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高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 安培力示范课ppt课件
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这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 安培力示范课ppt课件，共59页。
必备知识·自主预习储备
[知识梳理]知识点一 安培力1．定义：物理学中，将磁场对通电导线的作用力称为安培力2．方向：用________判断。判断方法：伸开左手，使拇指与其余四个手指____，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿过____，四指指向__________，此时____所指的方向即为所受安培力的方向。
3．大小(2)在非匀强磁场中公式可用于很短的一段通电直导线。
m1g＝m2g－nBIL
(m1＋m)g＝m2g＋nBIL
2．磁电式电表(1)构造：最基本的组成部分是____和放在磁体两极之间的____。
(2)原理。①通电线圈在磁场中受到安培力的作用发生____。螺旋弹簧变形，以____线圈的转动。②线圈偏转的____越大，被测电流就越大，所以根据线圈偏转角度的大小，可以确定通过电流的____；根据指针偏转的____，可以知道被测电流的方向。(3)优、缺点。优点：灵敏度高，可以测出____的电流。缺点：线圈的导线____，允许通过的电流很弱。
3．直流电动机：如图所示，当电流通过线圈时，右边线框受到的安培力方向____，左边线框受到的安培力方向____，在安培力作用下线框转动起来。
[基础自测] 1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)安培力的方向可能与磁场方向垂直，也可能不垂直。( )(2)通电导线在磁场中一定会受到安培力的作用。( )(3)安培力的方向与导线方向一定垂直。( )(4)电动机工作时，将其他形式的能转化为电能。( )(5)磁电式电表只能测定电流的大小，不能确定被测电流的方向。( )
2．下列四幅图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度B和电流所受安培力F的方向，其中正确的是( )A B C D
A [伸开左手，四指指向电流方向，让磁感线垂直穿过手心，拇指指向为安培力方向，故A中的安培力方向竖直向上，B中的安培力为零，C中安培力方向竖直向下，D中安培力方向垂直纸面向外，故A正确。]
3．(多选)关于磁场对通电直导线的作用力的大小，下列说法正确的是( )A．通电直导线跟磁场方向平行时作用力为零B．通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大C．作用力的大小跟导线与磁场方向的夹角无关D．通电直导线跟磁场方向斜交时肯定有作用力ABD [安培力既垂直于通电导线，又垂直于磁场。当导线与磁场方向垂直时，安培力最大，当导线与磁场方向平行时，安培力为零，故A、B正确，C错误；通电直导线跟磁场方向斜交时，可将磁场沿平行于导线方向和垂直于导线方向进行分解，垂直于导线方向的磁场为有效磁场，安培力不为零，故D正确。]
关键能力·情境探究达成
考点3 安培力作用下导体的运动问题
考点4 安培力作用下导体的平衡和加速
(1)用两根细铜丝把一根直导线悬挂起来，放入蹄形磁铁形成的磁场中。当导线中通入电流时，你能看到通电导线在磁场中朝一个方向摆动，这个实验现象说明了什么？改变电池的正负极接线柱或将磁铁的N极、S极交换位置，闭合开关，你能看到通电导线的摆动方向发生改变，这个实验现象说明了什么？提示：说明磁场对通电导线有力的作用。磁场中导线所受安培力的方向与磁场方向和电流方向都有关。
(2)如图所示，当电流与磁场方向成θ角时，安培力的大小怎样表示？提示：①当其他因素不变时，电流增大，安培力增大。当其他因素不变时，磁感应强度变大，安培力增大。②如图所示，可以把磁感应强度矢量分解为两个分量：与电流方向垂直的分量B1＝B sin θ，与电流方向平行的分量B2＝B cs θ，平行于导线的分量B2对通电导线没有作用力，通电导线所受的作用力F仅由B1决定，即F ＝B1IL，故F＝BIL sin θ(θ为B与I的夹角)。
考点1 安培力的方向1．安培力的方向不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，即总有F⊥I和F⊥B。(1)已知I、B的方向，可用左手定则唯一确定F的方向。(2)已知F、B的方向，当导线的位置确定时，可唯一确定I的方向。(3)已知F、I的方向，B的方向不能唯一确定。
2．安培定则(右手螺旋定则)与左手定则的区别
【典例1】 画出图中通电直导线A受到的安培力的方向。
[解析] 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。
[解析] 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。
[解析] 中由安培定则可判断出电流A处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。
[解析] 中由安培定则可判断出电流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。
判断安培力方向常见的两类问题
[跟进训练]1．如图所示，在平面直角坐标系中，a、b、c是等边三角形的三个顶点，三个顶点处分别放置三根互相平行的长直导线，导线中通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里。对于顶点c处的通电直导线所受安培力的方向，下列说法正确的是( )A．沿y轴正方向 B．沿y轴负方向C．沿x轴正方向 D．沿x轴负方向
B [等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流。由安培定则可得导线a、b的电流在c处的合磁场方向水平向右。再由左手定则可得安培力的方向竖直向下，沿y轴负方向。故B正确，A、C、D错误。]
考点2 安培力的大小1．对安培力F＝BIL sin θ的理解(1)B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁感应强度的影响。(2)L是有效长度，匀强磁场中弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端。
2．F＝BIL sin θ的适用条件(1)导线所处的磁场应为匀强磁场。(2)在非匀强磁场中，公式仅适用于电流元。3．当通电导线同时受到几个安培力时，则通电导线所受的安培力为这几个安培力的矢量和。
【典例2】 如图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流均为I，磁感应强度均为B，求各导线所受到的安培力的大小。A B C D E
A B C D E
应用安培力公式F＝BIL sin θ解题的技巧(1)公式F＝BIL sin θ中θ是B和I方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。(2)公式F＝BIL sin θ中的L sin θ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”。
[跟进训练]2．长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，在下列各图中，导线所受安培力的方向如何？大小是多大？
A B
C D
[解析] 题图A中，由左手定则可判断出导线所受力的方向为垂直纸面向外，因导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上，导线所受力大小为F＝BIL cs θ；题图B中，由左手定则可判断出导线所受力的方向为垂直于导线斜向左上方，因导线和磁场方向垂直，导线所受力大小为F＝BIL；题图C中，由左手定则可判断出导线所受力的方向为垂直于磁场方向斜向左上方，因导线和磁场方向垂直，故导线所受力大小为F＝BIL；题图D中，由左手定则可判断出导线所受安培力的方向为水平向右，导线所受安培力大小为F＝BIL。[答案] 垂直纸面向外，BIL cs θ；垂直于导线斜向左上方，BIL；垂直于磁场方向斜向左上方，BIL；水平向右，BIL
考点3 安培力作用下导体的运动问题分析导体在磁场中运动的常用方法
【典例3】 一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合。当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，则线圈L1将( )A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．向纸面内平动
B [方法一：直线电流元分析法把线圈L1沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，据安培定则可知各电流元所在处磁场方向竖直向上。由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1顺时针转动。
方法二：等效分析法把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，通电后，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知L2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L1等效成小磁针后转动前，N极指向纸内，因此应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1顺时针转动。方法三：结论法环形电流I1、I2方向不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向且平行为止，据此可得从左向右看，线圈L1顺时针转动。]
判断导体在磁场中运动情况的常规思路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，此类问题可按下面步骤进行分析：(1)确定导体所在位置的磁场分布情况。(2)结合左手定则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状态和方向。
[跟进训练]3．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向的电流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
A [方法一：电流元法把直线电流等效为AO、OB两段电流，由左手定则可以判断出AO段受力方向垂直纸面向外，OB段受力方向垂直纸面向内，因此，从上向下看AB将以中心O为轴顺时针转动；方法二：特殊位置法用导线转过90°的特殊位置来分析，根据左手定则判得安培力的方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运动。故选A。]
考点4 安培力作用下导体的平衡和加速1．解决安培力作用下导体平衡和加速的解题步骤(1)选取研究对象：通电导体。(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)正确进行受力分析(包括安培力)，然后根据平衡条件：F合＝0或牛顿第二定律：F合＝ma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的方向。(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。
解决安培力作用下的受力平衡问题，受力分析是关键，解题时应先画出受力分析图，必要时要把立体图转换成平面图。例如：
学习效果·随堂评估自测
1．(多选)关于磁电式电表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐射分布的磁场，下列说法正确的是( )A．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同B．该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C．使线圈平面始终与磁感线平行D．该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度大小都相等CD [磁电式电表内的磁铁和铁芯之间均匀辐射分布的磁场，使线圈平面始终与磁感线平行，C正确；该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度大小处处相等，但方向不同，A、B错误，D正确。]
2．如图所示，空间中有垂直纸面向里的匀强磁场，一不可伸缩的软导线两端分别拴在椭圆的两个焦点M、N处，并通入由M到N的恒定电流I。现将P从左侧A点沿椭圆顺时针缓慢移动到右侧B点，在此过程中导线MPN受到的安培力的合力大小( )A．始终不变 B．逐渐增大C．先增大后减小 D．先减小后增大A [在P从左侧缓慢移动到右侧的过程中，导线MPN受到的安培力可等效为直导线MN通入电流I时受到的安培力，即导线MPN受到的安培力大小始终不变，A正确，B、C、D错误。]
3．(2022·浙江杭州二中高二月考)如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是( )A B C DA [由题意可知，处于磁场中的导体的有效长度越长，磁场发生微小变化时，安培力变化量越大，天平越容易失去平衡，故A正确。]
回归本节内容，自我完成以下问题：1．左手定则的内容是什么？提示：伸开左手，使大拇指与四指垂直，且都与手掌在同一个平面内。让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流的方向，这时大拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
2．安培力为零说明磁场一定为零吗？提示：不一定，有可能I∥B。3．磁电式电表的工作原理是什么？提示：通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。线圈偏转的角度越大，被测电流就越大。根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向。
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电磁炮和电磁弹射器原理电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进武器，与传统的火药推动的大炮相比，电磁炮可以大大提高弹丸的速度和射程。电磁弹射器和电磁炮的原理是一样的，把电磁炮的体积和驱动电流大大加强，就可以用抛射体牵引飞机从航空母舰上起飞，这就是航空母舰上帮助舰载机起飞的电磁弹射器，它比上一代的蒸汽弹射器更为优越。下面仅介绍电磁炮的一种常见类型——轨道式电磁炮。
轨道式电磁炮由两条发射轨道和一个导电的抛射物组成，强大的电流由一条轨道流入，经抛射物后再由另一根轨道流回，如图甲所示。图乙是轨道式电磁炮的模型化原理图。根据直线电流的安培定则，图乙中下方轨道的电流在抛射物处产生的磁场垂直于纸面向外，上方轨道的电流在抛射物处产生的磁场同样垂直纸面向外，如图乙中符号⊙所示，可见抛射物中部磁场被成倍地加强。当电流流经抛射物时，抛射物因载有电流而受到向右的安培力F，从而使抛射物沿轨道向右抛射出去。显然，电流I越大，磁感应强度B越大，抛射物所受安培力F越大，抛射物的抛射初速率也就越大。
电磁炮的优点：1．发射抛射物的初速度大，所以电磁炮的射程远、命中率高，是打击坦克、飞机等活动目标的理想武器；2．相对传统方式，电磁炮的发射成本低，并易于连续发射；3．由于电磁炮发射时不使用火药，因此没有巨大的声响，而且使用安全；4．可以发射质量较大的物体。
问题 若抛射物的质量m＝2.2 g，加速达到的速度为v＝10 km/s，轨道宽L＝2 m，长s＝100 m，通过的电流I＝10 A。(不计摩擦)(1)轨道间的匀强磁场的磁感应强度B是多少？提示：在导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F＝BIl，①设炮弹的加速度的大小为a，F＝ma，②炮弹在两导轨间做匀加速运动v2＝2as，③联立①②③代入题给数据得F＝1 100 N，B＝55 T。
必备知识·自主预习储备
[知识梳理]知识点一 安培力1．定义：物理学中，将磁场对通电导线的作用力称为安培力2．方向：用________判断。判断方法：伸开左手，使拇指与其余四个手指____，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿过____，四指指向__________，此时____所指的方向即为所受安培力的方向。
3．大小(2)在非匀强磁场中公式可用于很短的一段通电直导线。
m1g＝m2g－nBIL
(m1＋m)g＝m2g＋nBIL
2．磁电式电表(1)构造：最基本的组成部分是____和放在磁体两极之间的____。
(2)原理。①通电线圈在磁场中受到安培力的作用发生____。螺旋弹簧变形，以____线圈的转动。②线圈偏转的____越大，被测电流就越大，所以根据线圈偏转角度的大小，可以确定通过电流的____；根据指针偏转的____，可以知道被测电流的方向。(3)优、缺点。优点：灵敏度高，可以测出____的电流。缺点：线圈的导线____，允许通过的电流很弱。
3．直流电动机：如图所示，当电流通过线圈时，右边线框受到的安培力方向____，左边线框受到的安培力方向____，在安培力作用下线框转动起来。
[基础自测] 1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)安培力的方向可能与磁场方向垂直，也可能不垂直。( )(2)通电导线在磁场中一定会受到安培力的作用。( )(3)安培力的方向与导线方向一定垂直。( )(4)电动机工作时，将其他形式的能转化为电能。( )(5)磁电式电表只能测定电流的大小，不能确定被测电流的方向。( )
2．下列四幅图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度B和电流所受安培力F的方向，其中正确的是( )A B C D
A [伸开左手，四指指向电流方向，让磁感线垂直穿过手心，拇指指向为安培力方向，故A中的安培力方向竖直向上，B中的安培力为零，C中安培力方向竖直向下，D中安培力方向垂直纸面向外，故A正确。]
3．(多选)关于磁场对通电直导线的作用力的大小，下列说法正确的是( )A．通电直导线跟磁场方向平行时作用力为零B．通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大C．作用力的大小跟导线与磁场方向的夹角无关D．通电直导线跟磁场方向斜交时肯定有作用力ABD [安培力既垂直于通电导线，又垂直于磁场。当导线与磁场方向垂直时，安培力最大，当导线与磁场方向平行时，安培力为零，故A、B正确，C错误；通电直导线跟磁场方向斜交时，可将磁场沿平行于导线方向和垂直于导线方向进行分解，垂直于导线方向的磁场为有效磁场，安培力不为零，故D正确。]
关键能力·情境探究达成
考点3 安培力作用下导体的运动问题
考点4 安培力作用下导体的平衡和加速
(1)用两根细铜丝把一根直导线悬挂起来，放入蹄形磁铁形成的磁场中。当导线中通入电流时，你能看到通电导线在磁场中朝一个方向摆动，这个实验现象说明了什么？改变电池的正负极接线柱或将磁铁的N极、S极交换位置，闭合开关，你能看到通电导线的摆动方向发生改变，这个实验现象说明了什么？提示：说明磁场对通电导线有力的作用。磁场中导线所受安培力的方向与磁场方向和电流方向都有关。
(2)如图所示，当电流与磁场方向成θ角时，安培力的大小怎样表示？提示：①当其他因素不变时，电流增大，安培力增大。当其他因素不变时，磁感应强度变大，安培力增大。②如图所示，可以把磁感应强度矢量分解为两个分量：与电流方向垂直的分量B1＝B sin θ，与电流方向平行的分量B2＝B cs θ，平行于导线的分量B2对通电导线没有作用力，通电导线所受的作用力F仅由B1决定，即F ＝B1IL，故F＝BIL sin θ(θ为B与I的夹角)。
考点1 安培力的方向1．安培力的方向不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，即总有F⊥I和F⊥B。(1)已知I、B的方向，可用左手定则唯一确定F的方向。(2)已知F、B的方向，当导线的位置确定时，可唯一确定I的方向。(3)已知F、I的方向，B的方向不能唯一确定。
2．安培定则(右手螺旋定则)与左手定则的区别
【典例1】 画出图中通电直导线A受到的安培力的方向。
[解析] 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。
[解析] 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。
[解析] 中由安培定则可判断出电流A处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。
[解析] 中由安培定则可判断出电流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。
判断安培力方向常见的两类问题
[跟进训练]1．如图所示，在平面直角坐标系中，a、b、c是等边三角形的三个顶点，三个顶点处分别放置三根互相平行的长直导线，导线中通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里。对于顶点c处的通电直导线所受安培力的方向，下列说法正确的是( )A．沿y轴正方向 B．沿y轴负方向C．沿x轴正方向 D．沿x轴负方向
B [等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流。由安培定则可得导线a、b的电流在c处的合磁场方向水平向右。再由左手定则可得安培力的方向竖直向下，沿y轴负方向。故B正确，A、C、D错误。]
考点2 安培力的大小1．对安培力F＝BIL sin θ的理解(1)B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁感应强度的影响。(2)L是有效长度，匀强磁场中弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端。
2．F＝BIL sin θ的适用条件(1)导线所处的磁场应为匀强磁场。(2)在非匀强磁场中，公式仅适用于电流元。3．当通电导线同时受到几个安培力时，则通电导线所受的安培力为这几个安培力的矢量和。
【典例2】 如图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流均为I，磁感应强度均为B，求各导线所受到的安培力的大小。A B C D E
A B C D E
应用安培力公式F＝BIL sin θ解题的技巧(1)公式F＝BIL sin θ中θ是B和I方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。(2)公式F＝BIL sin θ中的L sin θ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”。
[跟进训练]2．长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，在下列各图中，导线所受安培力的方向如何？大小是多大？
A B
C D
[解析] 题图A中，由左手定则可判断出导线所受力的方向为垂直纸面向外，因导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上，导线所受力大小为F＝BIL cs θ；题图B中，由左手定则可判断出导线所受力的方向为垂直于导线斜向左上方，因导线和磁场方向垂直，导线所受力大小为F＝BIL；题图C中，由左手定则可判断出导线所受力的方向为垂直于磁场方向斜向左上方，因导线和磁场方向垂直，故导线所受力大小为F＝BIL；题图D中，由左手定则可判断出导线所受安培力的方向为水平向右，导线所受安培力大小为F＝BIL。[答案] 垂直纸面向外，BIL cs θ；垂直于导线斜向左上方，BIL；垂直于磁场方向斜向左上方，BIL；水平向右，BIL
考点3 安培力作用下导体的运动问题分析导体在磁场中运动的常用方法
【典例3】 一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合。当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，则线圈L1将( )A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．向纸面内平动
B [方法一：直线电流元分析法把线圈L1沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，据安培定则可知各电流元所在处磁场方向竖直向上。由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1顺时针转动。
方法二：等效分析法把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，通电后，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知L2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L1等效成小磁针后转动前，N极指向纸内，因此应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1顺时针转动。方法三：结论法环形电流I1、I2方向不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向且平行为止，据此可得从左向右看，线圈L1顺时针转动。]
判断导体在磁场中运动情况的常规思路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，此类问题可按下面步骤进行分析：(1)确定导体所在位置的磁场分布情况。(2)结合左手定则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状态和方向。
[跟进训练]3．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向的电流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
A [方法一：电流元法把直线电流等效为AO、OB两段电流，由左手定则可以判断出AO段受力方向垂直纸面向外，OB段受力方向垂直纸面向内，因此，从上向下看AB将以中心O为轴顺时针转动；方法二：特殊位置法用导线转过90°的特殊位置来分析，根据左手定则判得安培力的方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运动。故选A。]
考点4 安培力作用下导体的平衡和加速1．解决安培力作用下导体平衡和加速的解题步骤(1)选取研究对象：通电导体。(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)正确进行受力分析(包括安培力)，然后根据平衡条件：F合＝0或牛顿第二定律：F合＝ma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的方向。(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。
解决安培力作用下的受力平衡问题，受力分析是关键，解题时应先画出受力分析图，必要时要把立体图转换成平面图。例如：
学习效果·随堂评估自测
1．(多选)关于磁电式电表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐射分布的磁场，下列说法正确的是( )A．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同B．该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C．使线圈平面始终与磁感线平行D．该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度大小都相等CD [磁电式电表内的磁铁和铁芯之间均匀辐射分布的磁场，使线圈平面始终与磁感线平行，C正确；该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度大小处处相等，但方向不同，A、B错误，D正确。]
2．如图所示，空间中有垂直纸面向里的匀强磁场，一不可伸缩的软导线两端分别拴在椭圆的两个焦点M、N处，并通入由M到N的恒定电流I。现将P从左侧A点沿椭圆顺时针缓慢移动到右侧B点，在此过程中导线MPN受到的安培力的合力大小( )A．始终不变 B．逐渐增大C．先增大后减小 D．先减小后增大A [在P从左侧缓慢移动到右侧的过程中，导线MPN受到的安培力可等效为直导线MN通入电流I时受到的安培力，即导线MPN受到的安培力大小始终不变，A正确，B、C、D错误。]
3．(2022·浙江杭州二中高二月考)如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是( )A B C DA [由题意可知，处于磁场中的导体的有效长度越长，磁场发生微小变化时，安培力变化量越大，天平越容易失去平衡，故A正确。]
回归本节内容，自我完成以下问题：1．左手定则的内容是什么？提示：伸开左手，使大拇指与四指垂直，且都与手掌在同一个平面内。让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流的方向，这时大拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
2．安培力为零说明磁场一定为零吗？提示：不一定，有可能I∥B。3．磁电式电表的工作原理是什么？提示：通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。线圈偏转的角度越大，被测电流就越大。根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向。
阅读材料·拓展物理视野
电磁炮和电磁弹射器原理电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进武器，与传统的火药推动的大炮相比，电磁炮可以大大提高弹丸的速度和射程。电磁弹射器和电磁炮的原理是一样的，把电磁炮的体积和驱动电流大大加强，就可以用抛射体牵引飞机从航空母舰上起飞，这就是航空母舰上帮助舰载机起飞的电磁弹射器，它比上一代的蒸汽弹射器更为优越。下面仅介绍电磁炮的一种常见类型——轨道式电磁炮。
轨道式电磁炮由两条发射轨道和一个导电的抛射物组成，强大的电流由一条轨道流入，经抛射物后再由另一根轨道流回，如图甲所示。图乙是轨道式电磁炮的模型化原理图。根据直线电流的安培定则，图乙中下方轨道的电流在抛射物处产生的磁场垂直于纸面向外，上方轨道的电流在抛射物处产生的磁场同样垂直纸面向外，如图乙中符号⊙所示，可见抛射物中部磁场被成倍地加强。当电流流经抛射物时，抛射物因载有电流而受到向右的安培力F，从而使抛射物沿轨道向右抛射出去。显然，电流I越大，磁感应强度B越大，抛射物所受安培力F越大，抛射物的抛射初速率也就越大。
电磁炮的优点：1．发射抛射物的初速度大，所以电磁炮的射程远、命中率高，是打击坦克、飞机等活动目标的理想武器；2．相对传统方式，电磁炮的发射成本低，并易于连续发射；3．由于电磁炮发射时不使用火药，因此没有巨大的声响，而且使用安全；4．可以发射质量较大的物体。
问题 若抛射物的质量m＝2.2 g，加速达到的速度为v＝10 km/s，轨道宽L＝2 m，长s＝100 m，通过的电流I＝10 A。(不计摩擦)(1)轨道间的匀强磁场的磁感应强度B是多少？提示：在导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F＝BIl，①设炮弹的加速度的大小为a，F＝ma，②炮弹在两导轨间做匀加速运动v2＝2as，③联立①②③代入题给数据得F＝1 100 N，B＝55 T。
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