终等于二者重力，不变．故A正确，B、C、D错误．