物理教科版选修3-1教学案：第3章 第2节 磁场对通电导线的作用——安培力 Word版含答案

2017-2018学年高中物理第三章磁场第2讲磁场对通电导线的作用——安培力学案教科版选修3-1编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2017-2018学年高中物理第三章磁场第2讲磁场对通电导线的作用——安培力学案教科版选修3-1）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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第2讲磁场对通电导线的作用——安培力［目标定位] 1。

知道安培力的定义，会用F＝ILB计算B与I垂直情况下的安培力.2.熟练运用左手定则判断安培力的方向.3.了解直流电动机构造和工作原理。

4.体会控制变量法在科学研究中的作用．一、安培力1．定义：磁场对通电导线的作用力．2．安培力的大小-—实验探究（1）实验表明：当通电导线与磁场方向平行时，导线不受力,即F＝0．（2)精确实验表明：通电导线与磁场方向垂直时,磁场对通电导线作用力的大小与导线长度和电流大小都成正比，即F∝IL，比例系数与导线所在位置的磁场强弱有关,用符号B表示，则磁场对通电导线作用力的公式为F＝ILB．3．安培力的方向判定(1)左手定则：如图1所示，伸出左手，四指并拢,使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心,四指指向沿电流方向，则大拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向．图1(2)安培力方向垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面．深度思考（1)若导线不受磁场力，该处一定无磁场吗？（2)当通电导线与磁感线不垂直时，还可用左手定则判断安培力的方向吗？答案(1）当通电导线与磁场平行时不受磁场力,由此可知，当导线不受磁场力作用时无法判定该处有无磁场．(2)可以．当电流方向跟磁感线方向不垂直时,安培力的方向仍垂直于电流和磁场共同决定的平面,所以仍可用左手定则来判断安培力的方向,只是磁感线斜着穿过手心．例1画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向．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．答案如图所示二、电动机——安培力的重要应用利用磁场对通电导体的作用1．电动机是将电能转化为机械能的装置．2．电动机分直流电动机和交流电动机．3．直流电动机的构造原理：图2如图2所示,直流电动机由磁场(磁体)、转动线圈、滑环、电刷及电源组成，滑环相当于换向器．当线圈通电后，由于受安培力作用，线圈在磁场中旋转起来．深度思考(1)电动机工作时，通电线圈的四条边是否都受到安培力作用？(2)把滑环设计成由两个半圆环A、B组成，有什么作用?答案（1）与磁感线平行的两个边不受安培力作用．（2）把滑环分成两个半圆环A与B，当电流由A流入时，则从B流出；当电流由B流入时，则从A流出．因此，滑环在其中起了一个换向器的作用．例2关于直流电动机，下列叙述正确的是（)A．直流电动机的原理是电流的磁效应B．直流电动机正常工作时,是将电能转化为机械能C．直流电动机的换向器是由两个彼此绝缘的铜制半环组成的D．电源的正负极和磁场的方向同时改变,直流电动机的转动方向也改变解析直流电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动,故A错误；直流电动机正常工作时，是将电能转化为机械能，B正确；直流电动机的换向器是由两个彼此绝缘的铜制半环组成的，C 正确;电源的正负极和磁场的方向同时改变，直流电动机的转动方向不变,故D错误．答案BC三、安培力作用下物体运动方向的判断方法1．电流元法即把整段通电导体等效为多段直线电流元,运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段通电导体所受合力的方向．2．特殊位置法把通电导体或磁铁放置到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向．3．等效法环形导线和通电螺线管都可以等效成条形磁铁．条形磁铁也可等效成环形导线或通电螺线管．通电螺线管也可以等效成很多匝的环形导线来分析．4．利用结论法（1)两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；(填“吸引"或“排斥”)(2）两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同（填“相同"或“相反”）的趋势．5．转换研究对象法因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律．定性分析磁体在电流磁场作用的受力和运动时，可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力,然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力．例3如图3所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离．其中AB固定，CD能自由活动,当电流按图示方向通入两条导线时,导线CD将（从纸外向纸里看）（)图3A．顺时针方向转动同时靠近导线ABB．逆时针方向转动同时离开导线ABC．顺时针方向转动同时离开导线ABD．逆时针方向转动同时靠近导线AB解析（1)根据电流元分析法，把导线CD等效成CO、OD两段导线．由安培定则画出CO、OD 所在位置由AB导线中电流所产生的磁场方向，由左手定则可判断CO、OD受力如图甲所示，可见导线CD逆时针转动．（2)由特殊位置分析法，让CD逆时针转动90°，如图乙所示，并画出CD此时位置AB导线中电流所产生的磁感线分布,据左手定则可判断CD受力垂直于纸面向里,可见导线CD靠近导线AB，故D选项正确．答案D不管是通电导体还是磁体，对另一通电导体的作用都是通过磁场来实现的．因此必须先画出导体所在位置的磁感线方向，然后用左手定则判断导体所受安培力的方向进而再判断将要发生的运动．例4如图4所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图示方向的电流(从右向左看沿逆时针方向)后，线圈的运动情况是( )图4A．线圈向左运动B．线圈向右运动C．从上往下看顺时针转动D．从上往下看逆时针转动解析将环形电流等效成小磁针，如图所示,根据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，选A.也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”也可判断出线圈向左运动,选A.答案A四、安培力作用下的受力分析问题例5质量为m的金属细杆置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数为μ，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上，在如图所示的A、B、C、D四个选项中，杆与导轨的摩擦力一定不为零的是（）解析选项A中，通电细杆可能受重力、安培力、导轨的弹力作用处于静止状态,如图所示,所以杆与导轨间的摩擦力可能为零．当安培力变大或变小时，细杆有上滑或下滑的趋势，于是有静摩擦力产生．选项B中，通电细杆可能受重力、安培力作用处于静止状态，如图所示，所以杆与导轨间的摩擦力可能为零．当安培力减小时，细杆受到导轨的弹力和沿导轨向上的静摩擦力,也可能处于静止状态．选项C和D中，通电细杆受重力、安培力、导轨弹力作用具有下滑趋势，故一定受到沿导轨向上的静摩擦力，如图所示，所以杆与导轨间的摩擦力一定不为零．答案CD对通电导线进行受力分析，根据平衡条件判断摩擦力是否存在．弹力与摩擦力是被动力，其是否存在和大小随其他力的变化而变化。

普通高中课程标准实验教科书—物理选修3－1[人教版]第三章磁场3.4 磁场对通电导线的作用力★新课标要求（一）知识与技能1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BIL sinθ。

2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。

3、了解磁电式电流表的工作原理。

（二）过程与方法通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。

（三）情感、态度与价值观1、通过推导一般情况下安培力的公式F=BIL sinθ，使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。

2、通过了解磁电式电流表的工作原理，感受物理知识的相互联系。

★教学重点安培力的大小计算和方向的判定。

★教学难点用左手定则判定安培力的方向。

★教学方法实验观察法、逻辑推理法、讲解法★教学用具：蹄形磁铁多个、导线和开关、电源、铁架台、两条平行通电直导线、投影片，多媒体辅助教学设备★教学过程（一）引入新课教师：通过第二节的学习，我们已经初步了解磁场对通电导线的作用力。

安培在这方面的研究做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。

这节课我们对安培力作进一步的讨论。

（二）进行新课1、安培力的方向教师：安培力的方向与什么因素有关呢？演示：如图所示，连接好电路。

实验（1）改变电流的方向，观察发生的现象。

［现象］导体向相反的方向运动。

（2）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象。

［现象］导体又向相反的方向运动。

［教师引导学生分析得出结论］（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。

（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。

教师：如何判断安培力的方向呢？［出示投影片］通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

磁场对通电导线的作用——安培力一、教学内容分析1、课程标准要求2.教材分析：本节通过实验研究安培力与电流、导线长度的具体关系，介绍了判断安培力方向的左手定则以及电动机、磁电式电流表的工作原理。

由于电流周围存在磁场，而磁场间存在相互作用，于是磁场对通电的导体存在的作用力便成了本节研究的话题。

本节借助定量的研究，主要得到安培力与电流的大小成正比、与垂直磁场方向的导体长度成正比的结论，并为下一节的磁感应强度的定义做了先期准备。

实验是这节课的教学重点。

在应用方面主要介绍了电动机的工作原理，在“发展空间”中对电磁式电流表的原理做了较为详细的介绍。

二、教学目标（一）知识与技能1．通过实验认识安培力，知道影响安培力大小和方向的因素2．熟练应用左手定则判断安培力的方向，知道电动机和磁电式电流表的工作原理（二）过程与方法1．通过实验，培养学生利用“控制变量法”总结归纳物理规律的能力2．通过学习左手定则，培养学生的空间想象能力3．通过自主探究，培养学生实验、探究的能力及相互协作、实事求是的精神（三）情感、态度与价值观1．通过学习安培力，使学生领悟自然界的奇妙与和谐，激发学生对科学的好奇心与求知欲，培养学生的科学猜想能力2．通过实验探究安培力的定量关系，将学生获得的对安培力定性的感性认识转移到定量的研究上，引导学生将探究的层次推向精神研究的层面三、教学重点实验探究安培力的大小和方向四、教学难点探究影响安培力大小的因素，找出其定量关系；对左手定则涉及到的空间关系的理解五、教学方法观察实验分析讨论猜想六、教学用具电流天平、学生电源、滑动变阻器、电键、电流表、导线、多匝线圈、铁架台、蹄型磁铁、多媒体设备等七、教学板书1．请学生用三色彩棒模拟三个方向的关系，请仔细观电流和磁场的方向可任意变化，但安培力的方图中表示通电导线在磁场中受到安培力的情况，试标B、I、F中未知量的方向1．两平行通电导线的相互作用九、教学创新：安培力的定量关系的研究一直以来，安培力的定量关系实验探究是高中教学中是一个困难之处，该课在经过大量的实验研究后，在此处做了一个较大的突破。

3.4 、磁场对通电导线的作用力（ 1.5 课时）一、教学目标（一）知识与技能1、知道什么是安培力。

知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断 ------------- 左手定则。

知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题.2、会用安培力公式F=BIL 解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL.3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。

（二）过程与方法通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。

培养学生的间想像能力。

（三）情感态度与价值观使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法. 并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。

二、重点与难点：重点：安培力的方向确定和大小的计算。

难点：左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。

三、教具：磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。

四、教学过程：（一）复习引入让学生回忆在在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。

过渡：本节我们将对安培力做进一步的讨论。

（二）新课讲解 --- 第四节、磁场对通电导线的作用力安培力：磁场对电流的作用力. 安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献.1．安培力的方向【演示】按照P85图3。

1—3所示进行演示。

（ 1 ）、改变电流的方向，观察发生的现象. ［现象］导体向相反的方向运动.（2）、调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象.［现象］导体又向相反的方向运动［教师引导学生分析得出结论］（ 1 ）、安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.（2）、安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面. （P96 图3。

2.磁场对通电导线的作用——安培力[先填空]1．安培力磁场对通电导线的作用力．2．科学探究：安培力与哪些因素有关(1)实验探究采用的方法：控制变量法．(2)当通电导线与磁感线垂直时，实验结论是：①当其他因素不变，磁感应强度增大时，安培力增大；②当其他因素不变，电流增大时，安培力增大；③当其他因素不变，导体长度增大时，安培力增大；④安培力的方向由磁场方向和电流方向共同决定．3．安培力的大小(1)F＝ILB.(2)适用条件①通电导线与磁场方向垂直．②匀强磁场或非匀强磁场中很短的导体．[再判断]1．通电导体在磁场中所受安培力为零，该处磁场感应强度一定为零．(×) 2．两根通电导线在同一匀强磁场中，若导线长度相同，电流大小相等，则所受安培力大小相等，方向相同．(×)3．通以10 A电流的直导线，长为0.1 m，处在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中，所受安培力可能为0.02 N．(√)[后思考]通电导体在磁场中所受安培力F的大小一定等于ILB吗？【提示】不一定．只有当通电导体中的电流方向与磁场方向垂直时，安培力F才等于ILB.[合作探讨]如3-2-1所示，利用下列实验装置可以探究安培力的大小与磁场、电流大小的关系．(1)在B、L一定时，增大电流I，导线受力怎么变化？(2)在B、I一定时，增大导线的长度L，导线受力怎么变化？3-2-1【提示】(1)当B、L一定时，增大电流I、导线受的力变大．(2)当B、I一定时，增大导线长度L导线受力变大．[核心点击]1．当电流方向与磁场方向垂直时，F＝ILB.此时通电导线所受安培力最大．2．当电流方向与磁场方向不垂直时，F＝ILB sin θ(θ是I和B之间的夹角)．3．当通电导线的方向和磁场方向平行(θ＝0°或θ＝180°)时，安培力最小，等于零．4．若导线是弯曲的，公式中的L并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”．它等于连接导线两端点直线的长度(如图3-2-2所示)，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端．图3-2-2一根长为0.2 m 、电流为2 A 的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到的安培力大小不可能是( )A ．0.4 NB ．0.2 NC ．0.1 ND ．0【解析】 由安培力的公式F ＝ILB sin θ可知，安培力的大小与I 和B 的夹角有关．当θ＝90°时，F 最大，F max ＝ILB ＝2×0.2×0.5 N ＝0.2 N ．当θ＝0°时，F 最小，F min ＝0，故F 的大小范围是0≤F ≤0.2 N ，故B 、C 、D 可能，A 不可能．【答案】 A[迁移1] 如图3-2-3所示，导线框中电流为I ，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B ，AB 与CD 相距为d ，则MN 所受安培力大小为( )【导学号：96322061】图3-2-3A ．F ＝BIdB ．F ＝BId sin θC ．F ＝BId sin θD ．F ＝BId cos θ【解析】 导线与B 垂直，F ＝BI d sin θ.【答案】 C[迁移2] 如图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流均为I ，磁感应强度均为B ，求各导线所受到的安培力的大小．【解析】A图中，F＝IlB cos α，这时不能死记公式而错写成F＝IlB sin α.要理解公式本质是有效长度或有效磁场，正确分解．B图中，B⊥I，导线在纸平面内，故F＝IlB.C图是两根导线组成的折线abc，整体受力实质上是两部分直导线分别受力的矢量和，其有效长度为ac，故F＝2IlB.D图中，从a→b的半圆形电流，分析圆弧上对称的每一小段电流，受力抵消合并后，其有效长度为ab，故F＝2IRB.E图中，F＝0.【答案】A：IlB cos αB：IlB C：2IlBD：2IRB E：0计算安培力大小应注意的问题(1)应用公式F＝IlB，电流方向必须与磁场方向垂直．(2)通电导线放入磁场中，有可能不受安培力的作用．(3)公式F＝IlB中的l不一定是导线的实际长度，而应是“有效长度”．[先填空]1．安培力的方向(1)左手定则：伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向沿电流方向，则大拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向．(2)方向特点：安培力的方向既与电流方向垂直，又与磁场方向垂直，即安培力方向垂直于电流方向和磁场方向所确定的平面．2．电动机(1)原理：利用磁场对通电线圈的安培力使线圈在磁场中旋转．(2)作用：把电能转化为机械能．(3)分类⎩⎨⎧ 直流电动机：由磁场、转动线圈、滑环、电刷 及电源组成，滑环在其中起了一个换向器的作用交流电动机：如家用电风扇、洗衣机、抽油烟 机等都是交流电动机.[再判断] 1．当通电直导线垂直于磁场方向时，安培力的方向和磁场方向相同．(×)2．磁感应强度的方向与安培力的方向垂直．(√)3．电动机是把电能转化为机械能的装置．(√)[后思考]通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直吗？【提示】 一定．根据左手定则可判断安培力的方向垂直于电流和磁场方向．[合作探讨]如图3-2-4所示，利用下列装置可以探究安培力的方向与磁场、电流方向的关系．(1)图中磁场方向向哪？闭合电键后，导线中电流方向向哪？(2)闭合电键后，通电导线所受安培力的方向与磁场、电流方向存在什么关系？图3-2-4【提示】 (1)磁场方向竖直向下、电流方向从里向外．(2)安培力的方向与磁场方向、电流方向都垂直．[核心点击]1．电流方向、磁场方向和安培力方向三者的因果关系(1)电流方向和磁场方向间没有必然联系，这两个方向的关系是不确定的．(2)电流方向和磁场方向共同决定了安培力的方向，一旦这两个方向确定，安培力的方向是唯一的．(3)已知安培力方向和磁场方向时，电流方向不确定；已知安培力方向和电流方向时，磁场方向不确定．2．电场力与磁场力的方向对比请画出如图3-2-5所示的甲、乙、丙三种情况下，导线受到的安培力的方向．甲 乙 丙图3-2-5【解析】 画出甲、乙、丙三种情况的侧面图，利用左手定则判定出在甲、乙、丙三种情况下，导线所受安培力的方向如图所示．甲 乙 丙【答案】 见解析[迁移3] 如图3-2-6所示，磁场方向竖直向下，长度为l 的通电直导线ab 处于磁场中，由水平位置1绕a 点在竖直平面内转到位置2的过程中，通电导线所受安培力是( ) 【导学号：96322062】图3-2-6A．数值变大，方向不变B．数值变小，方向不变C．数值不变，方向改变D．数值、方向均改变【解析】安培力F＝ILB，电流不变，垂直直导线的有效长度减小，安培力减小，安培力的方向总是垂直B、I所构成的平面，所以安培力的方向不变，故选项B正确．【答案】 B[迁移4]音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机．如图3-2-7是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计．线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等．某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I.图3-2-7(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向．(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率．【解析】(1)由安培力表达式F＝BIL可知，线圈所受的安培力F＝nBIL，由左手定则可判断安培力方向水平向右．(2)由功率公式P＝F v可知，安培力的功率P＝nBIL v.【答案】(1)安培力的大小：nBIL方向：水平向右(2)安培力的功率：nBIL v左手定则应用的几个要点(1)安培力方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向，所以应用左手定则时，必须使大拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直．(2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一定垂直穿入手掌，可以与四指方向成某一夹角，但四指一定要指向电流方向．学业分层测评(十六)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．如图3-2-8是“探究影响通电导体在磁场中受力因素”的实验示意图．三块相同蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，导体棒用图中1、2、3、4轻而柔软的细导线悬挂起来，它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路．认为导体棒所在位置附近为匀强磁场，最初导线1、4接在直流电源上，电源没有在图中画出．关于接通电源时可能出现的实验现象，下列叙述正确的是()【导学号：96322154】图3-2-8A．仅拿掉中间的磁铁，导体棒摆动幅度不变B．改变电流方向同时改变磁场方向，导体棒摆动方向将会改变C．仅改变电流方向或仅改变磁场方向，导体棒摆动方向一定改变D．增大电流的同时并改变接入导体棒上的细导线，接通电源时，导体棒摆动幅度一定增大【解析】仅拿掉中间的磁铁，导体棒在磁场中的有效长度减小，所受安培力减小，摆动幅度减小，选项A错误；改变电流方向同时改变磁场方向，导体棒所受安培力方向不变，仅改变其中一个方向时，安培力方向改变，选项B错误，C正确；增大电流的同时，减小导体棒在磁场中的有效长度，所受安培力可能减小，摆动幅度可能减小，选项D错误．【答案】 C2．在赤道上空，有一条沿东西方向水平架设的导线，当导线中的自由电子自西向东沿导线做定向移动时，导线受到地磁场的作用力的方向为() A．向北B．向南C．向上D．向下【解析】导线中的自由电子自西向东沿导线定向移动时，形成的电流自东向西．赤道上空地磁场方向由南水平指向北，由左手定则可判断导线受到的安培力方向向下．答案为D.【答案】 D3．在如图所示的四个图中，标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是()【解析】安培力的方向一定与直导线和磁场所决定的平面垂直，A、B均错误，由左手定则可判断C错误，D正确．【答案】 D4．如图3-2-9所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是()【导学号：96322155】图3-2-9A．水平向左B．水平向右C．竖直向下D．竖直向上【解析】先用安培定则判断螺线管的磁场方向．在A点导线处的磁场方向是水平向左的；再用左手定则判断出导线A受到的安培力竖直向上．故选D.【答案】 D5．如图3-2-10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∠abc＝∠bcd＝135°.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()图3-2-10A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB【解析】导线段abcd的有效长度为线段ad，由几何知识知L ad＝(2＋1)L，故线段abcd所受的合力大小F＝IL ad B＝(2＋1)ILB，导线有效长度的电流方向为a→d，据左手定则可以确定导线所受合力方向竖直向上，故A项正确．【答案】 A6．如图3-2-11所示，两根相隔一定距离、相互垂直的异面直导线ab和cd，分别通有方向如图所示的电流，若通电导线ab固定不动，通电导线cd可以自由运动，则通电导线cd的运动情况是()图3-2-11A．顺时针转动，同时靠近abB．顺时针转动，同时远离abC．逆时针转动，同时靠近abD．逆时针转动，同时远离ab【解析】由安培定则知通电导线ab的磁场在ab上面是垂直纸面向外的，在ab下面是垂直纸面向里的，根据左手定则，通电导线cd上半部分所受安培力向右，下半部分所受安培力向左，故cd将顺时针转动．因cd顺时针转动，其电流方向趋于和ab的电流方向一致，根据同向电流互相吸引，异向电流相互排斥的性质可知cd同时靠近ab.【答案】 A7．将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图3-2-12所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看() 【导学号：96322156】图3-2-12A．圆环顺时针转动，靠近磁铁B．圆环顺时针转动，远离磁铁C．圆环逆时针转动，靠近磁铁D．圆环逆时针转动，远离磁铁【解析】该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在内，S极在外，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的性质，可得C项正确．【答案】 C8．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，电流与磁场方向如图3-2-13所示，已知磁感应强度为1 T．试求下列各图中导线所受安培力的大小和方向．图3-2-13【解析】由公式F＝IBL sin θ得：(1)中F1＝0.(2)中F2＝IBL＝0.02 N，方向水平向右．(3)中F3＝IBL＝0.02 N，方向垂直导线方向斜向左上方(与水平成120°角)．【答案】(1)0(2)0.02 N，水平向右(3)0.02 N，与水平方向成120°角斜向左上方[能力提升]9．(多选)如图3-2-14所示，质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的导轨上，导轨宽为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为μ，有电流时，ab恰好在导轨上静止，下图是它的四个侧视图，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是()图3-2-14【解析】因杆ab静止在导轨上，所受合力为零，若杆ab所受的支持力和磁场对ab的安培力以及杆ab所受的重力的合力为零，或杆ab所受重力与所受安培力的合力为零，则ab杆与导轨之间的摩擦力就为零，对A、B、C、D四个图中杆ab进行受力分析知，选项A、B图中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零．【答案】AB10．如图3-2-15所示，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直．当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出() 【导学号：96322157】图3-2-15A．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小B．弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小C．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大D．弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大【解析】如图所示，画出直导线附近的条形磁铁的磁感线，由左手定则可知，直导线受向下的安培力，由于力的作用是相互的，因此条形磁铁受向上的作用力．故A正确．【答案】 A11．水平放置的光滑金属导轨宽L＝0.2 m，接有电源电动势E＝3 V，电源内阻及导轨电阻不计．匀强磁场竖直向下穿过导轨，磁感应强度B＝1 T．导体棒ab的电阻R＝6 Ω，质量m＝10 g，垂直放在导轨上并良好接触，求合上开关的瞬间：图3-2-16(1)金属棒受到安培力的大小和方向；(2)金属棒的加速度和方向．【解析】(1)闭合S的瞬间，回路中的电流I＝ER＝36A＝0.5 A，ab棒所受安培力F安＝BIL＝0.1 N，由左手定则知方向水平向右．(2)由牛顿第二定律知a＝F安m＝10 m/s2，方向水平向右．【答案】(1)0.1 N水平向右(2)10 m/s2方向水平向右12．把一根长为L＝20 cm的直导线垂直磁感线方向放入如图3-2-17所示的匀强磁场中．试问：图3-2-17(1)如图(a)所示：当导线中通以自A向B的电流I1＝2 A时，导线受到的安培力大小为1.0×10－6 N，该磁场的磁感应强度B的大小为多少？(2)若把该导线在平面内从中点折成θ＝60°，自A向B通以I2＝3 A的电流，如图(b)所示．试求导线所受安培力F的大小，并在图中画出安培力的方向.【导学号：96322158】【解析】(1)由公式F＝ILB得B＝FI1L＝1.0×10－62×0.2T＝2.5×10－6 T.(2)导线从中点折成θ＝60°时，AB等效长度L′＝12×0.2 m＝0.1 m.此时的安培力F′＝I2L′B＝7.5×10－7 N.安培力的方向如图所示【答案】(1)2.5×10－6 T(2)7.5×10－7 N，方向如解析图所示。

磁场对通电导线的作用------安培力【课程目标】:1.通过实验探究的方法知道安培力大小的决定因素．2．理解并掌握安培力的计算公式F＝ILB.3．知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向．4．了解电动机、磁电式电流表的构造及原理．【学习目标】: 1.通过实验探究的方法知道安培力大小的决定因素．理解并掌握安培力的计算公式F＝ILB.了解电动机、磁电式电流表的构造及原理．2.知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向．3.激情投入，体会控制变量法在科学研究的作用。

课前预习1．安培力的大小和方向(1)定义：磁场对__________的作用力。

(2)公式：__________。

式中I的单位为安(A)，L的单位为米(m)，F的单位为牛(N),B是磁感应强度。

(3)安培力方向的判定——左手定则内容：伸出手，四指，使大拇指和其余四指，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直手心，四指指向方向，则所指方向就是通电导线所受安培力的方向，如图所示。

2．对安培力的理解(1)公式F＝ILB是在通电导线与磁场方向垂直的情况下得出的。

(2)安培力方向的特点：通电导线在磁场中受到的安培力方向，既与电流方向垂直，又与磁场方向垂直，或者说安培力方向垂直于电流方向和磁场方向所确定的平面。

(3)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心。

(4)注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系：安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行。

(5)安培定则和左手定则的区别：①安培定则确定的是方向和由产生的方向之间的关系。

②左手定则确定的是方向、电流方向和电流所受磁场的作用力(安培力)的方向之间的关系。

课内探究探究点一:安培力的方向（左手定则）问题1、画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向.(无安培力的不画并在下方写无)训练1、如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是()A．水平向左B．水平向右C．竖直向下D．竖直向上探究点二、安培力的大小如图所示，水平方向有一匀强磁场，磁感应强度大小为B＝0.2 T，有一段通电导线竖直放置，长度为L＝0.8 m，当导线中通入大小为I＝1 A，方向如图所示的电流时，试问：(1)导线所受安培力有多大？方向如何？(2)若将导线在纸面内沿顺时针方向转过90°，则安培力的大小是多少？(3)若将导线在垂直纸面的平面内转动，分别说明它所受安培力的大小和方向是否变化训练2 在倾角为θ的光滑斜面上，放置一通有电流I，长l，质量为m的导体棒，如图所示，试问：(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的方向向右，磁感应强度B的大小和方向。

2。

磁场对通电导线的作用——安培力一、安培力1．安培力磁场对______的作用力．2．影响安培力的因素(1）实验探究采用的方法：__________法．（2）当通电导线与磁感线垂直时，实验结论是：①当其他因素不变，磁感应强度增大时,安培力____；②当其他因素不变,电流增大时，安培力____；③当其他因素不变，导体长度增大时，安培力____；④安培力的方向由____________和____________共同决定．3．大小F＝______。

4．公式的适用条件（1）通电导线与磁场方向______．（2）________或非匀强磁场中很短的导体．5．方向判断________.如图所示，伸开左手，四指并拢，使大拇指和其余四指______，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过______,四指指向______方向,则大拇指所指方向就是通电直导线所受安培力的方向．预习交流在应用左手定则时，若运动的为负电荷，四指的指向怎样？二、电动机1．结构由磁场(磁体)、__________、滑环、电刷及电源组成．2．原理线圈通电后要受到________作用,线圈在磁场中就______起来．3．分类____________和____________．答案：一、1。

电流2．（1）控制变量(2）增大增大增大磁场的方向电流的方向3．ILB4．（1)垂直(2)匀强磁场5．左手定则垂直手心电流预习交流:提示:不管运动的是正电荷还是负电荷．四指都是指向电流的方向．二、1.转动线圈2．安培力旋转3．直流电动机交流电动机一、安培力的方向1．试探究安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系．2．安培力方向垂直于导线、垂直于磁场方向,那么电流也一定与磁场垂直吗?在x O y平面中有一通电直导线ab与O x、O y轴相交，导线中的电流方向如图所示．该区域有匀强磁场，通电直导线所受安培力的方向与O z轴的正方向相同,该磁场的方向可能是（)．A．沿x轴负方向B．沿y轴负方向C．沿z轴正方向D．沿z轴负方向安培力方向的判断1．不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，即总有F⊥I和F⊥B。