[学习目标] 1.会用左手定则判断安培力的方向和导体的运动方向.2.会分析在安培力作用下 的平衡问题.3.会结合牛顿第二定律求导体棒的瞬时加速度． 一、安培力作用下导体运动的判断 电流元法 把整段导线分为许多段直电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向， 然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向 等效法 环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可等效成条形磁体或多个环形电流，反 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置(如转过90°角)，然后判断其所 受安培力的方向，从而确定其运动方向 结论法 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电 流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的 趋势 转换研究 对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中 所受的安培力，然后由牛顿第三定律确定磁体所受电流磁场的作用，从而确定 导线将( ) 图2 A．顺时针方向转动，同时靠近导线AB B．顺时针方向转动，同时离开导线AB C．逆时针方向转动，同时离开导线AB D．逆时针方向转动，同时靠近导线AB 答案 D 二、安培力作用下的平衡 质量为m、长为L 的直导体棒放置于四分之一光滑绝缘圆弧轨道上，整个装置处于 方向竖直向上、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导 体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60°角，其截面图如图3

1 磁场对通电导线的作用力 [学习目标] 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＝IlBsin 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 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 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．

．通电直导线应该水平东西方向放置 D．通电直导线可以水平南北方向放置 【解答】解：由于地磁的北极在地理的南极附近，故地磁场的磁感线有一个由南向北的 分量，而当电流的方向与磁场的方向平行时通电导线才不受磁场的安培力，故在进行奥 斯特实验时通电直导线可以水平南北方向放置，而不必非要在赤道上进行，但不能东西 放置和竖直放置，故只有D 正确。 故选：D。 6．为了解释地球的磁性，19 世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流引 【解答】解：、将、端接在电源正极，b、d 端接在电源负极，根据安培定则可知，线圈 产生的磁场方向向下，再根据左手定则可知M 受到的安培力向里，则M 垂直纸面向里 运动，不符合题意。故错误。 B、将b、d 端接在电源正极，、端接在电源负极，根据安培定则可知，线圈产生的磁场 方向向上，再根据左手定则可知M 受到的安培力向里，则M 垂直纸面里外运动，不符 合题意。故B 错误。 、将、d 端接在电源正极，b、端接在电源负极，根据安培定则可知，线圈产生的磁场方 端接在电源正极，b、端接在电源负极，根据安培定则可知，线圈产生的磁场方 第1 页/ 共19 页 向向上，再根据左手定则可知M 受到的安培力外里，则M 垂直纸面外里运动，符合题 意。故正确。 D、将b，端用导线连接，端接电源正极，b 端接电源负极，根据安培定则可知，线圈不 能产生磁场，故导线不发生偏转，故D 错误 故选：。 12．一条形磁铁静止在斜面上，固定在磁铁中心的竖直上方的水平导线中通有垂直纸面向

(2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必 须有“外力”克服安培力做功,将其他形式的能转化为电能.“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他 形式的能转化为电能. (3)当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能，安培力做功的过程，或通过电阻发热的过程， 是电能转化为其他形式能的过程.安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能. 三、“导轨+杆”模型 对杆在导轨上运动组成的系统，杆在运动中切割磁感线产生感应电动势，并受到安培力的作用改变运动状 态最终达到稳定的运动状态，该系统称为“导轨+杆”模型. 【模型解题】 一、电磁感应与动力学问题的解题策略 此类问题中力现象和电磁现象相互联系、相互制约,解决问题前首先要建立“动一电一动”的思维顺序，可 概括为: (1)找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电动势的大小和方向 求解回路中感应电流的大小及方向. (3)分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，从而推理得出对电路中的感应电流有什么影响，最后 定性分析导体棒的最终运动情况.. (4)列牛顿第二定律或平衡方程求解. 二、电磁感应中能量问题求解思路 (1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W=UIt 或Q=PRt 直接进行计算. (2)若电流变化，则:①利用安培力做的功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功;②利用能

电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是： (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向． (2)用闭合电路欧姆定律求回路中感应电流的大小． (3)分析导体的受力情况(包括安培力)． (4)列动力学方程(a≠0)或平衡方程(a＝0)求解． 如图1 所示，空间存在B＝0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ 是水平放置 的平行长直导轨，其间距L＝0.2 m，R＝0 (1)导体棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势E＝BLv① 回路中的感应电流I＝② 导体棒受到的安培力F 安＝BIL③ 导体棒运动过程中受到拉力F、安培力F 安和摩擦力Ff的作用，根据牛顿第二定律有： F－μmg－F 安＝ma④ 由①②③④得：F－μmg－＝ma⑤ 由⑤可知，随着速度的增大，安培力增大，加速度a 减小，当加速度a 减小到0 时，速度达 到最大，此后导体棒做匀速直线运动． (2) gsin θ－ (3) 解析 (1)如图所示，ab 杆受重力mg，方向竖直向下；支持力FN，方向垂直于导轨平面向 上；安培力F 安，方向沿导轨向上． (2)当ab 杆的速度大小为v 时，感应电动势E＝BLv， 则此时电路中的电流I＝＝ ab 杆受到的安培力F 安＝BIL＝ 根据牛顿第二定律，有 mgsin θ－F 安＝ma 联立各式得a＝gsin θ－. (3)当a＝0 时，ab

������2与加速电压无关； B.由左手定则知正离子向下偏转，负离子会向上偏转，所以���板是电源负极，���板是电源正极； C.电场的方向与���的方向垂直，带电粒子进入复合场，受电场力和安培力，且二力是平衡力，即������= ���������，所以���= ��� ���，不管粒子带正电还是带负电都可以匀速直线通过，所以无法判断粒子的电性； D.若载流子带负电，由左手定则可知 边是垂直纸面向里，则小磁针���极应该垂直纸面向里。 3、��� 图中，线框受到的安培力都向上，则���右= ���−���安，由于线框平面与磁场强度垂直，且线框不全在 磁场区域内，所以线框与磁场区域的交点的长度等于线框在磁场中的有效长度，由图可知，���图的有 效长度最长，磁场强度���和电流大小���相等，所以���所受的安培力最大，���所受的安培力最小，所以��� 图右侧拉力最大，天平平衡时，���左= ���右；则左盘中所加的砝码质量最大； 左手定则，可知导线受到的安培力坚直向下， 根据导线受力平衡，地面对导线没有摩擦力，地面对导线的支持力大于重力； ·若把磁铁沿坚直方向向上移动，导线处磁感应强度变小，导线受到竖直向下的安培力变小，根据导 线受力平衡，地面对导线的支持力越来越小； ·若把磁铁水平向右移动一小段距离，条形磁铁在导线处的磁感线斜向右下方，由左手定则，可知导 线受到的安培力斜向左下方，安培力有水平向左的分力，导线仍处于静止状态，根据导线受力平衡，

(2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必 须有“外力”克服安培力做功,将其他形式的能转化为电能.“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他 形式的能转化为电能. (3)当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能，安培力做功的过程，或通过电阻发热的过程， 是电能转化为其他形式能的过程.安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能. 三、“导轨+杆”模型 对杆在导轨上运动组成的系统，杆在运动中切割磁感线产生感应电动势，并受到安培力的作用改变运动状 态最终达到稳定的运动状态，该系统称为“导轨+杆”模型. 【模型解题】 一、电磁感应与动力学问题的解题策略 此类问题中力现象和电磁现象相互联系、相互制约,解决问题前首先要建立“动一电一动”的思维顺序，可 概括为: (1)找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电动势的大小和方向 求解回路中感应电流的大小及方向. (3)分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，从而推理得出对电路中的感应电流有什么影响，最后 定性分析导体棒的最终运动情况.. (4)列牛顿第二定律或平衡方程求解. 二、电磁感应中能量问题求解思路 (1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W=UIt 或Q=PRt 直接进行计算. (2)若电流变化，则:①利用安培力做的功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功;②利用能

15．如图所示，在水平绝缘杆上用两条等长的绝缘丝线悬挂一质量为m 的通电导体棒。导 体棒所在的空间存在垂直导体棒的匀强磁场（图中未画出），由于安培力的作用，当两 条丝线与竖直方向均成θ＝30°角时，导体棒处于平衡状态。若重力加速度为g，则关于 通电导体棒所受安培力的大小的说法正确的是（ ） ．只能为 mg B．最小值为 mg ．可能为 mg D．可能为 mg 16．如图所示，条形磁铁放在水 磁场中受到力的作 用，这个力叫做安培力，安培力的大小不仅与磁场强度大小有关，还与电流大小有关。 实验表明在匀强磁场中，当通电导体与磁场方向垂直时，电流所受的安培力F 等于磁场 强度B、电流和导线长度L 三者的乘积，即F＝BL。 （1）在磁场强度为05T 的匀强磁场中，有一条与磁场方向垂直的通电导线，通过它的 电流为5，导线上长为40m 的一段所受的安培力F＝ 。将此导线从磁场中拿走， （2）导线受到安培力的方向与电流方向和磁场方向有关。进一步的实验可以证明，通 电直导线所受安培力的方向，跟磁场方向之间的关系可以用左手定则来判断：伸开左 手，使拇指与四指在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，这时拇指所指的方向就是导线所受安培力的方向，如图所示。当只将电流的 方向反向，则安培力的方向 ，将电流的方向与磁场方向同时反向，安培力的方 向

的大小和q的大小无关，由电源本 身决定 D. 以上说法都不对 3. 有关洛仑兹力和安培力的描述，正确的是( ) A. 通电直导线处于匀强磁场中一定受到安培力的作用 B. 安培力是大量运动电荷所受洛仑兹力的宏观表现 C. 带电粒子在匀强磁场中运动受到洛仑兹力做正功 D. 通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行 4. 如图，一个可以自由运动的圆形线圈水平放置并通有电流I，电流方向俯视为顺 磁感应强度B随时间t的 变化规律如图所示，则( ) A. 线圈回路中感应电动势随时间均匀变化 B. 线圈回路中产生的感应电流为0.2 A C. 当t=0.3 s时，线圈的ab边所受的安培力大小为0.016 N D. 在1 min内线圈回路产生的焦耳热为48 J 7. 关于楞次定律，下列说法中正确的是( ) A. 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱 B. 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的增强 增大板间电压，粒子最终获得的最大动能变大 10. 关于通电直导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( ) A. 通电直导线处于匀强磁场中一定受到安培力的作用 B. 安培力的大小与通电直导线和匀强磁场方向的夹角无关 C. 匀强磁场中，将直导线从中点折成直角，安培力的大小可能变为原来的 ❑ √2 2 D. 两根通有同向电流的平行直导线之间，存在着相互吸引的安培力 11. 如图所示，金属棒ab、光滑水平金属

错误；规定小磁针静止时，N 极指向即为该位置磁场方向，而地理的南极为地 磁的北极，故可自由转动的小磁针，在地面上静止时，其N 极指向地磁的南极附近，故B 正确；根据公式F=BILsinθ，通电导线在磁场中受到的安培力大，该处磁场的磁感应强度不 一定强，还与电流的大小、电流方向与磁场方向的夹角θ有关，故C 错误；正电荷所受电场 力一定与该处电场方向一致， 负电荷所受电场力一定与该处电场方向相反， 运动电荷所受的 中电流变化率为零，根据楞次定律可知线圈P 中感应电流为零， 不受安培力作用，因此FN=G，选项A 错误； B．t1 时刻线圈Q 中电流减小，根据楞次定律可知为阻碍磁通量变化，线圈P 的面积有增大 的趋势，同时受到向上的安培力，因此FN安培力，说明FN=G，选项C 错误； 中磁通量最大，但因磁通量变化率为零，线圈P 无感 应电流，二者之间没有安培力，因此FN=G，选项D 正确。 故选D。 5．C 【详解】A．由题意知通电后弹簧比原长缩短了，说明安培力方向向上，由左手定则可知， 电流方向由b O a   ，A 错误； B．通电后，ab 导体的有效长度为 0.5m 2 L l   受到的安培力为 0.2N F BIl   根据平衡条件有 2 F F