1、课时课时2 2磁场对通电导线和运动电荷的作用磁场对通电导线和运动电荷的作用内容与要求内容与要求内容内容要求要求1.1.通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力c c2.2.运动电荷在磁场中受到的力运动电荷在磁场中受到的力c c考点考点1 1安培力及其方向安培力及其方向考点与典例考点与典例1.1.安培力安培力:通电导线在磁场中受到的力称为安培力。通电导线在磁场中受到的力称为安培力。2.2.安培力方向安培力方向可用左手定则判定可用左手定则判定:伸开左手伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手并且都与手掌在同一个平面内掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入让磁感线
2、从掌心进入,并使四指指向电流的方向并使四指指向电流的方向,这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。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。3.3.安培力的方向特点安培力的方向特点:FB,FI,FB,FI,即即F F垂直于垂直于B B和和I I决定的平面。决定的平面。(注意注意:B:B和和I I可以有任意夹角可以有任意夹角)典例典例1 1 (2018(2018浙江浙江1111月学考月学考)电流天平是一种测量磁场力的装置电流天平是一种测量磁场力的装置,如如图所示。两相距很近的通电平行线圈图所示。两相距很近的通电平行线圈和和,线圈线圈固定固定,线圈线圈置于置于天平托盘
3、上。当两线圈均无电流通过时天平托盘上。当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。下列说法天平示数恰好为零。下列说法正确的是正确的是()A.A.当天平示数为负时当天平示数为负时,两线圈电流方向相同两线圈电流方向相同B.B.当天平示数为正时当天平示数为正时,两线圈电流方向相同两线圈电流方向相同C.C.线圈线圈对线圈对线圈的作用力大于线圈的作用力大于线圈对线圈对线圈的作用力的作用力D.D.线圈线圈对线圈对线圈的作用力与托盘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的作用力是一对相互作用力解析解析:装置的构造模型为两个线圈和一个杠杆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当线圈
4、中通有同向电流时互相吸引时互相吸引,天平示数为负天平示数为负,故故A A正确正确;当通有异向电流时互相排斥当通有异向电流时互相排斥,天平天平示数为正示数为正,故故B B错误错误;线圈线圈对线圈对线圈的作用力和线圈的作用力和线圈对线圈对线圈的作用的作用力是一对相互作用力力是一对相互作用力,大小相等大小相等,方向相反方向相反,故故C C错误错误;线圈线圈对线圈对线圈的的作用力与托盘对线圈作用力与托盘对线圈的作用力都作用在同一物体上的作用力都作用在同一物体上,不是一对相互作不是一对相互作用力用力,故故D D错误。错误。答案答案:A A对点自测对点自测1:1:如图如图,一导体棒一导体棒abab静止在静
5、止在U U形铁芯的两臂之间。开关闭合后形铁芯的两臂之间。开关闭合后导体棒受到的安培力方向导体棒受到的安培力方向()A.A.向上向上 B.B.向下向下 C.C.向左向左 D.D.向右向右解析解析:导体棒导体棒abab上的电流方向为上的电流方向为ab,ab,根据安培定则根据安培定则,U,U形铁芯的上臂为形铁芯的上臂为S S极极,下臂为下臂为N N极极,两臂之间的磁场方向竖直向上两臂之间的磁场方向竖直向上,则由左手定则可判知则由左手定则可判知,导体棒受到的安培力方向向右。导体棒受到的安培力方向向右。D D考点考点2 2安培力的大小安培力的大小1.1.磁场和电流垂直时磁场和电流垂直时,安培力的大小安培
6、力的大小F=ILBF=ILB。2.2.磁场和电流平行时磁场和电流平行时,安培力的大小安培力的大小F=0F=0。说明说明公式公式F=ILBF=ILB中的中的L L是指是指“有效长度有效长度”,对通电直导线对通电直导线,是垂直放入磁场的是垂直放入磁场的导线在磁场中的那段长度导线在磁场中的那段长度;对弯曲导线对弯曲导线,当导线所在平面与磁场方向垂当导线所在平面与磁场方向垂直直,且磁场为匀强磁场时且磁场为匀强磁场时,L,L等于弯曲导线两端点连接线段的长度等于弯曲导线两端点连接线段的长度,如图如图所示所示,相应的电流方向沿线段由始端流向末端。相应的电流方向沿线段由始端流向末端。典例典例2 2 为了降低潜
7、艇噪音可用电磁推进器替代螺旋桨。如图为直线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通道推进器示意图。推进器前后表面导电,上下表面绝缘上下表面绝缘,规格规格为为:a:ab bc=0.5 mc=0.5 m0.4 m0.4 m0.3 m0.3 m。空间内存在由超导线圈产生的。空间内存在由超导线圈产生的匀强磁场匀强磁场,其磁感应强度其磁感应强度B=10.0 T,B=10.0 T,方向竖直向下方向竖直向下,若在推进器前后方若在推进器前后方向通以电流向通以电流I=1.0I=1.010103 3 A,A,方向如图。则下列判断正确的是方向如图。则下列判断正确的是
8、()A.A.推进器对潜艇提供向左的驱动力推进器对潜艇提供向左的驱动力,大小为大小为4.04.010103 3 N NB.B.推进器对潜艇提供向右的驱动力推进器对潜艇提供向右的驱动力,大小为大小为4.04.010103 3 N NC.C.推进器对潜艇提供向左的驱动力推进器对潜艇提供向左的驱动力,大小为大小为3.03.010103 3 N ND.D.推进器对潜艇提供向右的驱动力推进器对潜艇提供向右的驱动力,大小为大小为3.03.010103 3 N N解析解析:磁场方向向下磁场方向向下,电流方向向里电流方向向里,依据左手定则依据左手定则,则安培力方向向左则安培力方向向左,根据安培力公式根据安培力公
9、式F=BIL=10.0F=BIL=10.01.01.010103 30.4 N=4.00.4 N=4.010103 3 N,N,综上所述综上所述,故故A A正确正确,B,C,D,B,C,D错误。错误。答案答案:A A对点自测对点自测2:2:(2019(2019浙江浙江6 6月学考月学考)如图所示如图所示,金属细杆垂直放置于间距为金属细杆垂直放置于间距为L L的水平平行金属导轨上的水平平行金属导轨上,并处于竖直向上、磁感应强度为并处于竖直向上、磁感应强度为B B的匀强磁场的匀强磁场中。已知电源电动势为中。已知电源电动势为E E、内阻为、内阻为r,r,金属细杆连入电路的电阻值为金属细杆连入电路的电
10、阻值为R,R,其其他电阻均不计。则闭合开关瞬间他电阻均不计。则闭合开关瞬间:(1)(1)细杆所受安培力水平向左还是水平向右细杆所受安培力水平向左还是水平向右?(2)(2)电路中电流电路中电流I I多大多大?(3)(3)细杆所受安培力细杆所受安培力F F多大多大?解析解析:(1)(1)由左手定则可知由左手定则可知,安培力的方向水平向右。安培力的方向水平向右。考点考点3 3洛伦兹力洛伦兹力1.1.洛伦兹力洛伦兹力:运动电荷在磁场中受到的力。运动电荷在磁场中受到的力。2.2.洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向(1)(1)判定方法判定方法左手定则左手定则:伸开左手伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直使拇指与其
11、余四个手指垂直,并并且都与手掌在同一个平面内且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入让磁感线从掌心进入,并使四指指向正电并使四指指向正电荷运动的方向荷运动的方向,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。伦兹力的方向。(2)(2)方向特点方向特点:一定是一定是FB,Fv,FB,Fv,即即F F垂直于垂直于B B和和v v决定的平面。决定的平面。(注意注意:B:B和和v v可以有任意夹角可以有任意夹角)3.3.洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小:与磁感应强度与磁感应强度B,B,运动电荷所带电荷量运动电荷所带电荷量q q和运动速度和
12、运动速度v v有关。有关。说明说明(1)(1)当电荷运动方向发生变化时当电荷运动方向发生变化时,洛伦兹力的方向也随之变化。洛伦兹力的方向也随之变化。(2)(2)当当B B与与v v方向平行时方向平行时,运动电荷所受洛伦兹力为运动电荷所受洛伦兹力为0 0。(3)(3)洛伦兹力与静电力的比较洛伦兹力与静电力的比较洛伦兹力洛伦兹力静电力静电力性质性质磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用电场对电荷的作用电场对电荷的作用产生产生条件条件v0v0且且v v不与不与B B平行平行E0E0大小大小与与B,q,vB,q,v有关有关F=qEF=qE方向方向一定是一定是FB,FvFB,Fv+q+q与与E E相同
13、相同,-q-q与与E E相反相反做功做功情况情况任何情况下都不做功任何情况下都不做功可能做正功、负功可能做正功、负功,也可也可能不做功能不做功作用作用效果效果只改变电荷运动的速度方只改变电荷运动的速度方向向,不改变速度大小不改变速度大小既可以改变电荷运动的既可以改变电荷运动的速度大小速度大小,也可以改变电也可以改变电荷运动的速度方向荷运动的速度方向典例典例3 3 关于洛伦兹力关于洛伦兹力,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.A.带电粒子在磁场中运动时带电粒子在磁场中运动时,一定受到洛伦兹力的作用一定受到洛伦兹力的作用B.B.带电粒子在磁场中某点所受的洛伦兹力为零带电粒子在磁场中某点所受
14、的洛伦兹力为零,则该点的磁感应强度一定则该点的磁感应强度一定为零为零C.C.当运动电荷的速度方向与磁场平行时当运动电荷的速度方向与磁场平行时,电荷不受洛伦兹力电荷不受洛伦兹力D.D.当运动电荷的速度方向与磁场垂直时当运动电荷的速度方向与磁场垂直时,电荷不受洛伦兹力电荷不受洛伦兹力解析解析:当粒子平行磁场方向在磁场中运动时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粒子不受洛伦兹力作用,选选项项C C正确。正确。答案答案:C C对点自测对点自测3:3:(2019(2019浙江浙江6 6月学考月学考)下列关于运动电荷在磁场中所受洛伦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兹力的方向正确的是()解析解析:根据左手定则根据左手定则,让拇指与其余四指垂直并与手掌在同一个平面让拇指与其余四指垂直并与手掌在同一个平面内内,磁感线垂直穿过手心磁感线垂直穿过手心,四指指向正电荷运动的方向四指指向正电荷运动的方向,或负电荷运动或负电荷运动的反方向的反方向,这时拇指所指的方向为运动电荷所受洛伦兹力的方向这时拇指所指的方向为运动电荷所受洛伦兹力的方向,选选项项A A正确。正确。A A
