高二物理探究安培力(1)
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高二物理安培力知识点安培力(Ampere Force),又称真空中的洛伦兹力(Lorentz Force),是指一个电荷在磁场中所受到的力。
在高二物理学习中,我们需要了解并掌握安培力的计算方法、性质以及与电流、磁场等相关的知识点。
本文将为大家介绍高二物理中与安培力相关的知识点。
一、安培力的计算公式安培力的计算公式为F = qvBsinθ,其中F表示安培力的大小,q表示电荷的大小,v表示电荷的速度,B表示磁感应强度,θ表示电荷速度与磁场方向之间的夹角。
二、安培力的性质1. 安培力与电荷的关系安培力与电荷的大小成正比,即当电荷q增加时,安培力F也相应增加。
2. 安培力与电流的关系电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量,安培力与电流的大小成正比。
设导线长度为l,电荷在导线中的速度为v,电荷密度为ρ,则电流I = ρvl。
因此,安培力F与电流I也成正比。
3. 安培力与磁场的关系安培力与磁场的大小成正比,即当磁感应强度B增加时,安培力F也相应增加。
4. 安培力与速度的关系安培力与电荷的速度v的大小成正比,即当电荷速度v增加时,安培力F也相应增加。
5. 安培力的方向安培力的方向遵循右手定则:将右手从电荷正方向握住导线,在磁场方向上升的情况下,手指弯曲的方向即为安培力的方向。
6. 安培力的性质总结安培力与电荷、电流、磁场强度、速度之间有着一定的数学关系,根据具体情况可以通过计算公式来求解安培力的大小和方向。
三、安培力与磁场的应用1. 高斯枪高斯枪是利用安培力的原理来实现粒子的加速和磁聚焦。
通过在导弹中引入磁场,使得导弹内部飞行的粒子受到安培力的作用,从而达到加速的效果。
2. 电磁铁电磁铁是将电能转化为磁能的一种装置。
当电流通过电磁铁的线圈时,线圈周围会产生强磁场,而磁感应强度B与电流I成正比。
通过控制电流的大小,可以调节磁场的强度,从而实现对物体的吸附和释放。
3. 涡流制动涡流制动是一种利用安培力原理制动运动金属物体的方法。
第14天安培力(预习篇)1.通过实验探究安培力的方向与电流的方向、磁感应强度的方向之间的关系.2.掌握安培力的公式F=IlB sin θ,并会进行有关计算.3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理.一、安培力的方向1.安培力:通电导线在磁场中受的力.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;让磁感线从掌心垂直进入,并使四指指向电流的方向,这时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.3.安培力方向与磁场方向、电流方向的关系:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B与I所决定的平面.二、安培力的大小1.垂直于磁场B的方向放置的长为l的通电导线,当通过的电流为I时,所受安培力为F=IlB. 2.当磁感应强度B的方向与电流方向成θ角时,公式F=IlB sin_θ.三、磁电式电流表1.原理:安培力与电流的关系.通电线圈在磁场中受到安培力而偏转,线圈偏转的角度越大,被测电流就越大.根据指针的偏转方向,可以知道被测电流的方向.2.构造:磁体、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴.3.特点:极靴与铁质圆柱间的磁场沿半径方向,线圈无论转到什么位置,它的平面都跟磁感线平行,且线圈左右两边所在处的磁感应强度大小相等.4.优点:灵敏度高,可以测出很弱的电流.缺点:线圈的导线很细,允许通过的电流很弱.一、安培力的方向例题1.画出图中各磁场对通电直导线的安培力的方向(与纸面垂直的力只需用文字说明).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所决定的平面,且满足左手定则.对于A、B、C、D选项,直接用左手定则判断.E选项中由安培定则可判断出通电导线A处的磁场方向如图甲所示,由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图甲所示.F选项中由安培定则可判断出通电导线A处的磁场如图乙所示,由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图乙所示.解题归纳:1.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,即垂直于电流I和磁场B所决定的平面.(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,磁感线斜着穿入掌心.2.判断安培力方向的步骤(1)明确研究对象;(2)用安培定则或根据磁体的磁场特征,画出研究对象所在位置的磁场方向;(3)由左手定则判断安培力方向.3.应用实例应用左手定则和安培定则可以判定平行通电直导线间的作用力:同向电流相互吸引,反向电流相互排斥.二、安培力的大小例题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,已知磁感应强度均为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解析题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=BIL cos θ,A正确;题B图中,导线和磁场方向垂直,故F=BIL,B错误;题C图中,导线和磁场方向垂直,故F=BIL,C错误;题D图中,导线和磁场方向垂直,故F=BIL,D错误.解题归纳:对公式F=IlB sin θ的理解1.公式F=IlB sin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度,不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响.2.公式F=IlB sin θ中θ是B和I方向的夹角(1)当θ=90°时,即B⊥I,sin θ=1,公式变为F=IlB.(2)当θ=0°时,即B∥I,F=0.3.公式F=IlB sin θ中l指的是导线在磁场中的“有效长度”,弯曲导线的有效长度l,等于连接两端点直线的长度(如图所示);相应的电流沿导线由始端流向末端.推论:对任意形状的闭合平面线圈,当线圈平面与磁场方向垂直时,线圈的有效长度l=0,故通电后线圈在匀强磁场中所受安培力的矢量和一定为零,如图所示.1.如图所示,通电导线均置于匀强磁场中,其中导线受到的安培力方向向右的是()答案B解析根据左手定则,选项A中导线受到的安培力方向向左,选项B中导线受到的安培力方向向右,选项C中导线与磁场方向平行,不受安培力,选项D中导线受到的安培力方向垂直纸面向里,故A、C、D错误,B正确.2.将长1 m的导线ac从中点b折成如图所示的形状,放于B=0.08 T的匀强磁场中,abc平面与磁场垂直.若在导线abc中通入I=25 A的直流电,则整个导线所受安培力的大小为()A.32N B. 3 N C.1 N D.2 N答案B解析由题意知导线在磁场内的有效长度为L=2·l2sin 60°=l sin 60°,故整个通电导线受到的安培力的大小为F=BIL=BI·l sin 60°=0.08×25×1×32N= 3 N,B正确.(建议用时:30分钟)一、单选题1.一根容易发生形变的弹性导线两端固定,导线中通有电流,方向竖直向上.当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右和垂直于纸面向外的匀强磁场时,如图所示描述导线状态的四个图示中正确的是()答案D解析用左手定则可判断出,A中导线所受安培力为零,B中导线所受安培力垂直于纸面向里,C、D中导线所受安培力向右,导线受力以后的弯曲方向应与受力方向一致,故D正确,A、B、C错误.2.如图所示,A为一水平旋转的橡胶圆盘,带有大量均匀分布的正电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向已在图中标出.当圆盘绕中心轴OO′按图示方向高速转动时,通电直导线所受安培力的方向是()A.竖直向上B.竖直向下C.水平向外D.水平向里答案C解析带正电圆盘如题图转动时,从上向下看,形成顺时针方向的电流,根据右手螺旋定则可知,在圆盘上方形成的磁场方向竖直向下,根据左手定则,通电直导线所受安培力的方向水平向外,故选C.3.如图,等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M、N与直流电源两端相接.已知导体棒MN受到的安培力大小为F,则线框LMN受到的安培力的大小为()A.2F B.1.5F C.0.5F D.0答案B解析设三角形边长为l,通过导体棒MN的电流大小为I,则根据并联电路的规律可知通过导体棒ML和LN的电流大小为I2,如图所示,依题意有F=BlI,则导体棒ML和LN所受安培力的合力为F1=12BlI=12F,方向与F的方向相同,所以线框LMN受到的安培力大小为F+F1=1.5F,选项B正确.4.如图所示,足够长的导体棒MN固定在相互平行的金属导轨上,导轨间距离为0.5 m,通过的电流为1 A,导体棒MN与导轨的夹角为30°,且处于垂直于纸面向外的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度大小为0.2 T,则导体棒MN所受的安培力大小为()A.0.02 NB.0.05 NC.0.1 ND.0.2 N答案Dm=1 m,导体棒受到的安培力F=BIL=0.2×1×1 N=0.2 解析导体棒MN在导轨间的有效长度为L=0.5sin30°N,故选D。
⾼⼆物理磁场中的安培⼒知识点 安培⼒是⾼⼆物理教学中的⼀个重要内容,具体有哪些知识点我们需要了解?下⾯是店铺给⼤家带来的⾼⼆物理磁场中的安培⼒知识点,希望对你有帮助。
⾼⼆物理磁场中的安培⼒知识点 ⼀、安培⼒的⽅向 安培⼒——磁场对电流的作⽤⼒称为安培⼒。
左⼿定则:伸开左⼿,使拇指与四指在同⼀个平⾯内并跟四指垂直,让磁感线垂直穿⼊⼿⼼,使四指指向电流的⽅向,这时拇指所指的就是通电导体所受安培⼒的⽅向。
⼆、安培⼒⽅向的判断 1.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,在判断安培⼒⽅向时⾸先确定磁场和电流所确定的平⾯,从⽽判断出安培⼒的⽅向在哪⼀条直线上,然后再根据左⼿定则判断出安培⼒的具体⽅向。
2.已知I、B的⽅向,可唯⼀确定F的⽅向;已知F、B的⽅向,且导线的位置确定时,可唯⼀确定I的⽅向;已知F、I的⽅向时,磁感应强度B的⽅向不能唯⼀确定。
3.由于B、I、F的⽅向关系在三维⽴体空间中,所以解决该类问题时,应具有较好的空间想像⼒.如果是在⽴体图中,还要善于把⽴体图转换成平⾯图。
三、安培⼒的⼤⼩ 实验表明:把⼀段通电直导线放在磁场⾥,当导线⽅向与磁场⽅向垂直时,导线所受到的安培⼒最⼤;当导线⽅向与磁场⽅向⼀致时,导线所受到的安培⼒等于零;当导线⽅向与磁场⽅向斜交时,所受到的安培⼒介于最⼤值和零之间。
⾼⼆物理磁场知识点 1.磁感应强度是⽤来表⽰磁场的强弱和⽅向的物理量,是⽮量,单位T),1T=1N/Am 2.安培⼒F=BIL;(注:L⊥B){B:磁感应强度(T),F:安培⼒(F),I:电流强度(A),L:导线长度(m)} 3.洛仑兹⼒f=qVB(注V⊥B);质谱仪〔见第⼆册P155〕{f:洛仑兹⼒(N),q:带电粒⼦电量(C),V:带电粒⼦速度(m/s)} 4.在重⼒忽略不计(不考虑重⼒)的情况下,带电粒⼦进⼊磁场的运动情况(掌握两种): (1)带电粒⼦沿平⾏磁场⽅向进⼊磁场:不受洛仑兹⼒的作⽤,做匀速直线运动V=V0 (2)带电粒⼦沿垂直磁场⽅向进⼊磁场:做匀速圆周运动,规律如下a)F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB;r=mV/qB;T=2πm/qB;(b)运动周期与圆周运动的半径和线速度⽆关,洛仑兹⼒对带电粒⼦不做功(任何情况下);(c)解题关键 ⾼⼆物理学习⽅法 ⼀、及时完成学习任务,注重基础知识的掌握。
高二物理第三节《探究安培力》教案新人教版一、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、理解磁感应强度B(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。
培养学生的空间想象能力。
(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.并感受物理知识和日常生活之间的联系。
二、教学重点:安培力的方向确定和大小的计算。
三、教学难点:左手定则的运用。
四、教具:U形磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、开关、多媒体。
五、教学过程:(一)复习引入:让学生回忆在在第二节中学习的磁场的基本特征:对处在磁场中的磁体或电流有力的作用。
过渡:本节我们将对安培力做进一步的讨论。
(二)新课讲解安培力: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】(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.如何判断安培力的方向呢?人们通过大量的实验研究,总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律一一左手定则.左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且跟手掌在同一个平面内,把手放人磁场中,让磁感线垂直穿人手心,并使伸开的四指指向电流方向,那么,拇指所指的方向,就是通电导线在磁场中的受力方向.(如图P81图3-3-3)。
高二物理选修3-1 探究安培力教学维目标:一、知识与技能1、通过实验安培力,知道什么是安培力,会计算匀强磁场的安培力大小2、会判断安培力方向,知道左手定则。
3、理解磁感应强度B的定义及单位,会用它来进行相关计算。
4、知道用磁感线的疏密可以形象直观地反映磁感应强度的大小5、知道磁通量的定义,能计算简单情况下的磁通量。
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。
重点、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)。
教学过程:1.安培力的方向演示:按照P78图3-3-1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.(P79图3-3-3)如何判断安培力的方向呢?人们通过大量的实验研究,总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律一一左手定则.左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且跟手掌在同一个平面内,把手放人磁场中,让磁感线垂直穿人手心,并使伸开的四指指向电流方向,那么,拇指所指的方向,就是通电导线在磁场中的受力方向.【说明】左手定则是一个难点,涉及三个物理量的方向,涉及三维空间,而学生的空间想像力还不强,所以教师应引导学生如何将三维图形用二维图形表达(侧视图、俯视图和剖面图等等),还要引导学生如何将二维图形想像成三维图形。
磁场对通电导线的作用力——安培力磁场对通电导线(或电流)有力的作用——安培力安培法国物理学家,在电磁作用方面的研究成就卓著.一、安培力方向:NSNSFFFFNSNSB I F 方向不同,但三者间的相互关系一样匀强磁场中,探究B 、I 垂直时,F 的方向一.安培力的方向左手定则:伸开左手,使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直,让磁感线垂直穿入手心,四指指向电流的流向,这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。
IBFB【例1】画出图中第三个量的方向。
FIBIF二、安培力的大小(匀强磁场中B 、I 垂直时)探究一、与电流大小的关系保持其他因素不变,改变电流的大小电流安培力增大减小增大减小结论:其他因素不变的时候,电流增大,安培力增探究二:与磁场内通电导线长度的关系保持其它条件不变,改变通电导线在磁场中的长度N S N SF 1F2I<导线增长,安培力增大三、与磁感应强度大小的关系当其他因素不变的时候,改变磁感应强度磁感应强度增大,安培力增大F 1NSIF 2NS<匀强磁场中,通电导线与此磁场方向垂直时安培力大小:F=ILB电流:A 长度:m 磁感应强度:T 安培力方向:左手定则三. 安培力在生活中的应用三. 安培力在生活中的应用例题在赤道上,地磁场可看成南北方向的匀强磁场,磁感应强度的大小是0.50×10-5T 。
如果赤道上有一根东西方向的直导线,长为20m ,且载有从东到西的电流30A ,那么地磁场对这根导线的作用力有多大?方向如何BII I FF 分析:电流方向相同电流方向相反IIF F通电矩形导线框abcd 与无限长通电直导线MN 在同一平面内,电流方向如图所示,a b 边与NM平行。
判断线框将如何运动M N a b cd I 1I 2M N I 1B a bcd I 22、如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根直导线MN,导线与磁场垂直,给导线通以由N向M的电流,则()A.磁铁对桌面压力减小,不受桌面的摩擦力作用B.磁铁对桌面的压力减小,受桌面的摩擦力作用C.磁铁对桌面的压力增大,受桌面的摩擦力作用D.磁铁对桌面的压力增大,不受桌面摩擦力作用A。