(11)安培力 —江苏省2020高考物理考前冲A攻略复习讲义

状态无关，用 Ff FN 求解，但 FN 不一定等于 mg , 静摩擦力的大小与正压力的大小及
物体是否处于静止均无关，需由力的平衡或牛顿运动定律求解。 5、合力不一定大于任一分力；分力增大，合力不一定增大。 6、已知合力 F、一个分力的方向，则另外一个分力有最小值（会画图）。 7、物体处于平衡状态时，加速度为零，速度不一定为零；（如高空中匀速飞行的飞机） 当物体的瞬时速度为零时，物体不一定处于平衡状态。（ 如竖直上抛运动的物体在最高 点时） 8、若一个物体受到三个非平行外力作用而平衡，则这三个力必相交于一点，且三个力 的矢量构成一个闭合三角形；任意两个力的合力与第三个力等值反向。 9、如右图所示，在系于两竖直杆之间且长 l 大于两杆间距 d 的绳上用光滑钩挂衣物时， 衣物离低悬点的杆较近，且 AC、BC 与杆的夹角相等，sinθ=d/l。若将 A （或 B）点 上、下移，则绳中的张力保持不变。
3gL－W 2m
【答案】（1）1.5mg；（2） 3gL－W 2m
※曲线运动板块※
1、当合加速度 a 与合速度 v 共线时,物体做直线运动，当 a 与 v 不共线时，物体做曲线 运动，做曲线运动的物体将向合力的一侧弯曲。曲线运动一定是变速运动，但加速度不 一定变化，速度的大小也不一定变化。 2、求解与绳子相连的关联速度时，将物体的实际运动速度沿绳子和垂直于绳子方向分 解。
大于下降时的加速度 a下 ，物体从抛出到最高点所用的时间 t上 小于从最高点落回抛出点
所用的时间 t 下 。
11、解图象问题时要明确是 x-t 还是 v-t 图象.在 x-t 图象中,斜率表示速度，在 v-t 图象中，
斜率表示加速度，所围“面积”的数值等于位移的大小；在速率时间图象中，所围“ 面
积” 的数值等于路程。

磁场对通电导体的作用力要点一、对安培力的理解要点诠释：1．安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力，其作用点可等效在导体的几何中心．2．安培力的方向在解决有关磁场对电流的作用的问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力的方向时要注意以下三点：（1）安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．因此，在判断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）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和磁场所决定的平面，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．（3）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．安培力的方向与磁场安F 安的方向，由于B 只要穿过手心即可，则I （或B ）的方向不唯一．3．安培力的大小（1）计算公式：F BILsin =θ（2）对公式的理解：公式F BILsin =θ可理解为F (Bsin )IL =θ，此时Bsin θ为B 沿垂直I 方向上的分量，也可理解为F BI(Lsin )=θ，此时Lsin θ为L 沿垂直B 的方向上的投影长度，也叫“有效长度”，公式中的θ是B 和I 方向问的夹角．注意：①若导线是弯曲的，此时公式F BILsin =θ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（如图所示），相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端．②安培力公式一般用于匀强磁场．在非匀强磁场中很短的导体也可使用，此时B 的大小和方向与导体所在处的B 的大小和方向相同．若在非匀强磁场中，导体较长，可将导体分成若干小段，求出各段受到的磁场力，然后求合力．要点三、电流表的工作原理、灵敏度及特点要点诠释：1．电流表的工作原理：（1）均匀辐向磁场蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的（如图所示），不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行．线圈所处的磁感应强度的大小都相同．类型一、安培力方向的判断例1（多选）、如图所示，一金属直杆MN 两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN 与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN 垂直纸面向外运动，可以（ ）A ．将a 、c 端接在电源正极，b 、d 端接在电源负极B ．将b 、d 端接在电源正极，a 、c 端接在电源负极C ．将a 、d 端接在电源正极，b 、c 端接在电源负极D ．将a 、c 端接在同一交流电源的一端，b 、d 端接在交流电源的另一端【答案】 ABD【解析】 本题主要考查两个方面知识：电流的磁场和左手定则．要求直杆MN 垂直纸面向外运动，把直杆所在处的磁场方向和直杆中电流画出来，得A 、B 正确．若使a 、c 两端（或b 、d 两端）的电势相对于另一端b 、d （或a 、c ）的电势的高低做同步变化，线圈磁场与电流方向的关系跟上述两种情况一样，故D 也正确．【变式】（多选）在匀强磁场B 的区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放置一根长为L ，质量为m 的导线，当通以如图所示方向的电流后，导线恰能保持静止，则磁感应强度B 满足（ ）A ．sin ,=mgB IL α方向垂直斜面向上 B ．sin =mg B ILα，方向垂直斜面向下 C ．tan =mg B ILα，方向垂直向下 D ．=mg B IL，方向水平向左 【答案】BCD类型二、安培力大小的计算例2、如图所示，导线abc 为垂直折线，其中电流为I ，ab=bc=L ，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】 2ILB 方向沿abc ∠的角平分线向上【解析】 方法一：ab 段所受的安培力大小ab F ILB =，方向向右，bc 段所受的安培力大小bc F ILB =，方向向上，所以该导线所受安培力为这两个力的合力，如图所示，2F ILB =，方向沿abc ∠的角平分线向上．方法二：把导线abc 等效成直导线ac ，则等效长度2ac L =，故安培力22F BI L ILB =⋅=，方向垂直于ac ，即沿abc ∠的角平分线向上．【变式】（多选）在物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流要求是（ ）A ．将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力F 、导线长度L 、通电电流强度I ，应用公式B =F /IL ，即可测得磁感强度BB ．检验电流电流强度不宜太大C ．利用检验电流，运用公式B=F/IL,只能应用于匀强磁场D ．只要满足长度L 很短、电流强度I 很小， 将其垂直放入磁场的条件，公式B =F /IL 对任何磁场都适用【答案】BD类型三、 判断安培力作用下物体的运动方向例3、（2015 平度市期末）如图甲所示，蹄形磁体用悬线悬于O 点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况是（ ）．A ．静止不动B ．向纸外平动C ．N 极向纸外，S 级向纸内转动D ．N 极向纸内，S 级向纸外转动【答案】 C【解析】假设磁体不动，导线运动，则有：由图可知，通电导线左边的磁场斜向下，而右边的磁场斜向上，那么，根据如图所示的导线所在处的特殊位置判断其转动情况．将导线从N 、S 极的中间分成两段，，由左手定则可得左边一小段受安培力的方向垂直纸面向里，右边一小段受安培力的方向垂直纸面向外，从上向下看，导线沿顺时针方向转动．再根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况．导线此时受安培力方向竖直向上，导线将向上运动． 所以导线的运动情况为： 顺时针转动的同时还要向上运动．如今导线不动，磁体运动，根据相对运动，则有磁体逆时针转动（从上向下看），即N 极向纸外转动，S 极向纸内转动，故C 正确，ABD 错误，故选C【变式】如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其中央上方固定一根导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（ ）A ．磁铁对桌面的压力减小，不受桌面的摩擦力B ．磁铁对桌面的压力减小，受到桌面的摩擦力C ．磁铁对桌面的压力增大，不受桌面的摩擦力D ．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面的摩擦力【答案】A【解析】 如图所示，画出一条通过电流I 处的磁感线，电流I 处的磁场方向水平向左，由左手定则知电流I 受安培力方向竖直向上．根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大．由于磁铁没有相对于桌面的运动趋势，故桌面对磁铁无摩擦力作用．类型四、 磁电式电流表例4、 如图所示甲是磁电式电流表的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是（ ）①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩方向与线圈受到的磁力矩方向是相反的②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关A ．①②B ．③④C ．①②④D ．①②③④【答案】 C【解析】 当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故①正确．磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故③错误，④正确．电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正确．综合上述，选项C 正确．类型五、安培力与电路知识、物体平衡的综合应用例5、（2015 东城区三模）如图所示，足够长的光滑金属导轨与水平面的夹角为θ，两导轨间距为L ，在导轨上端接入电源和滑动变阻器，电源电动势为E ，内阻为r 。

（宏观）
左 手
定
1.2 洛伦兹力 F=qvB 则
（微观）
应用 1.3带电粒子在匀
强磁场中的运动
高中物理
高中物理
一 知识的梳理与整合 3.带电粒子在匀强磁场中的运动
+v B
qqvvB m vv22 r
r mmvv Bq
T 2 m
Bq
高中物理
一 知识的梳理与整合
磁场力 体现 应用
1.1 安培力 F IlB 左
场的物质观
科学思维 : 矢量分解 (安培力的大小）
演绎推理 (洛伦兹力大小）
科学探究 : 问题、猜测、分析推导、实验验证 科学态度与责任
高中物理
二 核心素养的体现
物理观念 : 相互作用和运动观 (安培力、洛伦兹力）
场的物质观
科学思维 : 矢量分解 (安培力的大小）
演绎推理 (洛伦兹力大小）
科学探究 : 问题、猜测、分析推导、实验验证 科学态度与责任：（质谱仪与回旋加速器）
磁场力 1.2 洛伦兹力
高中物理
一 知识的梳理与整合 1.安培力—磁场对通电导线的作用力
高中物理
一 知识的梳理与整合 2.洛伦兹力—磁场对运动电荷的作用力
高中物理
高中物理
一 知识的梳理与整合 宏 观 二者有什么联系？ 微 观
安培力
磁场力
洛伦兹力
一 知识的梳理与整合
磁场力
体现
1.1 安培力 F IlB
Bq
q
所以：ra : rb ma : mb
小结
一 知识的梳理与整合
磁场力
体现
安培力 F IlB
（宏观）
洛伦兹力 F=qvB
（微观）
应用 带电粒子在匀强

26
考点一 考点二 考点三 考点四 素养培优10 限时＋2L－R2＝R2，解得 R＝54L，联立可得 v＝qmBR ＝54qmBL，故选 B。
27
考点一 考点二 考点三 考点四 素养培优10 限时规范训练
维度2 平行边界问题 粒子进出平行边界匀强磁场时存在临界条件(如图所示)。
(a)
(b)
(c)
28
考点一 考点二 考点三 考点四 素养培优10 限时规范训练
例 2 如图所示，平行边界区域内存在匀强磁场，比荷相同的带电 粒子a和b依次从O点垂直于磁场的左边界射入，经磁场偏转后从右边界射 出，带电粒子a和b射出磁场时与磁场右边界的夹角分别为30°和60°。 不计粒子的重力，下列判断正确的是( B )
维度3 圆形边界问题
带电粒子在圆形边界的磁场中运动的两个特点
(1)若粒子射入磁场时速度方向与入射点对应半径夹角为θ，则粒子射
出磁场时速度方向与出射点对应半径夹角一定也为θ，如图甲所示。
(2)若粒子沿着边界圆的某一半径方向射入磁场，则粒子一定沿着另
一半径方向射出磁场(或者说粒子射出磁场的速度的反向延长线一定过磁
14
考点一 考点二 考点三 考点四 素养培优10 限时规范训练
4.(洛伦兹力作用下带电体的运动)如图所示，一个粗糙且足够长的斜 面体静止于水平面上，并处于方向垂直纸面向外且磁感应强度大小为B的 匀强磁场中，质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下 滑，在滑块下滑的过程中，斜面体静止不动。下列说法中正确的是( C )
D 运动电荷速度方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力，此时磁感 应强度不为零；洛伦兹力只改变带电粒子的速度方向，不改变带电粒子 的速度大小；洛伦兹力对带电粒子不做功。故D正确。