1、第三节 探究安培力1在物理学中，把很短的一段通电导线中的电流 I 与导线长度 L 的乘积 IL 叫电流元在探究影响通电导线受力因素的实验中无论怎样改变 I、L 的数值， 这一比值是FIL_，说明 是反映磁场性质的量，与放入什么样的通电导体_FIL2当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力 F 跟电流 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的_叫做磁感应强度通常用字母 B 表示在国际单位制中的单位是_，简称特，符号是 T.磁感应强度是矢量，其方向就是该处磁场的方向，即小磁针静止时_极所指的方向公式：B_.公式在应用中应注意两点：导线所受磁场力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直；通电导线
2、长度 L 很短时，B 就是导线所在处的磁感应强度同时，因它所在处各点的磁感应强度变化很小，可近似认为磁场是匀强磁场3_对电流的作用力称为安培力安培力方向的判定用_定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指_，并且都跟手掌在一个平面内，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_，那么，_所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向4匀强磁场是指_的大小和方向处处相同的磁场，它的磁感线的特点是间隔相等、互相平行5通电导线在磁场中所受安培力的大小与_、_、_、以及电流 I 与 B 的夹角有关，当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线方向垂直时，所受的安培力最大 F_.当通电导线与磁感线不
3、垂直时，如图 1 所示，电流方向与磁感线方向成 角，通电导线所受的安培力为 F_.当通电导线与磁感线平行时，所受安培力为_图 16磁通量：设在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向_的平面且面积为 S，我们把 B 与 S 的_叫做穿过这个面的磁通量，简称_，用字母 表示，则 _，单位：_.7在测定某磁场中一点的磁场强弱时，得到下图所示的几个关系图象，其中正确的是( )8在磁感应强度的定义式 B 中，有关各物理量间的关系，下列说法中正确的是( )FILAB 由 F、I 和 L 决定BF 由 B、I 和 L 决定CI 由 B、F 和 L 决定DL 由 B、F 和 I 决定9下面的几个图显
4、示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是( )10关于通电导线所受安培力 F 的方向，磁感应强度 B 的方向和电流 I 的方向之间的关系，下列说法正确的是( )AF、B 、I 三者必须保持相互垂直BF 必须垂直 B、I，但 B、I 可以不相互垂直CB 必须垂直 F、I，但 F、I 可以不相互垂直DI 必须垂直 F、B ，但 F、 B 可以不相互垂直【概念规律练】知识点一 磁感应强度的方向1(双选) 下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是( )A某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向B小磁针 N 极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C垂直于磁场放置的通电导线的
5、受力方向就是磁感应强度的方向D磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向2(双选) 下列关于磁感应强度方向的说法中正确的是( )A磁场中某点的磁感应强度的方向规定为小磁针静止时北极所指的方向B磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针 S 极在此处的受力方向一致C磁场中某点的磁感应强度的方向由试探电流元在此处的受力方向决定D磁感应强度的方向由磁场本身决定，与是否在磁场中放入通电导线无关知识点二 磁感应强度的定义式 BFIL3有关磁感应强度的下列说法中，正确的是( )A磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量B若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C若有一小段长为 L，通
6、以电流为 I 的导体，在磁场中某处受到的磁场力为 F，则该处磁感应强度的大小一定是FILD由定义式 B 可知，电流强度 I 越大，导线 L 越长，某点的磁感应强度就越小FIL4根据磁感应强度的定义式 B ，下列说法中正确的是( )FILA在磁场中某确定位置，B 与 F 成正比，与 I、L 的乘积成反比B一小段通电直导线在空间某处受磁场力 F0，那么该处的 B 一定为零C磁场中某处 B 的方向跟电流在该处受磁场力 F 的方向相同D一小段通电直导线放在 B 为零的位置，那么它受到的磁场力 F 也一定为零知识点三 安培力的方向5把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下
7、列说法中正确的是( )A安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直6画出图 2 中导线棒 ab 所受的磁场力方向图 2知识点四 安培力的大小7一根长为 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，受到磁场力的大小不可能是( )A0.4 N B0.2 NC0.1 N D0 N8将长为 1 m 的导线 ac，从中点 b 折成如图 3 所示形状，放入 B0.08 T 的匀强磁场中，abc
8、 平面与磁场垂直，若在导线 abc 中通入 25 A 的直流电，则整根导线所受安培力大小为多少？图 3【方法技巧练】一、磁感应强度大小的计算方法9某课外学习小组设计了以下实验探究某磁场的强弱如图 4 所示，一根长为 L 的细铝棒用两个劲度系数均为 k 的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当棒中通以向右的电流 I 时，弹簧缩短 x，若通以向左的电流，也是大小等于 I 时，弹簧伸长 x，则磁感应强度 B 值为 ( )图 4A. B.kxIL 2kxILC. D.kILx 2ILkx二、磁通量的计算方法10. 如图 5 所示，半径为 R 的圆形线圈共有 n 匝，其中心位置处半径为
9、r 的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面若磁感应强度为 B，则穿过线圈的磁通量为( )图 5ABR 2 B Br2CnBR 2 Dn Br21有人根据公式 B 提出以下看法，其中正确的是( )FILA磁感应强度的数值跟通电导线受到的磁场力 F 的大小成正比B磁感应强度的数值跟通电导线的电流 I 成反比C磁感应强度的数值跟通电导线的长度 L 成反比D磁感应强度是表示磁场强弱的物理量，它是客观存在的，它与外加导线的长度、电流的强弱和受力情况均无关2磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是( )A BNAm NAmC DNAm2 NAm23(双选) 关于磁感应强度的方向和电场强度的方向，
10、下列说法正确的是( )A电场强度的方向与电荷所受电场力的方向相同B电场强度的方向与正电荷所受电场力的方向相同C磁感应强度的方向与小磁针 N 极所受磁场力的方向相同D磁感应强度的方向与小磁针在该处的指向相同4(双选) 下列说法中正确的是( )A电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零B一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度一定为零C把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱5在匀强磁场中某处 P 放一个长度为 L20 cm
11、，通电电流 I0.5 A 的直导线，测得它受到的最大磁场力 F1.0 N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则 P 处磁感应强度为( )A零B10 T，方向竖直向上C0.1 T，方向竖直向上D10 T，方向肯定不是竖直向上6. 如图 6 所示是三根平行直导线的截面图，若它们的电流强度大小都相同，且abacad，则 a 点的磁感应强度的方向是( )图 6A垂直纸面指向纸里B垂直纸面指向纸外C沿纸面由 a 指向 bD沿纸面由 a 指向 d7(双选) 如图 7 所示，框架面积为 S，框架平面与磁感应强度为 B 的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量的情况是( )图 7A如图所示位置时等于 B
12、SB若使框架绕 OO转过 60角，磁通量为 BS32C若从初始位置转过 90角，磁通量为零D若从初始位置转过 180角，磁通量变化为 BS题 号 1 2 3 4 5 6 7答 案8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，电流与磁场的方向如图 8 所示，已知磁感应强度大小为 1 T，试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向图 89如图 9 所示，一个单匝线圈 abcd 水平放置，面积为 S，当有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为 B，当线圈以 ab 边为轴转过 30和 60时，穿过线圈的磁通量分别是多少？图 910如图 10 所示，一根通电直导线垂直放
13、在磁感应强度 B1 T 水平向右的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为 r 的圆周上有 a、b、c、d 四点，已知 a 点的实际磁感应强度为零，则 b、c、d 三点的磁感应强度分别是多少？方向如何？图 1011一根长 20 cm 的通电导线放在磁感应强度为 0.4 T 的匀强磁场中，导线与磁场方向垂直，若它受到的安培力为 4103 N，则导线中的电流是多大？若将导线中的电流减小为 0，则该处的磁感应强度为多少？12匀强磁场(各点的磁感应强度大小、方向均不变的磁场) 中长 2 cm 的通电导线垂直磁场方向，当通过导线的电流为 2 A 时，它受到的磁场力大小为 4103 N，问：(1)该处的
14、磁感应强度 B 是多大？(2)若电流不变，导线长度减小到 1 cm，则它受到的磁场力 F 和该处的磁感应强度 B各是多少？(3)若导线长不变，电流增大为 5 A，则它受磁场力 F 和该处的磁感应强度 B 各是多少？第三节 探究安培力课前预习练1确定的 无关2比值 特斯拉 N FIL3磁场 左手 垂直 电流的方向 大拇指4磁感应强度5磁感应强度大小 电流大小 导线长度 ILBIBLsin 06垂直 乘积 磁通 BS 韦伯7D 8.B 9.C10B 安培力 F 总是与磁感应强度 B 和电流 I 决定的平面垂直，但 B 与 I(即导线)可以垂直，也可以不垂直，通电导线受安培力时，力 F 与磁场及力
15、F 与导线都是垂直的，故A、C 、 D 均错，B 正确课堂探究练1BD 磁场中某点磁感应强度的方向表示该点磁场的方向，磁场方向也就是小磁针N 极受力的方向但电流受力的方向不代表磁感应强度和磁场的方向点评 (1)磁感应强度的方向和小磁针 N 极受力方向相同，但绝非电流的受力方向(2)磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的，和小磁针、电流的存在与否无关2AD 小磁针在磁场中静止下来时，N 极的方向规定为该点的磁感应强度的方向，A 正确，B 错误；磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与此处是否有小磁针或通电导线无关，C 错误，D 正确3A 磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱，因此选项 A
16、是正确的；磁感应强度是与电流 I 和导线长度 L 无关的物理量，且 B 中的 B、F、L 相互垂直，所以选FIL项 B、C、D 皆是错误的 4D点评 在定义式 B 中，通电导线必须垂直于磁场方向放置因为磁场中某点通电FIL导线受力的大小，除和磁场强弱有关外，还和导线的方向有关导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力的大小也不相同通电导线受力为零的地方，磁感应强度 B 的大小不一定为零5D 安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，即垂直于磁场与电流决定的平面但电流方向与磁场方向不一定垂直6ab 棒所受的磁场力方向如下图所示先画出侧视图，再用左手定则判定点评 安培力的方向总是垂直于磁场方向和电
17、流方向所决定的平面，在判断时首先确定磁场与电流所确定的平面，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7A 据安培力的定义，当磁感应强度 B 与通电电流 I 方向垂直时，磁场力有最大值为 FBIL 0.520.2 N0.2 N当两方向平行时，磁场力有最小值为 0 N随着二者方向夹角的不同，磁场力大小可能在 0.2 N 与 0 N 之间取值 8. N3解析 通电导线受力的有效长度为首尾相接的直线段Lac 2 Lcos 30 m，故导线所受安培力的大小为 FIL acB25 0.08 N 12 32 32 3N点评 计算安培力大小时，要注意理解和灵活应用公式 F
18、ILB 和 FILBsin .(1)公式 FILB 中 L 指的是“ 有效长度” 当 B 与 I 垂直时， F 最大，FILB；当 B与 I 平行时，F0.(2)当磁场和电流成 角时，如右图所示将磁感应强度 B 正交分解成 B Bsin 和 BBcos ，而 B对电流是没有作用的所以 FB ILBILsin ，即 FBILsin .9B 设不通电时，弹簧长为 x，则通向右的电流时，有 2k(xx) mgBIL.通向左的电流时，有 2k(xx )mg BIl .解得 B .2kxIL10B 磁通量与线圈匝数无关；且磁感线穿过的面积为 r2，而并非 R2，故 B 项对课后巩固练1D2A 当导线与磁
19、场方向垂直时，由公式 B ，磁感应强度 B 的单位由 F、I、L 的FIL单位决定在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称 T,1 T1 .NAm3BC 物理学上规定正电荷在电场中的受力方向为该点电场方向，小磁针 N 极受力的方向为该点的磁场方向，小磁针静止时 N 极的指向为该点磁感应强度的方向4AC 通电导体受磁场力与电荷受电场力不同，安培力的大小与导体放置的方向有关，导体与磁场方向垂直时磁场力最大，导体与磁场方向平行时磁场力为零5D 由公式 B 可知，把数值代入可以得到 B10 T，公式中 F 是与 B 垂直的，FIL所以 P 处磁感应强度方向肯定不是竖直向上6D 每根导线在 a 点
20、产生的磁感应强度大小相等，关键是确定每根导线在 a 处产生的磁感应强度的方向，由矢量合成法则求合磁感应强度，判知 D 正确7AC 在题图所示的位置时，磁感线与线框平面垂直，BS.当框架绕 OO轴转过 60时可以将图改画成侧视图如右图所示BS BScos 60 BS.转过 90时，线框由磁感线垂直穿过变为平行， 0.线框12转过 180时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了因而1BS ， 2BS， | 2 1|2BS.综上所述，A、C 都正确8(1)0 (2)0.02 N，安培力方向垂直导线水平向右(3)0.02 N，安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上解析 由左手定则和安培力的计算公式
21、得：(1)因导线与磁感线平行，所以导线所受安培力为零；(2) 由左手定则知：安培力方向垂直导线水平向右，大小 F2BIL10.10.2 N0.02 N；(3) 安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小 F3BIL0.02 N.9. BS2 BS2解析 当线圈分别转过 30和 60时，线圈平面在垂直于磁场方向的有效面积相同，都有 S ，所以磁通量相同，都等于 .S2 BS210B b T，与水平方向成 45斜向右上方2Bc2 T，方向水平向右Bd T，与水平方向成 45斜向右下方2解析 a、b、c、d 各点的磁场均为匀强磁场与电流的磁场的叠加，并且电流在这四点所产生的磁感应强度 B大小相等，由于
22、 Ba0，则 BB1 T，则由安培定则可知，导线中电流方向向外，则在 b、c、d 点电流的磁场的磁感应强度如下图所示Bb B T，45，即 Bb与水平方向成 45角斜向右上方2 2BcB B 2 T，方向水平向右Bd B T， 45 ，即 Bd与水平方向成 45角斜向右下方2 2110.05 A 0.4 T解析 由 B 得FILI A0.05 A.FBL 410 30.40.2磁感应强度 B 与 I、L 、F 无关，只由磁场本身决定，故当 I0 时，B 不变，仍为 0.4 T.12(1)0.1 T (2)2 103 N 0.1 T(3)102 N 0.1 T解析 (1)根据磁感应强度的定义B T0.1 T.FIL 410 32210 2(2)匀强磁场中该点的磁感应强度由磁场本身来决定，不因导线长度的改变而改变，因此，B 0.1 T.根据磁感应强度的定义 B 可得，导线长度减小到 1 cm，则它受磁场力FILFBIL0.12 N10 2 N210 3 N.(3)匀强磁场中该点的磁感应强度也不因电流的改变而改变，因此，B0.1 T.根据磁感应强度的定义 B 可得，电流增大为 5 A，则它受磁场力FILFBI L0.15210 2 N10 2 N.
