第三章 4
1．(多选)(2019·辽宁省沈阳市东北育才学校高二上学期期中)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．F1>F2 B．F1C．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，所以弹簧产生压缩，弹簧长度将变短。故AD正确，BC错。
2．(2019·江西省九江一中高二上学期期末)将圆柱形强磁铁吸在干电池的负极，强磁铁的N极朝上S极朝下，金属导线折成上端有一支点，下端开口的导线框，使导线框的顶端支点和底端分别与电源的正极和磁铁都接触良好但不固定，这样整个线框就可以绕电池旋转起来。下列判断正确的是( C )
A．线框能旋转起来，是因为电场力
B．俯视观察，线框沿逆时针方向旋转
C．电池输出的电功率大于线框旋转的机械功率
D．导线框将上下振动
解析：线框能旋转起来，是因为通电导线在磁场中受到安培力的缘故，选项A错误；磁体的上面为N极，产生斜向上的辐射状的磁感线，导线的右半部分有向下的电流，根据左手定则可知受到向外的磁场力，同理左半部分受到向里的磁场力，可知俯视观察，线框沿顺时针方向旋转，选项BD错误；电池输出的电功率一部分要转化成线框的热功率，则电池的输出功率大于线框旋转的机械功率，选项C正确。
3．(2019·重庆一中高二上学期期末)如图，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm。重力加速度大小取10 m/s2。
(1)判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向及大小；
(2)求出金属棒的质量。
答案：(1)安培力方向竖直向下 F＝0.6 N (2)m＝0.1 kg
解析：金属棒通电后，闭合回路电流I＝＝＝6 A，导体棒受到安培力F＝BIL＝0.6 N。根据左手定则可判断金属棒受到安培力方向竖直向下，开关闭合前2×k×0.5×10－2 ＝mg，开关闭合后2×k×(0.5＋0.3)×10－2 ＝mg＋F，解得m＝0.1 kg。
第三章 4
[练案24]
基础夯实
一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)
1．下列图中，电流I的方向、磁场B的方向和磁场对电流作用力F的方向的关系错误的是( A )
解析：由左手定则可知，A图中磁场对电流作用力F的方向竖直向上，所以A错误；而B、C、D都符合左手定则。本题选错误的，故选A。
2．(2019·江西省宜春市高二上学期期末)已知北京地区地磁场的水平分量为3.0×10－5 T。若北京市一高层建筑安装了高100 m的金属杆作为避雷针，在某次雷雨天气中，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，避雷针开始放电，某一时刻的放电电流为1×105 A，此时金属杆所受安培力的方向和大小分别为( A )
A．方向向东，大小为300 N B．方向向东，大小为30 N
C．方向向西，大小为300 N D．方向向西，大小为30 N
解析：当带有正电的乌云经避雷针放电时，放电电流方向沿避雷针向下，若面向北方而立，则空间水平磁场均为“×”，若右方为东方，左方为西方向，如图，由左手定则判定可知金属杆所受安培力的方向向东，大小为F＝BIL＝3.0×10－5×1×105×100 N＝300 N。故选A。
3．如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线(电流方向如图中箭头方向)，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是下面哪个( C )
解析：根据通电导线受到向右的作用力，由左手定则判定导线处于垂直纸面向外的磁场中，根据右手定则可判只有C选项符合要求，故选C。
4．(2019·安徽省池州市高二上学期期末)如图所示，用两根轻细悬线将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态。为了使棒平衡在该位置上，所加磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( D )
A．tan θ，竖直向上 B．tan θ，竖直向下
C．sin θ，平行悬线向下 D．sin θ，平行悬线向上
解析：要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值。由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形可知，安培力的最小值为F min＝mgsin θ，即IlB min＝ mgsin θ，得B min＝sin θ，方向应平行悬线向上。故选D。
5．(2019·云南省师大附中高二下学期段考)质量为m、长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，其截面如图所示，整个装置处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60°角。则下列关于导体棒中的电流的分析正确的是( C )
A．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为
B．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为
C．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为
D．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为
解析：对导体棒受力分析如图，根据共点力平衡条件可得BIL＝mgtan 60°，解得I＝，由左手定则知电流方向向里，C正确。
6．实验室经常使用的电流表是磁电式电流表。这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法中正确的是( ABD )
A．在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行
B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动
C．当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上
D．当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动
解析：指针在量程内线圈一定处于磁场之中，由于线圈与铁芯共轴，线圈平面总是与磁感线平行，故A正确。电表的调零使得当指针处于“0”刻线时，螺旋弹簧处于自然状态，所以无论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的力，故B正确。由左手定则知，b端受到的安培力方向向下，a端受到的安培力方向向上，安培力将使线圈沿顺时针方向转动，故C错误，D正确。
二、非选择题
7．(2019·辽宁省沈阳市东北育才学校高二上学期期中)电磁炮是利用磁场对电流的作用力，把电能转变成机械能，使炮弹发射出去的。如图所示，把两根足够长的互相平行的铜制轨道放在磁场中，轨道之间放有质量为m的炮弹，炮弹架在长为L、质量为M的金属架上，当有大的电流I1通过轨道和炮弹时，炮弹与金属架在磁场力的作用下，获得v1速度时的加速度为a，当有更大的电流I2通过轨道和炮弹时，炮弹最终以最大速度v2脱离金属架并离开轨道，求垂直于轨道平面的磁感应强度多大？(设金属架与炮弹在运动过程中所受的总阻力与速度平方成正比)。
答案：
解析：设运动中受总阻力Ff＝kv2，炮弹与金属架在磁场力和阻力合力作用下加速，根据牛顿第二定律，获得v1速度时，有：BI1L－kv＝(M＋m)a，当炮弹速度最大时，有：BI2L＝kv
解得垂直轨道的磁感强度为：B＝。
能力提升
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)
1．(2019·北京市朝阳区高二上学期期末)一种可测量磁感应强度大小的实验装置，如图所示。磁铁放在水平放置的电子测力计上，两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场的影响可忽略不计，此时电子测力计的示数为G1。将一直铜条AB水平且垂直于磁场方向静置于磁场中，两端通过导线与电源、开关、滑动变阻器和电流表连成回路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表示数为I时，电子测力计的示数为G2，测得铜条在匀强磁场中的长度为L，铜条始终未与磁铁接触。对上述实验下列说法正确的是( C )
A．铜条所受安培力方向竖直向下
B．铜条所在处磁场的磁感应强度大小为
C．铜条所在处磁场的磁感应强度大小为
D．铜条所在处磁场的磁感应强度大小为
解析：由左手定则可知，铜条所受安培力方向竖直向上，选项A错误；由牛顿第三定律可知，导体棒对磁铁有向下的作用力，使得电子测力计的示数增加，由平衡知识可知：G2－G1＝BIL，解得B＝，选项C正确，BD错误。
2．(2019·安徽省定远县西片三校高二下学期检测)如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5 g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形磁铁，磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5 T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为( A )
A．0.1 A B．0.2 A
C．0.05 A D．0.01 A
解析：设圆环的半径为r，则圆环的质量为：
m环＝2πr×2.5×10－3kg，
磁场的水平分量为Bsin30°，环受到的安培力为：F＝Bsin30°×I×2πr，
由于环所受向上的安培力等于环的重力，则有：
2πr×2.5×10－3×10＝Bsin30°×I×2πr，
解得：I＝0.1 A，故选A。
3．如图所示，两个完全相同且相互绝缘、正交的金属环，可沿轴线OO′自由转动，现通以图示方向电流，沿OO′看去会发现( D )
A．A环、B环均不转动
B．A环将逆时针转动，B环也逆时针转动，两环相对不动
C．A环将顺时针转动，B环也顺时针转动，两环相对不动
D．A环将顺时针转动，B环将逆时针转动，两者吸引靠拢至重合为止
解析：利用结论法求解：由安培定则可得，A环产生的磁场的方向向下，B环产生的磁场的方向向左，两个磁场相互作用后有磁场的方向趋向一致的趋势，所以A环顺时针转动，B环逆时针转动，二者相互靠拢，直至重合，故D正确。
4．(2019·浙江省杭州市高二上学期期末)如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°，流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。关于导线abcd所受到的磁场的作用力的合力，下列说法正确的是( AC )
A．方向沿纸面垂直bc向上，大小为(＋1)ILB
B．方向沿纸面垂直bc向下，大小为(＋1)ILB
C．若在纸面内将abcd逆时针旋转30°，力的大小不变
D．若在纸面内将abcd逆时针旋转60°，力的大小减半
解析：由安培力公式F＝BIL，与左手定则，可得ab段导线的安培力方向垂直于导线与磁感线构成的平面并斜向左。同理cd段导线的安培力方向垂直于导线与磁感线构成的平面并斜向右。因此由平行四边形定则对这两个安培力进行分解，可得沿bc段方向的安培力分力正好相互平衡，所以ab段与cd段导线的安培力的合力为BIL，方向竖直向上； 而bc段安培力的大小为BIL，方向是竖直向上。则导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力大小为(＋1)BIL，方向是竖直向上。若在纸面内将abcd旋转任何角度，力的大小均不变，故AC正确，BD错误。
5．(2019·安徽师大附中高二上学期期末)图中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导线垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、 f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。下列说法正确的是( BD )
A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动
B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动
C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动
D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动
解析：若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则L向左滑动，A项错误，同理判定B、D选项正确，C项错误。
二、非选择题
6．(2019·广州市荔湾区高二上学期期末)两条相距L＝1.0 m的水平金属导轨上放置一根导体棒AB，处于竖直方向的匀强磁场中，如图甲所示。已知导体棒质量m＝1.0 kg，棒中通以方向从A到B的电流I时，导体棒所受安培力向右，其加速度a跟电流I的关系图象如图乙所示，可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力，取g＝10 m/s2。求：
(1)磁场的方向；
(2)导体棒与导轨间的动摩擦因数及磁感应强度的大小。
答案：(1)竖直向上 (2)μ＝0.05 B＝0.25 T
解析：(1)安培力向右，电流向内，根据左手定则可知，磁场的方向竖直向上。
(2)设导体棒所受最大静摩擦力为f，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，有：f＝μmg①
由图乙，当导体棒中的电流I1＝2.0 A时，导体棒所受安培力恰好等于最大静摩擦力，设磁感应强度的大小为B，有：BI1L＝f②
当导体棒中的电流I2＝4.0 A时，加速度a＝0.50 m/s2，根据牛顿第二定律，得：BI2L－f＝ma③
联立①②③式，代入数值，得：μ＝0.05，B＝0.25 T
(共45张PPT)
第三章
磁场
4 通电导线在磁场中受到的力
素养目标定位
※※ 掌握用左手定则确定安培力的方向
※※ 掌握安培力的计算公式及求解方法
※ 了解磁电式电表的结构和工作原理
素养思维脉络
课前预习反馈
1．概念
把通电导线在磁场中受的力称为安培力。
2．安培力的方向
左手定则：如图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指________，并且都与手掌在同一个________内。让磁感线从________进入，并使四指指向________的方向，这时________所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
知识点 1
安培力
垂直
平面
掌心
电流
拇指
3．安培力的大小
(1)公式：F＝_____________。
θ为磁感应强度与通电导线之间的夹角。
(2)说明：A．当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线垂直时，所受的安培力最大：F＝_______。
B．当通电导线与磁感线平行时，所受安培力________。
BILsin θ
BIL
为零
1．构造
磁铁、________、螺旋弹簧、指针、极靴。
2．原理
通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。
(1)线圈______________越大，被测电流就越大。
(2)根据____________的方向，可以知道被测电流的方向。
知识点 2
磁电式电流表
线圈
偏转的角度
线圈偏转
3．特点
两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿________方向，保持线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，线圈所受安培力的方向始终与线圈平面垂直，线圈平面都与磁场方向________，表盘刻度均匀，如图所示。
半径
平行
4．优、缺点
优点是__________高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的____________，允许通过的电流很弱。
灵敏度
导线很细
『判一判』
(1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向相同。( )
(2)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向垂直。( )
(3)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直。( )
(4)不通电的导线在磁场中一定不受安培力。( )
(5)通电的导线在磁场中一定受安培力。( )
(6)对处于匀强磁场中的某段导线而言，所通电流越大，所受安培力越大。
( )
思考辨析
×
√
√
√
×
×
『选一选』
(2019·河北省承德市高二上学期期末)全球性“超导热”的兴起，使超导电磁船的制造成为可能，如图是超导电磁船的简化原理图，MN和CD是与电源相连的两个电极，MN与CD之间部分区域有垂直纸面向内的匀强磁场(磁场由超导线圈产生，其独立电路部分未画出)，两电极间的海水会受到安培力的作用，船体就在海水的反作用力推动下向前驶动。下列说法正确的是( )
A．该超导电磁船应用的是电磁感应原理
B．要使船前进，图中MN应接直流电源的正极
C．改变电极的正负或磁场方向，可控制船前进或倒退
D．增大电极间的电流或磁感应强度，可增大船航行的速度
CD
解析：该超导电磁船应用的是安培力和作用力与反作用力的原理，故A错误；当MN接直流电源的负极时，海水中电流方向由CD指向MN，海水受到的安培力向左，根据牛顿第三定律可知，船体受到向右的作用力，使船体向前运动，故B错误；改变超导线圈中电流的方向，会改变磁场的方向，从而改变海水的受力方向，从而改变船体的受力方向，故能控制船体的前进或后退，故C正确；控制超导线圈中的电流大小和电极间的电流大小，根据安培力的计算公式F＝BIL可知安培力就会发生变化，这样使得对船的推力发生变化，就可以控制船只航行的速度大小，故D正确。
『想一想』
把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端刚好跟杯中的水银面接触，并使它组成如图所示的电路，当开关S接通后将会看到什么现象？
答案：弹簧上下跳动
解析：通电后，弹簧的每一个圈都相当一个环形电流，且各线圈都通以相同方向的电流，根据同向电流相互吸引，弹簧收缩，下端脱离水银面，使电路断开，电路断开后，弹簧中的电流消失，磁场作用失去，弹簧在弹力和自身重力作用下下落，于是电路又接通，弹簧又收缩……如此周而复始，形成弹簧上下跳动。
课内互动探究
探究一 安培力的方向
如图所示，我们日常生活中用的照明电流是频率为50 Hz、电压为220 V的交变电流，其大小和方向都在周期性变化。用一蹄形磁铁慢慢地接近发光的白炽灯泡，可以看到灯丝颤抖起来，灯丝的“颤抖”说明什么道理呢？
提示：电流方向变化时，安培力的方向随着变化，所以灯丝发生“颤抖”。
1
安培力方向的判断
(1)F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面。
(2)当电流方向与磁场方向不垂直时，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，只是磁感线不是垂直进入掌心。
(3)注意区别安培力的方向和电场力的方向与磁场、电场的方向的关系，安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行。
特别提醒：(1)F⊥I，F⊥B，但B与I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。
画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向。
典例 1
解题指导：解答此类题目时应注意以下两点：
(1)安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所确定的平面。
(2)I、B方向不垂直时，让磁感线斜着穿过掌心。
解析：A、B、C、D、E、F、G中电流方向均与磁场方向垂直，而H中电流方向与磁场方向不垂直，由左手定则判断如图：
答案：见解析
〔对点训练1〕 画出图中通电直导线A受到的安培力的方向。
答案：
探究二 安培力的大小
根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮。电磁炮的炮弹动力摒弃传统的火药，采用电磁力。它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸，当两轨接入电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出，弹丸体积虽小，但由于初速度特别大，所以具有很大的动能，足以穿透厚钢板。通电导体在磁场中受力与哪些因素有关呢？
2
提示：与磁感应强度B、导线中的电流I，导线在磁场中的有效长度L等有关。
1．对安培力F＝ILBsin θ的理解
(1)当B与I垂直时，即sin 90°＝1，则F＝ILB；当B与I成θ角时，F＝ILBsin θ，θ是B与I的夹角。
(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)；相应的等效电流沿L由始端流向末端。
2．F＝ILBsin θ的适用条件
导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅适用于很短的通电导线。
3．电流在磁场中的受力特点
电荷在电场中一定会受到电场力作用，但是电流在磁场中不一定受安培力作用。当电流方向与磁场方向平行时，电流不受安培力作用。
特别提醒：(1)公式F＝ILBsin 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＝IBLsin θ中的Lsin θ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”。
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？
典例 2
解题指导：解该类问题的基本思路是：
(1)选定研究对象。
(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I。
(3)列平衡方程或牛顿第二定律的方程式进行求解。
〔对点训练2〕 (2019·江苏省宿迁市高二上学期期末)如图甲，用电流天平测量匀强磁场的磁感应强度。挂在天平右臂下方的矩形线圈中通入如图乙的电流，此时天平处于平衡状态。现保持边长MN和电流大小、方向不变，将该矩形线圈改为梯形线圈并保持质量不变，如图丙所示。则( )
A．天平仍处于平衡状态
B．无法判断天平如何倾斜
C．在左侧托盘中适当增加砝码可使天平平衡
D．在右侧托盘中适当增加砝码可使天平平衡
C
解析：由题意可知，在乙图中天平处于平衡状态，此时线圈在磁场中受到的安培力大小为F＝BIL，方向竖直向上，该安培力与线圈重力的合力大小等于左侧物体的总重力，天平处于平衡；而当在丙图中，由于导体的有效长度变短，故受到的安培力减小且竖直向上，故将该矩形线圈改为梯形线圈，右侧的重力与安培力的合力大于图乙中右侧的重力与安培力的合力，故天平将向右倾斜。要使天平重新平衡，在左侧托盘中适当增加砝码即可，故C正确、ABD错误。
探究三 安培力作用下导体的运动
如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，将两电极接在电池的两极上，然后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场中，N极在下，S极在上，通电后盐水就会旋转起来。
通电后的盐水为什么会旋转起来呢？这个现象对你有什么启发？
3
提示：盐水受到磁铁的磁场力作用而发生转动。盐水中有指向圆心的电流，根据左手定则，半径方向上的电流将受到安培力使得盐水逆时针转动。
可以根据这个特点设计出无转子的洗衣机，衣服越脏，导电能力越强，电流越大，就受到更大的安培力，转速就更快，洗涤效果就更强。
1．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方向。
2．分析导体在磁场中运动情况的几种常用方法
电流元法 把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向
特殊位
置法 通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向
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。等效后再确定相互作用情况
特别提醒：(1)导体处于非匀强磁场中时，通常用电流元法判断其受力情况。
(2)判断条形磁铁(或小磁针)与环形电流间的相互作用时，通常选择等效法。
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，异向电流互相排斥；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或运动趋势的问题，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作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。
如图所示，用弹性细绳悬于O点的可自由转动的通电直导线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
C
典例 3
解题指导：(1)导体棒作为研究对象，其所处位置磁场由磁铁产生，画出磁感线的分布，注意两端磁场与电流的方向，关系不同受力方向也不同。
(2)采用电流元法和特殊位置法分析圆环所受安培力，判断导线的运动情况。
解析：(1)电流元法：将导线AB从N、S极的中间分成两段，对AO、OB段所处的磁场方向如图甲所示，由左手定则可知AO段受安培力的方向垂直于纸面向外，OB段受安培力的方向垂直于纸面向里，可见从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动。
(2)特殊位置法：根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况。如图乙所示，导线AB此时受安培力的方向竖直向下，导线将向下运动。
综合上述由两个特殊位置的判断可知，当导线不在上述的特殊位置时，所受安培力使导线AB逆时针转动的同时还要向下运动，故选项C正确。
〔对点训练3〕 (2019·新疆实验中学高二第一学期期末)直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，线圈可以自由运动，当通过如图所示的电流时(同时通电)从左向右看，线圈将( )
A．顺时针转动，同时靠近直导线AB
B．顺时针转动，同时离开直导线AB
C．逆时针转动，同时靠近直导线AB
D．不动
C
解析：根据安培定则可知，通电导线AB在右侧产生的磁场方向垂直纸面向里，采用电流元法，将圆环分成前后两半，根据左手定则可知，外侧半圆受到的安培力向上，内侧受到的安培力向下，从左向右看，圆环将逆时针转动；又特殊位置：圆环转过90°时，通电直导线AB对左半圆环产生吸引力，对右半圆环产生排斥力，由于吸引力大于排斥力，圆环靠近AB，故C正确，ABD错误。
核心素养提升
安培定则与左手定则的比较
安培定则(右手螺旋定则) 左手定则
应用 判断电流的磁场方向 判断电流在磁场中的受力方向
内容 具体
情况 直线电流 环形电流或通电螺线管 电流在磁场中
条件 大拇指指向电流的方向 四指弯曲的方向指向电流的环绕方向 磁感线穿过手掌心，四指指向电流方向
结果 四指弯曲方向表示磁感线的方向 大拇指指向轴线上的磁感线方向 大拇指指向电流受到的磁场力的方向
(2019·福建省莆田第一中学高二上学期期末)如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )
A．水平向左
B．水平向右
C．竖直向上
D．竖直向下
解析：首先根据右手螺旋定则判断通电螺线管产生的磁场的方向向右，所以在A处产生的磁场方向水平向左。再根据左手定则判断可知A受到通电螺线管磁场的作用力的方向竖直向上，C正确。
C
案 例
课内随堂达标
课后课时作业
