1、课时2 磁场对通电导线和运动电荷的作用 内容与要求 内容要求1.通电导线在磁场中受到的力c2.运动电荷在磁场中受到的力c考点1 安培力及其方向 考点与典例 1.安培力:通电导线在磁场中受到的力称为安培力。2.安培力方向 可用左手定则判定: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。3.安培力的方向特点:FB,FI,即F垂直于B和I决定的平面。(注意:B和I可以有任意夹角)典例1 (2018浙江11月学考)电流天平是一种测量磁场力的装置,如图所示。两相距很近的通电平行线圈和,线
2、圈固定,线圈置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。下列说法正确的是()A.当天平示数为负时,两线圈电流方向相同 B.当天平示数为正时,两线圈电流方向相同 C.线圈对线圈的作用力大于线圈对线圈的作用力 D.线圈对线圈的作用力与托盘对线圈的作用力是一对相互作用力 解析:装置的构造模型为两个线圈和一个杠杆,当线圈中通有同向电流时互相吸引,天平示数为负,故A正确;当通有异向电流时互相排斥,天平示数为正,故B错误;线圈对线圈的作用力和线圈对线圈的作用力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,故C错误;线圈对线圈的作用力与托盘对线圈的作用力都作用在同一物体上,不是一对相互作用力,故D错误
3、。答案:A 对点自测1:如图,一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间。开关闭合后导体棒受到的安培力方向()A.向上 B.向下 C.向左 D.向右 解析:导体棒ab上的电流方向为ab,根据安培定则,U形铁芯的上臂为S极,下臂为N极,两臂之间的磁场方向竖直向上,则由左手定则可判知,导体棒受到的安培力方向向右。D 考点2 安培力的大小 1.磁场和电流垂直时,安培力的大小F=ILB。2.磁场和电流平行时,安培力的大小F=0。说明 公式F=ILB中的L是指“有效长度”,对通电直导线,是垂直放入磁场的导线在磁场中的那段长度;对弯曲导线,当导线所在平面与磁场方向垂直,且磁场为匀强磁场时,L等于弯曲导线两端点连
4、接线段的长度,如图所示,相应的电流方向沿线段由始端流向末端。典例2 为了降低潜艇噪音可用电磁推进器替代螺旋桨。如图为直线通道推进器示意图。推进器前后表面导电,上下表面绝缘,规格为:abc=0.5 m0.4 m0.3 m。空间内存在由超导线圈产生的匀强磁场,其磁感应强度B=10.0 T,方向竖直向下,若在推进器前后方向通以电流I=1.0103 A,方向如图。则下列判断正确的是()A.推进器对潜艇提供向左的驱动力,大小为4.0103 N B.推进器对潜艇提供向右的驱动力,大小为4.0103 N C.推进器对潜艇提供向左的驱动力,大小为3.0103 N D.推进器对潜艇提供向右的驱动力,大小为3.0
5、103 N 解析:磁场方向向下,电流方向向里,依据左手定则,则安培力方向向左,根据安培力公式F=BIL=10.01.01030.4 N=4.0103 N,综上所述,故A正确,B,C,D错误。答案:A 对点自测2:(2019浙江6月学考)如图所示,金属细杆垂直放置于间距为L的水平平行金属导轨上,并处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。已知电源电动势为E、内阻为r,金属细杆连入电路的电阻值为R,其他电阻均不计。则闭合开关瞬间:(1)细杆所受安培力水平向左还是水平向右?(2)电路中电流I多大?(3)细杆所受安培力F多大?解析:(1)由左手定则可知,安培力的方向水平向右。(2)由闭合电路欧姆定律得
6、,电路中的电流 I=ERr。(3)由安培力计算公式 F=ILB 得 F=BLERr。答案:(1)水平向右(2)ERr(3)BLERr 考点3 洛伦兹力 1.洛伦兹力:运动电荷在磁场中受到的力。2.洛伦兹力的方向(1)判定方法左手定则: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,并使四指指向正电荷运动的方向,这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。(2)方向特点:一定是FB,Fv,即F垂直于B和v决定的平面。(注意:B和v可以有任意夹角)3.洛伦兹力的大小:与磁感应强度B,运动电荷所带电荷量q和运动速度v有关。说明(1)当电荷运动方向
7、发生变化时,洛伦兹力的方向也随之变化。(2)当B与v方向平行时,运动电荷所受洛伦兹力为0。(3)洛伦兹力与静电力的比较 洛伦兹力 静电力 性质 磁场对运动电荷的作用 电场对电荷的作用 产生 条件 v0且v不与B平行 E0 大小 与B,q,v有关 F=qE 方向 一定是FB,Fv+q与E相同,-q与E相反 做功 情况任何情况下都不做功可能做正功、负功,也可能不做功作用 效果只改变电荷运动的速度方向,不改变速度大小既可以改变电荷运动的速度大小,也可以改变电荷运动的速度方向典例3 关于洛伦兹力,下列说法中正确的是()A.带电粒子在磁场中运动时,一定受到洛伦兹力的作用 B.带电粒子在磁场中某点所受的洛伦兹力为零,则该点的磁感应强度一定为零 C.当运动电荷的速度方向与磁场平行时,电荷不受洛伦兹力 D.当运动电荷的速度方向与磁场垂直时,电荷不受洛伦兹力 解析:当粒子平行磁场方向在磁场中运动时,粒子不受洛伦兹力作用,选项C正确。答案:C 对点自测3:(2019浙江6月学考)下列关于运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是()解析:根据左手定则,让拇指与其余四指垂直并与手掌在同一个平面内,磁感线垂直穿过手心,四指指向正电荷运动的方向,或负电荷运动的反方向,这时拇指所指的方向为运动电荷所受洛伦兹力的方向,选项A正确。A 点击进入 课时训练