高考物理一轮复习【知识 精讲精研】：第一、二节+安培力及其应用

第一、二节

安培力及其应用第一章磁场

1.认识安培力磁场对电流的作用力称为安培力麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一，把安培誉“电学中的牛顿”2.安培力方向

【实验探究】安培力F

的方向与电流I、磁感应强度B

的方向有什么有关系？2.安培力方向

【实验探究】安培力F

的方向与电流I、磁感应强度B

的方向有什么有关系？2.安培力方向

【实验探究】安培力F

的方向与电流I、磁感应强度B

的方向有什么有关系？“仙人指路”“万箭穿心”“一指乾坤”③四指指向电流④拇指指向安培力①伸开左手②磁感线进入掌心

左手定则2.安培力方向

【例1—课本P7】“仙人指路”“万箭穿心”“一指乾坤”③四指指向电流④拇指指向安培力①伸开左手②磁感线进入掌心

左手定则3.安培力大小

分解B分解L3.安培力大小【例2】

将长度为L、通有I电流的直导线放入一磁感应强度为B的匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向。0水平向右垂直纸面斜向外垂直导线斜向左上方2.安培力方向【例3】在图中画出通电导体棒ab所受的安培力的方向。立体图需转化为平面图3.安培力大小【例4—三维设计P7】如图所示，在倾角为α＝30°的斜面上，固定一宽l＝0.25m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R。电源电动势E＝12V，内阻r＝1Ω，一质量m＝20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度B＝0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)。金属导轨是光滑的，g取10m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：(1)金属棒所受到的安培力大小；(2)通过导线的电流大小；(3)滑动变阻器R接入电路中的阻值。3.安培力大小【迁移发散】（1）保持其他条件不变，并且已知R＝23Ω，若装置处于竖直向上的匀强磁场中，要使金属棒在斜面导轨上保持静止，则磁场的磁感应强度B的大小为多大？3.安培力大小【迁移发散】(2)保持[典例4]其他条件不变，并且已知R＝23Ω，若使金属棒在斜面导轨上保持静止且对斜面导轨的压力恰好为0，则所加的磁场的磁感应强度B为多大？方向如何？3.安培力大小

【例5】如图所示，水平导轨间距为L=0.5m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m=1kg，电阻R0=0.9Ω，与导轨接触良好；电源电动势E=10V，内阻r=0.1Ω，电阻R=4Ω外加匀强磁场的磁感应强度B=5T，方向垂直于ab，与导轨平面夹角为α=53°；ab与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g=10m/s2，ab处于静止状态。已知sin53°=0.8，

cos53°=0.6。求:(1)通过ab的电流大小和方向；(2)ab受到的安培力大小；(3)重物重力G的取值范围。3.安培力大小【规律探究】如图所示，长度为2L的通电导线abc从中点b折成600，垂直放置于匀强磁场B中，电流I从a端流入b端流出，求：（1）通电导线abc在磁场中受到安培力的大小和方向？（2）若放置另一长度为L的通电导线，电流I也从a端流入b端流出，该通电导线在磁场中受到安培力的大小和方向？（3）由（1）和（2）可以总结出什么规律？3.安培力大小

安培力的大小：L是有效长度，相应的电流沿L由始端流向末端B是垂直于L的分量

或

L是垂直于B的分量3.安培力大小

【例5—2019全国卷高考真题】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，已如导体棒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．0B4.安培力的应用——电流天平

电流天平常用于实验室中测量两平行通电导体之间的相互作用力和磁感应强度如图所示是等臂电流天平的原理图.在天平的右端挂一矩形线圈，设线圈匝数为n，底边cd长L，放在待测匀强磁场中，使线圈平面与磁场垂直，磁场方向垂直于纸面向里.（1）图示电流，使天平再次平衡：（2）反向电流，左盘加上质量为m的砝码使天平再次平衡：解得：等臂电流天平原理图4.安培力的应用——电流天平【例6—课本P29】如图所示是一个测量磁场磁感应强度大小的实验方案.整个装置悬挂在弹簧测力计下，装置下端有单匝线圈，线圈宽度L=0.1m，线框下边处于一个待测匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直.当线框接通直流电源，电流为2A时，发现弹簧测力计的示数为0.6N.保持电流大小不变，改变电流方向，弹簧测力计的示数变为0.8N.（1）不通电时，弹簧测力计的示数是多少?（2）待测磁场磁感应强度的大小是多少?（3）若线圈有5匝，其他条件不变，

磁场磁感应强度的大小是多少？4.安培力的应用——电磁炮

“左力右电”安培定则(右手螺旋定则):判断电流的磁场方向左手定则:判断电流在磁场中的受力方向电流大小点到导线线的距离主视图俯视图立体图4.安培力的应用——电磁炮电磁炮是利用电磁系统中电磁场产生的安培力来对金属炮弹进行加速，使其达到打击目标所需的动能，与传统的火药推动的大炮，电磁炮可大大提高弹丸的速度和射程。（1）轨道间所加磁场的方向？

（2）金属杆CD所受安培力方向？电磁炮主要原理图4.安培力的应用——电磁炮电磁炮是利用电磁系统中电磁场产生的安培力来对金属炮弹进行加速，使其达到打击目标所需的动能，与传统的火药推动的大炮，电磁炮可大大提高弹丸的速度和射程。4.安培力的应用——电磁炮

【例6—课本P11】电磁炮是一种新式兵器，其主要原理如图所示.某电磁炮能够把m=2.2g的弹体（包括金属杆CD的质量）加速到

v=10km/s.若轨道宽L=2m，长s=100m，通过的电流为I=10A，忽略轨道摩擦.（1）轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度为多少?（2）电磁炮的最大功率为多少?为什么？4.安培力的应用——直流电动机

直流电动机内部结构示意图4.安培力的应用——直流电动机1.当线圆位于如图所示的四种状态时，ab和cd所受安培力的情况如何?2.直流电动机的线圈是如何实观连续不停地朝一个方向转动的?惯性作用惯性作用换向器作用：电动机线圈每当跃过平衡位置（转过1800）时就改变电流方向，确保线圈受到的安培力始终起到推动线圈往同一个方向持续转动的效果。4.安培力的应用——磁电式电流表

磁电式电流表原理：在安培力作用下，线圈绕中心轴转动.线圈的转动导致骤旋弹簧被扭转，产生一个阻碍线圈转动的阻力，当安培力与螺旋弹簧阻力作用效果相当时，线圈停在某一位置，电表指针指示表盘相应刻线，进而得到相应电流的大小.可以证明，线圈的转动角度与线圈中的电流成正比.磁电式电表磁电式电表内部结构示意图均匀辐射分布的磁场5.安培力作用下导体的运动

左手定则:判断电流在磁场中的受力方向主视图俯视图立体图等效5.安培力作用下导体的运动在必修第三册中我们知道，两根通电直导线之间存在相互作用力.请根据安培定则和左手定则，解释产生该现象的原因.同向电流相互吸引，反向电流相互排斥两根平行通电直线的相互作用在必修第三册中我们知道，两根通电直导线之间存在相互作用力.请根据安培定则和左手定则，解释产生该现象的原因.5.安培力作用下导体的运动

同向电流相互吸引，反向电流相互排斥FbaaFabbFbaFabbababa5.安培力作用下导体的运动【例7】用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让两者等高平行放置，如图所示，当两导线环中通入方向相反的电流I1、I2时，则有A．两导线环相互吸引

B．两导线环相互排斥C．两导线环无相互作用力

D．两导线环先吸引后排斥等效法环形电流→小磁针通电螺线管→条形磁铁等效5.安培力作用下导体的运动【例8】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．无法确定电流元法分割为电流元————>安培力方向→整段导线合力方向→运动方向左手定则5.安培力作用下导体的运动

【例9】如图所示，通电直导线ab平行于通电螺线管的轴线，放置在螺线管的上方，且通以由a到b的电流，在通电螺线管在导线所处区域的磁感线呈弧形。如果导线可在空中自由移动和转动，试分析：（1）通电螺线管哪端接电源的正极？（2）导线的运动情况(从上往下看)是A．顺时针转动并靠近螺线管B．顺时针转动并远离螺线管C．逆时针转动并远离螺线管D．逆时针转动并靠近螺线管5.安培力作用下导体的运动

【例10】如图所示，通电直导线ab平行于通电螺线管的轴线，放置在螺线管的上方，且通以由a到b的电流，在通电螺线管在导线所处区域的磁感线呈弧形。如果导线可在空中自由移动和转动，试分析：（3）产生以上弧形磁感线的磁场源，还可能条形磁铁、U形磁