粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 安培力背景图ppt课件

这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 安培力背景图ppt课件，共54页。PPT课件主要包含了第一节安培力，课前·自主预习，认识安培力，同一个平面内，通电导线在磁场中所，受安培力的方向，微思考，安培力的大小，ILBsinθ，ILB等内容，欢迎下载使用。

①物理观念：了解安培力、洛伦兹力的内涵，知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都有关，知道安培力的表达式，会计算匀强磁场中安培力的大小；知道洛伦兹力公式，知道安培力是洛伦兹力的宏观表现，会计算洛伦兹力的大小．
②科学思维：会用左手定则判断安培力的方向和洛伦兹力方向；知道带电粒子垂直射入磁场会做匀速圆周运动；会推导匀速圆周运动的半径公式和周期公式；能用安培力的表达式推导出洛伦兹力公式，从而加深理解安培力与洛伦兹力在本质上的统一性．通过分析，能计算带电粒子在匀强磁场中受力及运动的问题．
③科学探究：知道磁电式电流表的基本构造及其测量电流大小和方向的基本原理；通过实验，知道带电粒子垂直射入磁场做圆周运动的规律，且半径与磁感应强度的大小和入射速度的大小有关．④科学态度与责任：物理学研究的很多问题就在身边，思考电视显像管的基本构造及基本原理；了解质谱仪和回旋加速器的工作原理．对自然界有好奇心，具有探索的兴趣；会运用所学的物理知识解决生产生活中的一些问题．
本章重点 ①安培力、安培力的方向、左手定则；②匀强磁场中的安培力；③洛伦兹力的大小和方向；④洛伦兹力公式；⑤带电粒子在匀强磁场中的运动；⑥带电粒子在复合场中的运动．
本章难点 ①安培力作用下的动力学问题；②带电粒子在匀强磁场中运动的临界、极值问题；③带电粒子在匀强磁场中运动的多解问题；④带电粒子在交变磁场中运动的问题；⑤洛伦兹力的科技应用．
1．___________在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中所受的力称为________力．2．实验现象表明，通电导体棒的受力方向与__________方向、________方向有关．
3．左手定则：伸开左手，使大拇指与其余四个手指_______，并且都与手掌在_______________；让磁感线从掌心________，并使四指指向________的方向，这时大拇指所指的方向就是____________________ __________________如图所示．
电流周围可以产生磁场，磁场又会对放在其中的电流产生力的作用，如果有两条相互平行、距离很近的通电直导线，它们之间是否有力的作用？若有力的作用，同向电流之间的作用力如何？反向电流之间的作用力如何？【答案】有力的作用，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．
关于通电导线所受安培力F的方向、磁场B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是(　　)A．F、B、I三者必须保持相互垂直B．F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C．B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D．I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直【答案】B【解析】F、B、I三者间的关系是F⊥I、F⊥B、I与B不一定垂直．
1．安培力大小的计算公式F＝____________，θ为磁感应强度方向与导线方向的夹角．2．由安培力大小的计算公式可知，当θ＝90°，即B与I垂直时，F＝________.3．由安培力大小的计算公式，当θ＝0°，即B与I平行时，F＝______.
我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰——福建舰成功下水！其配置了电磁弹射和阻拦装置．电磁弹射是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动的，电磁炮就是利用电磁弹射工作的．电磁炮的原理如图所示，问：炮弹导体滑块受到的安培力的方向是怎样的？【答案】由左手定则可知，炮弹导体滑块受到的安培力的方向是水平向右．
如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则MN所受安培力大小为(　　)
1．安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，即安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．2．当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心．3．判断安培力的方向，要先明确磁场的方向和电流的方向，用左手定则判断，不要“习惯性”地错用右手．实际上左手定则揭示了磁感应强度、电流、安培力这三个物理量方向之间的关系．
4．左手定则与安培定则的区别
例1　如图所示，在“研究影响通电导体所受磁场力的因素”实验中，要使导体棒的悬线摆角增大，以下操作可行的是(　　)A．增大导体棒中的电流B．减少磁铁的数量C．颠倒磁铁磁极的上下位置D．改变导体棒中的电流方向
【答案】A【解析】增大安培力即可使导体摆动的幅度增大，根据安培力的公式F＝BIL可知，增大导体棒中的电流强度，安培力增大，A正确．减小磁铁的数量，导体在磁场中有效长度减小，安培力减小，B错误，颠倒磁铁磁极的上下位置，只会改变安培力的方向，不会改变安培力的大小，C错误．改变导体棒中的电流方向，只会改变安培力的方向，不会改变安培力的大小，D错误．
变式1　选项中为长度相同的通电直导线放在磁感应强度大小相等的匀强磁场中，已知通电直导线中的电流均为I，长度均为L，磁感应强度均为B，则通电导线受到的安培力为F＝BIL的是(　　)
【答案】A【解析】通电导线受到的安培力大小公式是F＝BILsin θ ，只有当B与I垂直时，F才等于BIL，四个图中只有A图满足此条件，A正确，B、C、D错误．
安培力方向的判断1．安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，但磁场方向和电流方向不一定垂直．2．若已知B、I方向，F方向唯一确定，但若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不唯一．3．判断电流的磁场方向用安培定则，确定通电导体在磁场中的受力方向用左手定则．
判断安培力方向的两类问题
1．当磁场方向与电流方向垂直时安培力F＝ILB，如果磁场方向和电流方向不垂直，公式应变为F＝ILB⊥，B⊥是B在垂直于电流方向的分量．2．如果通电导线是弯曲的，则要用其等效长度代入公式计算．有效长度指的是导线在磁场范围内的两个端点连线在垂直于磁场方向上的投影长度，
如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度(如图所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端．因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零．
3．在实际分析中，安培力、电流方向以及磁场方向构成一个空间直角坐标系，在空间判断安培力的方向有很大的难度，所以在判断一些复杂的安培力方向时都会选择画侧视图的方法，这样使得难以理解的空间作图转化成易于理解的平面作图．
4．安培力方向与电场力方向的比较
例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，导线所受安培力的大小是(　　)A．BILsin θ　B．BILcs θC．0D．BIL【答案】D【解析】导线和磁场方向垂直，故导线所受安培力大小为F＝BIL，故选D．
变式2　如图所示，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B．当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为(　　)A．0B．0.5BIlC．BIlD．2BIl
【答案】C【解析】V形通电导线的等效长度为图中虚线部分，所以F＝BIl，故选C．
安培力大小的计算1．导线L所处的磁场应为匀强磁场．安培力表达式F＝ILB(或F＝ILBsin θ)一般适用于匀强磁场，若通电导线所在区域的磁场大小和方向不相同，应将导体分成若干段，使每段导线所处位置的磁场大小和方向近似相等，求出各段导线所受的磁场力，然后再求合力．2．在对物体进行受力分析时，安培力的方向易画错，因此应注意以下两点：(1)受力分析时，将表示磁场的箭头在受力图中标出，便于确定安培力的方向；(2)画完图后，要检查一下，看安培力是否垂直于B、I所决定的平面．
不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动，在实际操作过程中，往往采用以下五种方法：
安培力作用下导体的运动问题
例3　如图所示，O为圆心，KN、LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外，用一根导线围成如图KLMN所示的回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路(　　)A．将向左平动B．将向右平动C．将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动D．KL边将垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动
【答案】D【解析】因为通电直导线的磁感线是以O为圆心的一组同心圆，磁感线与KN边、LM边平行，所以KN边、LM边均不受力．根据左手定则可得，KL边受力垂直纸面向外，MN边受力垂直纸面向里，故D正确．
1．(多选)如图是四位同学所画的通电导线在磁场中的受力示意图，其中正确的是(　　)
【答案】BC【解析】图A电流方向垂直纸面向里，磁场水平向右，由左手定则可知安培力竖直向下，A错误；图B电流方向垂直纸面向外，磁场方向竖直向下，由左手定则可知安培力向右，B正确；图C电流方向向上，磁场的方向垂直纸面向里，由左手定则可得安培力方向向左，C正确；图D电流方向水平向左，磁场方向垂直纸面向外，由左手定则可知，安培力方向竖直向上，D错误．
2．(2021年遵化期中)一段通电直导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，如图所示．导线中的电流方向由左向右，当导线以其中点O为轴转过90°的过程中，导线受到的磁场力的大小将(　　)A．不变B．由零增至最大C．由最大减为零D．始终不受磁场力
【答案】B【解析】设电流与磁场的夹角为θ，导体棒受的安培力为F＝BILsin θ，其中θ从0°增大到90°，sin θ由0增加到1，故可知安培力由零增至最大．
3．(多选)如图甲所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音．俯视图乙表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面平行于纸面)，磁场方向如图中箭头所示，在图乙中(　　)
A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
【答案】BC【解析】将线圈看作由无数小段直导线组成，由左手定则可以判断，当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，B正确，A错误；当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，C正确，D错误．
4．(2021年宜昌期末)如图所示，U形导线框abcd固定并垂直放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，ab垂直bc，bc垂直cd，已知ab＝cd＝l，bc＝1.5l，导线通入恒定电流I时，导线框abcd受到的安培力大小为F，则(　　)A．F＝BIl　B．F＝1.5BIlC．F＝2.5BIl　D．F＝3.5BIl
【答案】B【解析】因ab边和cd边受到的安培力等大反向，则导线框abcd受到的安培力大小等于bc边受到的安培力大小，即F＝1.5BIl.
5．(2021年广东学业考试)在“探究影响通电导体所受磁场力大小的因素”实验中，某同学设计了如图所示的电路，他在光滑导体棒MN 的左右两侧各安装了力传感器，用以测量安培力的大小和方向．棒的周围存在匀强磁场，闭合开关后，下列说法正确的是(　　)
A．仅将滑动变阻器的滑片P向下滑动，安培力变小B．仅改变导体棒中电流的方向，安培力方向不变C．仅将磁场方向反向，安培力方向不变D．仅增大磁感应强度，安培力变大【答案】D
6．如图所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m的平行导轨上放一质量为m＝0.3 kg的金属棒ab，通以从b→a，I＝3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止．求：(1)匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab棒对导轨压力的大小．(g取10 m/s2)