2019_2020版高中物理第5章磁场与回旋加速器5.4探究安培力讲义精练（含解析）沪科版

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1、5.4　探究安培力[学科素养与目标要求]　物理观念：1.知道安培力的概念，掌握安培力的公式.2.知道左手定则的内容.科学思维：1.会用左手定则判定安培力的方向.2.会用安培力的公式F＝ILBsinθ进行有关计算.科学探究：能设计方案、选择器材进行实验，探究安培力F与I、L、B的定量关系，体会控制变量法在实验中的应用.一、安培力的方向利用如图1所示的实验装置进行实验.图1(1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？(2)改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？仔细分析实验结果，说明安培力的方向

2、与磁场方向、电流方向有怎样的关系？答案　(1)导线受力的方向改变(2)导线受力的方向改变安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则[要点总结]1.左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，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，如图2所示.图22.判断电流的磁场方向用安培定则(右手螺旋定则)，确定通电导体在磁场中的受力方向用左手定则.3.安培力方向的特点安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即安培力的方向垂直于电流I和磁场B所决定的平

3、面.(1)当电流方向与磁场方向垂直时，安培力方向、磁场方向、电流方向两两垂直，应用左手定则时，磁感线垂直穿过掌心.(2)当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向.应用左手定则时，磁感线斜着穿入掌心.[延伸思考]　电流周围可以产生磁场，磁场又会对放在其中的电流产生力的作用，如果有两条相互平行的、距离很近的通电直导线，它们之间会不会有力的作用？若有力的作用，那么同向电流之间的作用力如何？反向电流之间的作用力如何？答案　有力的作用，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥.例1　画出图3中各磁

4、场对通电导线的安培力的方向(与纸面垂直的力只需用文字说明).图3答案　如图所示解析　无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I决定的平面，且满足左手定则.学科素养　例1用左手定则来判断安培力的方向，这是从物理学视角对客观事物的内在规律及相互关系进行分析，是对基于经验事实建构的理想模型的应用过程，体现了“科学思维”的学科素养.二、安培力的大小1.阅读教材，了解电流天平的结构、原理和使用方法，制定实验方案，进行实验，注意体会控制变量法的运用，分析实验所测数据，回答下列问题：(1)保持导线通电部分的长度不变，改变电流大小，

5、导线受力情况如何变化？(2)保持电流不变，改变导线通电部分的长度，导线受力情况如何变化？(3)通电导线受力与哪些因素有关？答案　(1)电流越大，导线受力越大.(2)通电导线越长，导线受力越大.(3)通电导线在磁场中受到的力的大小，既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积成正比，用公式表示为F＝kBIL，式中k为比例系数，国际单位制中，k＝1，F＝BIL.2.当导线与磁场方向的夹角为θ时，如图4所示，如何计算导线所受作用力的大小？图4答案　将B分解为平行导线方向和垂直导线方向的两个分量，分别研

6、究B的两个分量对导线的作用，可得出F＝BILsinθ.[要点总结]1.(1)当θ＝90°，即B与I垂直时，F＝BIL；(2)当θ＝0°，即B与I平行时，F＝0；(3)当电流方向与磁场方向成θ角，F＝BIlsinθ.2.F＝BIL中的L是指导线在磁场中的“有效”长度，当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图5所示)；相应的电流沿L由始端流向末端.图53.磁感应强度的另一种定义方法：在磁场中垂直于磁场方向放置一小段通电导线，导线所受安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做导线所在处

7、的磁感应强度，即B＝.例2　长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是(　　)答案　A解析　A图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故F＝BILcosθ，A正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，B错误；C图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，C错误；D图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，D错误.例3　如图6所示，一根导线位于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，其中AB＝

8、BC＝CD＝DE＝l，且∠C＝120°、∠B＝∠D＝150°.现给这根导线通入由A至E的恒定电流I，则导线受到磁场作用的合力大小为(　　)图6A.2BIlB.(2＋)BIlC.(2＋)BIlD.4BIl答案　C解析　据题图和几何关系求得A、E两点间的距离为：L等＝(2＋)l.据安培力公式得F＝BIL等＝(2＋)BIl，故A、B、D错误，C正确.