选修2 第1章 安培力与洛伦兹力 知识问答式 学案（附章末测试）（有解析）

选修二 第一章 安培力与洛伦兹力 问题1．什么是安培力？答：安培力定义：通电导线在磁场中的受力叫安培力。 答：按照如图1所示进行实验． （1）上下交换磁极的位置以改变磁场方向，发现受力的方向改变； （2）改变导线中电流的方向，发现受力的方向改变， 问：仔细分析实验结果，说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？ 图 1 图5 结论：经过试验验证，安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则． 问题2．安培力的方向怎么判断？ 答(1)左手定则：（如图5）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． (2)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相吸引，异向电流互相排斥． (3)注意问题：磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面． （4）磁场方向和电流方向不一定垂直，受力的是与磁场垂直部分受到的力，平行方向不受力。 （5）磁感线只要从掌心进入即可，不一定垂直穿过掌心，受力与垂直部分的有关． 练习1在如下图所示的各图中，表示磁场B方向、电流I方向及电流受力F方向三者关系正确的是(　　) 图3 练习1答案　A解析　根据左手定则可得只有A正确 问题2．安培力的大小怎么计算？ 答：同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如上图3所示． (1)如图甲，I⊥B，此时安培力最大，F＝ILB. (2)如图乙，I∥B，此时安培力最小，F＝0. (3)如图丙，当I与B成θ角时，把磁感应强度B分解，如图丁．此时F＝ILBsinθ. 问题3、怎么判断安培力作用下导体运动的方向？ 电流元法 分割为电流元安培力方向―→整段导体所受合力方向―→运动方向 特殊位置法 在特殊位置―→安培力方向―→运动方向 等效法 环形电流≈小磁针 条形磁铁≈通电螺线管≈多个环形电流 结论法 同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；“志同道合 ，背道而驰” 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 问题4．怎么计算安培力做功？ 答：安培力做功因为多数情况下，安培力在电磁感应现象中是以阻力的形式出现的。 （1）安培力做功等于电流在导线中产生热量等于其他形式能的减少量。 练习2　如图2所示，用两根轻细金属丝将质量为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，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为(　　) 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 练习2答案　D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Fmin＝mgsin θ，即IlBmin＝mgsin θ，得Bmin＝sin θ，方向应平行于悬线向上．故选D. 问题5．什么是洛伦兹力？怎么判断洛伦兹力的大小和方向？ 答： (1)定义：洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用。 (2)大小：洛伦兹力大小等于磁场强度与电荷电量与电荷运行速度的乘积。 (1)当v与B成θ角时，F＝qvBsin θ.(2)当v⊥B时，F＝qvB.(3)当v∥B时，F＝0. 问题6.洛伦兹力的大小怎么确定？电荷运动的方向与磁感应强度方向对力的大小有什么影响？ 答：F＝qvBsin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹 ... ...