第1课 磁场对通电导线的作用力 【知识点播+题型强化】高中化学（人教版2019选择性必修第二册）

§1.1磁场对通电导线的作用力第一章安培力与洛伦兹力电磁轨道炮

电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。自然条件下炮弹速度可达近万m/s，射程320km，杀伤能量32兆焦。炮弹的发射是利用电磁系统中电磁场对炮弹导电底座的作用力。炮弹的动力来源：磁场对电流的作用力！为了纪念安培，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力。探究安培力的方向与哪些因素有关交换磁极的位置，

观察受力方向是否改变。改变导线中电流的方向，

观察受力方向是否改变。F、B、I方向关系BIF示意图①安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面IBFBB②B与

I不一定垂直.安培力的方向左手定则伸开左手，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。磁感线四指大拇指穿过手心电流方向安培力方向FF=0F××××××××××××××××BI×BIBI判定以下通电导线所受安培力的方向典例精析例1．在下列四幅图中，能正确标明通电直导线所受安培力F方向的是(

)B【解析】根据左手定则判断可知，安培力竖直向下，A错误；根据左手定则判断可知，安培力竖直向下，B正确；根据左手定则判断可知，安培力竖直向下，C错误；根据左手定则判断可知，安培力垂直纸面向外，D错误。【答案】BFIBFIBααBBIFαBI练习：判定以下通电导线所受安培力的方向30°FFIIIBBB通电直导线中的电流环形电流或通电螺线管判断电流在磁场中的受力方向电流在磁场中左手定则作用具体情况具体操作结果内

容四个手指弯曲的方向指向电流的环绕方向大拇指指向轴线上的磁感线方向四个手指弯曲的方向表示磁场的方向大拇指指向电流的方向磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流的方向大拇指指向电流所受到的安培力的方向判断电流的磁场方向安培定则左手定则和安培定则对比：小试牛刀１.画出图中通电直导线A受到的安培力的方向。【答案】【解析】(1)中电流与磁场垂直，由左手定则可判断出A所受安培力方向如图甲所示。(2)中条形磁铁在A处的磁场分布如图乙所示，由左手定则可判断A受到的安培力的方向如图乙所示。(3)中由安培定则可判断出A处合磁场方向如图丙所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丙所示。(4)中由安培定则可判断出A处磁场如图丁所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丁所示。小试牛刀１.(多选)(2019·江苏高考)如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等。矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止。则a、b的电流方向可能是(

)A．均向左B．均向右C．a的向左，b的向右D．a的向右，b的向左CD【解析】a、b的电流均向左或均向右时，根据通电直导线产生的磁场及其分布和叠加可知，在a、b导线附近的磁场方向相反，则由左手定则可以判断平行于a、b导线的矩形线框的两边受力的方向相同，线框所受的合力不为0，故不可能静止，选项A、B错误；a、b的电流方向相反时，在a、b导线附近的磁场方向相同，平行于a、b导线的矩形线框的两边受力的方向相反，用对称性也可以判断线框的另外两边所受的磁场力也大小相等方向相反，故线框处于平衡状态，选项C、D正确。【答案】CD小试牛刀2．如图所示，O为圆心，KN、LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外，用一根导线围成如图KLMN所示的回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路(

)A.将向左平动B．将向右平动C．将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动D．KL边将垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动D小试牛刀【解析】因为通电直导线的磁感线是以O为圆心的一组同心圆，磁感线与KN边、LM边平行，所以KN边、LM边均不受力。根据左手定则可得，KL边受力垂直纸面向外，MN边受力垂直纸面向里，故D项正确。【答案】D小试牛刀３．(2021·广东选择考)截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1≫I2，电流方向如图所示。下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是(

)C小试牛刀【解析】因I1≫I2，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线要受到中心直导线吸引的安培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线要受到中心直导线排斥的安培力，形成凸形，故发生形变后的形状如图C。【答案】C平行通电导线间是相互吸引还是相互排斥？能否用今天所学知识分析他们之间的作用力？回顾结论：

同向电流相互吸引

反向电流相互排斥思考思考题题：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。FFFF实验演示现象对比F=ILB

垂直于磁场B放置、长为L的一段导线，当通过的电流为I时，所受的安培力F为：②当磁感应强度B的方向与导线方向平行时：F＝0①当磁感应强度B的方向与导线方向垂直时：F=ILB思考：如果通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时呢？二、安培力的大小：把磁感应强度B分解为两个分量：B2对通电导线不产生安培力，仅由B1决定安培力：通电直导线与磁场方向夹角为θ时垂直分量

B1=Bsinθ平行分量B2=BcosθIBθB2B1即F=ILB1，将B1=Bsinθ代入得：F=ILBsinθ（θ为B与I之间的夹角）对安培力大小计算公式的深刻理解：①公式F＝ILB中L指的是“有效长度”．

当B与I垂直时，F最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0.②弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末端．例题２.如图所示，质量为m、长为l的导体棒MN电阻为R，初始时静止于光滑平行的水平轨道上，轨道间距也为l，电源电动势为E，内阻不计。匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成θ角斜向上，开关闭合后导体棒开始运动，则(

)A．导体棒向左运动B．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为BEl／RC．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为BElsinθ／RD．开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为BEl／mR典例精析B【解析】开关闭合，由左手定则可知，导体棒受到的安培力斜向右下，导体棒向右运动，A错误；当开关闭合瞬间，根据安培力公式F＝BIl，且I＝E／R，可得F＝BlE／R，B正确，C错误；当开关闭合瞬间，安培力的方向与导轨成(90°－θ)角，由牛顿第二定律与安培力的大小可知，加速度a＝BElsinθ／mR，D错误。【答案】B三、磁电式电流表1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。①最基本的是磁铁和线圈。②铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。2、电流表的工作原理

①蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，当电流通过线圈时线圈上跟线圈轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转动，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。②磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。③当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。2、电流表的工作原理【易错辨析】(1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同。()(2)通电导线在磁场中不一定受安培力。()(3)一通电导线放在磁场某处不受安培力，该处的磁感应强度不一定为零。()(4)通有反方向电流的平行导线相互吸引。()(5)磁电式电流表指针偏转角度与电流大小成正比。()(6)磁电式电流表内是均匀辐射磁场，不是匀强磁场。()×√√×√√小试牛刀1．(多选)某地的地磁场的磁感应强度大约是4.0×10－5T，一根长500m的导线，电流为10A，则该导线受到的磁场力可能是(

)A．0

B．0.1N

C．0.3N

D．0.4N【解析】当B与I垂直时，安培力大小为F＝BIl，知安培力的最大值为F最大＝BIl＝4×10－5×10×500N＝0.2N；当B与I平行时，安培力为0，为最小值，则可知安培力的大小范围为：0≤F≤0.2N，A、B正确，C、D错误。【答案】AB２.如图是磁电式电流表的部分结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场辐向均匀分布，线圈中a、b两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。则(

)A.该磁场是匀强磁场B．线圈平面总与磁场方向垂直C．线圈将沿逆时针方向转动D．a、b导线受到的安培力大小总为IlB小试牛刀D【解析】该磁场是辐向均匀分布的，不是匀强磁场，A错误；线圈平面总与磁场方向平行，B错误；根据左手定则可知，线圈a导线受到向上的安培力，b导线受到向下的安培力，线圈沿顺时针方向转动，C错误；a、b导线始终与磁场垂直，受到的安培力大小总为BIl，D正确。【答案】D小试牛刀电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。自然条件下炮弹速度可达近万m/s，射程320km，杀伤能量32兆焦。炮弹的发射是利用电磁系统中电磁场对炮弹导电底座的作用力。炮弹的动力来源：磁场对电流的作用力！为了纪念安培，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力。安培力的方向安培力的大小：通电导线在磁场中受到的力应用：磁电式电流表判定方法：左手定则特点：总垂直于B和I确定的平面

构造：原理：F=ILBsinθ通电线圈受安培力作用而转动极靴线圈安培定则与左手定则的区别安培定则（右手螺旋定则）左手定则应用判断电流的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向内容具体情况直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中条件大拇指指向电流的方向四指弯曲的方向指向电流的环绕方向磁感线穿过手掌心，四指指向电流方向结果四指弯曲的方向表示磁感线的方向大拇指指向轴线上的磁感线方向大拇指指向电流受到的磁场力的方向

一、通电导体运动方向的判断1.如图所示，把轻质导电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于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，则线圈(

)A．向左运动B．向右运动C．静止不动 D．无法确定

A2.如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)(

)A.顺时针方向转动，同时下降B.顺时针方向转动，同时上升C.逆时针方向转动，同时下降D.逆时针方向转动，同时上升C二、安培力作用下通电导体的平衡3.质量为m，长度为L