高中物理 第三章 磁场 第三节 探究安培力学案 粤教版选修3-1.doc

第三节探究安培力学习目标重点难点1知道什么是安培力，会计算匀强磁场中安培力的大小2会判断安培力的方向，能记住并会应用左手定则3能记住磁感应强度b的定义和单位，会用它进行相关计算4能记住磁感线的疏密与磁感应强度大小的关系5能记住磁通量的定义，会计算简单情况下的磁通量重点：安培力的方向确定和大小的计算难点：左手定则的应用一、安培力的方向1安培力：磁场对_的作用力安培力是矢量2当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的方向用_来判定3左手定则：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_指向_的方向，这时，拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受_的方向预习交流1如图所示，磁场方向垂直纸面向里，一根通电直导线垂直于磁场方向放置，试判断导线所受安培力的方向二、磁感应强度1定义：当通电导线与磁场方向_时，通电导线所受的安培力f跟_和_的乘积il的_叫做磁感应强度2定义式：b_3单位：_，符号t,1 t14磁感应强度是_，既有大小，又有方向当空间中同时存在几个不同强弱和方向的磁场时，合磁场的磁感应强度等于各个磁场在同一处产生的磁感应强度的_5_可形象地表示磁感应强度的大小和方向；磁感线的疏密程度表示磁感应强度的_；磁感线上每一点的_与该点磁感应强度的方向一致6匀强磁场：如果磁场的某一区域，磁感应强度的_和_处处相等这个区域的磁场就叫_三、安培力的大小1当通电导线与磁感应强度b的方向_时，导线受力为零2当长为l的导线垂直于磁场b放置，通过的电流为i时，安培力f_预习交流2通电导线如果在磁场中不受安培力作用，能否说明该处磁感应强度为零？四、磁通量1定义：设在匀强磁场中有一个与磁场垂直的平面，则磁场的_和_的乘积，叫做穿过这个面的磁通量2公式：_3单位：韦伯，简称韦，符号wb4从bs可得b，因此磁感应强度又称_在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点答案：一、1电流2左手定则3四指电流安培力预习交流1：答案：垂直导线向左二、1垂直电流i导线长度l比值23特斯拉4矢量矢量和5磁感线大小切线方向6大小方向匀强磁场三、1平行2bil预习交流2：答案：不能因为当磁场方向与电流方向平行时，安培力为0，但磁感应强度不为0四、1磁感应强度b平面面积s2bs4磁通密度一、磁感应强度磁场的强弱和方向可以用磁感线定性地来描述那么，如果我们想定量地研究某一区域磁场的方向和强弱，应怎样来描述呢？下列说法正确的是（）a磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到磁场力f与该导线的长度l、通过的电流i乘积的比值，即bb通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零c磁感应强度b只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与f、i、l以及通电导线在磁场中的方向无关d通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向1磁感应强度b是用比值法定义的，b与f、i、l无关，是由磁场本身决定的2安培力的方向与磁场方向垂直，这与电场力的方向和电场方向的关系是不一样的3磁感应强度b和电场强度e的比较磁感应强度b电场强度e定义的依据磁场对直线电流i有作用力f对磁场中任一点，f与磁场方向、电流方向有关，只考虑电流方向垂直于磁场方向的情况，fil，恒量（由磁场决定）对不同点，一般来说b的值不同比值可表示磁场的强弱电场对电荷q有作用力f对电场中任一点，fq，恒量（由电场决定）对不同点，一般来说e的值不同比值可表示电场的强弱定义式b，其大小由磁场决定e，其大小由电场决定物理意义表征磁场的强弱和方向描述电场的强弱和方向方向小磁针n极的受力方向该点的正电荷的受力方向形象表示可以用磁感线形象地表示切线方向表示b的方向，疏密程度表示b的大小（下节将学习）可以用电场线形象地表示切线方向表示e的方向，疏密程度表示e的大小单位1 t1 n/（am）1 n/c1 v/m二、安培力的方向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如图所示，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？（2011长春外国语学校高二检测）如图所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与纸面垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是（）a磁铁对桌面的压力减小b磁铁对桌面的压力增大c磁铁对桌面的压力不变d以上说法都有可能1安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面，但磁场方向与电流方向并不一定垂直2在具体判断安培力的方向时，由于受到电场力方向判断方法的影响，有时错误地认为安培力的方向沿着磁场方向为避免这种错误，同学们应该把电场力和安培力进行比较，搞清力的方向与场的方向的关系及区别它们都是性质力，且都属于场力，分析如下：电场力安培力研究对象点电荷电流元受力特点正电荷受力方向与电场方向相同，沿电场线切线方向，负电荷相反安培力方向与磁场方向和电流方向都垂直判断方法结合电场线方向和电荷正、负判断用左手定则判断三、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，其原理如图所示，把待发射的炮弹（导体）放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个载流导体在磁场力的作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去那么，要提高发射速度，就要增大炮弹的加速度请思考：通电导体在磁场中受力与哪些因素有关呢？（2011课标全国理综，18）电磁轨道炮工作原理如图所示待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触电流i从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与i成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是（）a只将轨道长度l变为原来的2倍b只将电流i增加至原来的2倍c只将弹体质量减至原来的一半d将弹体质量减至原来的一半，轨道长度l变为原来的2倍，其他量不变1公式fbil中l指的是“有效长度”当b与i垂直时，f最大，fbil；当b与i平行时，f02弯曲导线的有效长度l，等于连接两端点直线的长度（如图）；相应的电流沿l由始端流向末端3若磁场和电流成角时，如图所示可以将磁感应强度b正交分解成bbsin和bbcos，而b对电流是没有作用的fbilbilsin，即fbilsin1关于磁感应强度的下列说法中，正确的是 （）a放在磁场中的通电导线，电流越大，受到的磁场力也越大，表示该处的磁感应强度越大b磁感线的指向就是磁感应强度的方向c垂直磁场方向放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向d磁感应强度的大小、方向与放入磁场的通电导线的电流大小、导线长度、电流方向等均无关2磁场中某区域的磁感线如图所示，则（）aa、b两处的磁感应强度的大小不相等，babbba、b两处的磁感应强度的大小不相等，babbc同一根导线放在a处受力一定比放在b处受力大d同一根导线放在a处受力一定比放在b处受力小3（2011全国理综，15）如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流i1和i2，且i1i2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直磁感应强度可能为零的点是（）aa点 bb点 cc点 dd点4把长l0.15 m的导体棒置于磁感应强度b1.0102 t的匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示若导体棒中的电流i2.0 a，方向向左，则导体棒受到的安培力大小f_ n，安培力的方向为竖直向_（选填“上”或“下”）5如图所示，一矩形线圈abcd的面积s为1102 m2，它与匀强磁场方向之间的夹角为30，穿过线圈的磁通量为1103 wb，则此磁场的磁感强度b_t，若线圈以ab边为轴翻转180，则此过程中穿过线圈的磁通量的变化大小_wb提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记知识精华技能要领答案：活动与探究1：答案：用磁感应强度来描述迁移与应用1：c解析：由磁感应强度的定义知，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线”，只有在这个方向导线所受磁场力才最大，本题a选项未说明导线放置的方向，所以是错误的若通电导线放置方向与电流方向平行时，也不受磁场力作用，所以b选项也是错误的在磁场稳定的情况下，磁场内各点的磁感应强度（含大小和方向）都是唯一确定的，c选项正确磁场力方向与磁感应强度方向垂直，d选项错误活动与探究2：答案：电流的方向发生变化，灯丝受的安培力的方向也随着变化迁移与应用2：a解析：通电导线置于条形磁铁上方，使通电导线置于磁场中，如图甲所示，由左手定则判断通电导线受到向下的安培力作用，同时由牛顿第三定律可知，力的作用是相互的，磁铁对通电导线有向下作用的同时，通电导线对磁铁有反作用力，作用在磁铁上，方向向上，如图乙所示对磁铁受力分析，由于磁铁始终静止，无通电导线时，nmg，有通电导线后nfmg，nmgf磁铁对桌面压力减小，选a活动与探究3：答案：磁感应强度b、电流i、两导轨间的距离l迁移与应用3：bd解析：由题意可知，bki，设轨道宽为d，则f安bidki2d，由动能定理得，f安lmv2，联立以上式子解得，v，选项b、d正确当堂检测1d解析：磁场中某点的磁感应强度只由磁场本身决定，与通电导线的是否受力、所受安培力大小、安培力方向、导线长度、电流方向等一切外部因素无关，故a错误，d正确安培力方向与磁场方向垂直，磁感线上某点的切线方向就是该点磁感应强度方向，故b、c错误正确选项为d2b解析：磁感线是用来形象地描述磁场的曲线，其疏密反映磁场的强弱，磁感线密集的区域磁场比磁感线稀疏的区域强电流所受到的安培力大小除了与电流大小、磁感应强度有关外，还与电流和磁场的方向有关，所以我们不能说同一根通电直导线在磁场强的地方所受到的安培力一定大于在磁场弱的区域所受到的安培力所以选项b正确3c解析：磁感应强度为矢量，两导线在d处产生的磁感应强度成一定角度，则d处磁感应强度一定不为零；根据右手安培定则可知，两导线在b处产生的磁感应强度方向相同，则b处磁感应强度的矢量和一定不为零；两导线在a处产生的磁感应强度方向相反，由于i1i2，可知i1在a处产生的磁感应强度大于i2在a处产生的磁感应强度，故a处磁感应强度的矢量和一定不为零；同理，两导线在c处产生的磁感应强度方向