【讲与练】高中物理人教版(2019)选择性必修2：1.1 磁场对通电导线的作用力第2课时安培力作用下导体的运动问题学案.doc

第2课时安培力作用下导体的运动问题

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安培力作用下导体运动方向的判断

要|点|提|炼

1.判断导体在磁场中运动情况的常规思路

(1)不管是电流还是磁体，对通电导体的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导体所在位置的磁场分布情况。

(2)结合左手定则准确判断导体所受安培力的方向。

(3)由导体的受力情况判定导体的运动方向。

2．判断导体在磁场中运动情况的几种常用方法

电流元法

把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断每段电流元受安培力的方向，然后判断整段导线所受安培力的方向，从而确定导线运动方向

等效法

环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立

特殊位

置法

通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，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反作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向

典|例|剖|析

典例1(2022·河南夏邑高二月考)如图所示，把一可自由运动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，当通以图示方向的电流时，导线的运动情况是(从下往上看)(D)

A．顺时针方向转动，悬线张力减小

B．顺时针方向转动，悬线张力增大

C．逆时针方向转动，悬线张力减小

D．逆时针方向转动，悬线张力增大

解析：在导线两侧取两小段，左边一小段，根据左手定则，可知其所受的安培力方向垂直纸面向里，右侧一小段，根据左手定则，可知其所受安培力的方向垂直纸面向外，所以从下往上看时，可知导线逆时针转动；当导线转动90°，电流方向垂直纸面向里时，这时导线处于向右的磁场中，根据左手定则可知，其所受的安培力方向向下，故可知悬线张力增大，综上所述，导线的运动情况为，逆时针转动，悬线张力增大，A、C、B错误，D正确。

对点训练?(多选)如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如图所示，在加上电流后的一小段时间内，台秤读数为F2，则以下说法正确的是(AD)

A．F1F2 B．F1F2

C．弹簧长度将变长 D．弹簧长度将变短

解析：磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极，因为长直导线在磁铁的中心偏左位置，所以此处的磁感线是斜向右上的，电流的方向垂直纸面向里，根据左手定则，导线受磁铁给的安培力方向是斜向右下，长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左上的；将这个力在水平和竖直方向分解，因此光滑平板对磁铁支持力减小，由于在水平向左产生分力，所以弹簧压缩，弹簧长度将变短，故A、D正确，B、C错误。

对点训练?如图所示，A为一个水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一根通电直导线，电流方向如图所示。当圆盘高速绕中心轴OO′顺时针(从上往下看)转动时，通电直导线所受安培力的方向是(C)

A．竖直向上 B．竖直向下

C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外

解析：电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，因为圆盘带负电，转动时，形成逆时针方向(从上往下看)的电流，根据安培定则可知，在圆盘正上方形成的磁场的有效分量方向竖直向上，根据左手定则可得直导线所受安培力的方向垂直纸面向里。故选C。

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安培力作用下物体的平衡问题

要|点|提|炼

1.解决安培力作用下的平衡与解一般物体平衡方法类似，只是多画出一个安培力。一般解题步骤为：

(1)明确研究对象。

(2)先把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上。

(3)正确受力分析，然后根据平衡条件：F合＝0列方程求解。

2．分析求解安培力时需要注意的问题

(1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力方向。

(2)安培力大小与导体放置的角度有关，但一般情况下只要求导体与磁场垂直的情况，其中L为导体垂直于磁场方向的长度，为有效长度。

典|例|剖|析

典例2如图所示，通电直导线ab质量为m，水平地放置在倾角为θ的光滑导轨上，导轨宽度为L，通以图示方向的电流，电流大小为I，要求导线ab静止在斜面上。

(1)若磁场的方向竖直向上，则磁感应强度为多大？

(2)若要求磁感应强度最小，则磁感应强度的大小和方向如何？

解析：(1)若磁场方向竖直向上，从a向b观察，导线受力情况如右图所示。

由平衡条件得：

在水平方向上：F－FNsinθ＝0，

在竖直方向上：mg