2018版高中物理第3章打开电磁学的大门第1节磁场中的通电导线学案鲁科版.docx

第1节磁场中的通电导线学习目标知识脉络1.知道左手定则，会用左手定则判断安培力的方向(重点、难点)2.知道影响安培力大小的因素会用公式FBIL进行安培力的简单计算(重点)3.了解线圈在磁场中的运动情况，知道电动机的工作原理(重点)安 培 力 方 向 的 判 定1定义：通电导线在磁场中受到的作用力2方向：用左手定则判断左手定则：伸开左手，四指与拇指在同一平面内并相互垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，则拇指所指的方向就是安培力的方向1当通电直导线垂直于磁感应强度方向时，安培力的方向和磁感应强度方向相同()2已知磁场方向和电流方向判定安培力的方向用左手，若已知磁场方向和安培力的方向，判定电流的方向用右手()3只要电流的方向不与磁场平行，电流就会受到安培力()安培力的方向与通电直导线方向、磁感应强度的方向有什么关系？【提示】与导线方向、磁感应强度方向都垂直1安培力的方向既与磁场方向垂直又与电流方向垂直但磁场方向与电流方向不一定垂直，由此可知安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面2当磁场方向、电流方向、安培力方向两两垂直时，只要已知其中任意两个方向，就可以判断第三者的方向3当不能确定磁场方向和电流方向垂直时，若已知磁场方向(或电流方向)与安培力的方向，电流方向(或磁场方向)不唯一1下列图示为通电直导线置于匀强磁场中的不同方式，其中导线能受到安培力作用的是()【解析】由于B、D所示的电流方向与磁场方向平行故不受安培力，A、C所示电流方向与磁场方向垂直，受安培力作用，A、C正确【答案】AC2如图所示，表示磁场对直线电流的作用，其中不正确的是()【解析】磁场对通电直导线的作用力既与导线垂直又与磁感线垂直，用左手定则判断可知，A、B、D图均正确，C图中安培力F的方向应向下，故C图不正确故选C.【答案】C3在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则此导线()A受到竖直向上的安培力B受到竖直向下的安培力C受到由南向北的安培力D受到由西向东的安培力【解析】地球赤道上空地磁场的方向由南向北，根据左手定则知A对【答案】A安 培 力 大 小 的 计 算1大小(1)因素：如图311所示，通电导线所受的安培力的大小与磁感应强度、电流大小以及磁场中垂直磁场方向的导线长度有关图311(2)大小：在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小等于电流、磁感应强度和导线长度的乘积(3)公式表达：FBIl.2磁感应强度的两种定义(1)从磁感线角度定义为B.(2)从力的角度定义为B.1通电导线不受安培力的地方，磁感应强度一定为零()2通电直导线在磁感应强度大的地方受力一定大()3通电直导线与磁场方向垂直时，受安培力最大()一个通电导体在磁场中受安培力为零，能否说磁感应强度就一定为零？【提示】不能，因为通电导线在磁场中若和磁感线平行，所受安培力就为零1若B与I(l)垂直时，FBIl，此时所受的安培力最大2若B与I(l)平行时，F0.3在计算安培力时，若放入磁场中的导线是弯曲导线，其安培力求解时应用其长度的有效值，即两端点所连直线的长度如图312所示：图3124下列说法正确的是() 【导学号：18152057】A如果通电导线在磁场中某处不受安培力，则该处不存在磁场B即使通电导线在磁场中某处不受安培力作用，该处也可能存在磁场C通电导线在磁场中受安培力大的位置磁场强D磁场越强的位置，通电导线受到的安培力越大【解析】当通电导线平行磁场放置时，不受安培力的作用，故B正确，A错误安培力的大小与通电导线的长度、电流的大小、磁场的强弱以及电流与磁场间的夹角有关系，故C、D均错误所以正确选项为B.【答案】B5下列说法中正确的是()A沿着磁感线的方向磁感应强度一定减小B若电流在某处不受安培力作用，则该处的磁感应强度一定为零C知道电流的方向，同时知道该电流在磁场中某点所受到的安培力的方向，就能确定该点的磁场方向D电流所受到的安培力的方向一定与电流的方向垂直，也与电流所在处的磁场方向垂直【解析】磁感应强度大小与磁感线疏密有关，A错电流不受安培力可能是B为0，也可能是B与I平行，所以B错误已知I、F的方向不能确定B的方向，C错误F垂直于B、I形成的平面，则D正确【答案】D6. (多选)如图313所示，金属棒MN放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，与金属导轨组成闭合回路当回路通有电流(电流方向如图中所示)时，关于金属棒受到安培力F的方向和大小，下列说法中正确的有() 【导学号：18152058】图313AF方向向右BF方向向左C增大电流，F增大D增大磁感应强度，F减小【解析】由左手定则知A项对，由公式FBIl可知C项正确【答案】AC通电导线在磁场中所受的安培力大小与导线的长度、电流的大小、磁场的强弱以及导线在磁场中的放置方式有关，当BI时，FBIl，当BI时F0，当B与I成一锐角时，FBIl sin .会 动 的 线 圈 和 电 动 机1通电线圈在磁场中的转动：线圈与磁场平行放置，当线圈通有电流时，与磁场垂直的两个边会受到安培力作用，根据左手定则判断知，两个力方向相反，使线圈绕中心轴转动2利用线圈在磁场中受力转动的原理，人们制作了电流计，第一个磁电式电流计是安培制作的，由此实现了电流的定量测量3电动机由转子和定子构成，直流电动机还有换向器和电刷在线圈平面转到与磁场方向垂直的位置时，换向器的每个半环互换连接的电刷，使电流的方向发生改变，从而实现了线圈的持续转动1电动机是利用通电线圈在磁场中受安培力来工作的()2电动机将电能转化为机械能()在现代生活中，我们的身边充满着电器：洗衣机、电冰箱、录音机、吹风机等你知道这些电器工作时共同的特点是什么吗？工作原理又是什么呢？【提示】这些电器工作时的共同特点是都要使用电动机而电动机的原理是通电线圈在磁场中受安培力作用旋转，从而起到了电动的作用1工作原理给线圈通入方向合适的电流，可以使线圈转动起来，电动机是利用安培力来工作的2组成定子和转子 (1)定子是电动机中固定不动的部分，可以是线圈，也可以是磁体(2)转子是电动机中转动的部分直流电动机中还有电刷和换向器，可以将电流持续地提供给线圈并适时地改变流入线圈的电流方向，它们能使转子按一个方向持续地旋转7.如图314所示，O为圆心，和是半径分别为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中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() 【导学号：18152059】图314A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DKL边垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动【解析】电流I1在空间形成的磁场是以电流I1为圆心的一系列同心圆，其中四边形线框的KN边和LM边均与磁场方向平行不受力作用由左手定则可判断KL边所受安培力垂直纸面向外，MN边所受安培力垂直于纸面向里，故D项正确【答案】D8如图315所示，在水平向右的匀强磁场中，放有矩形线框abcd，线框可绕其中心轴线自由转动，若线框中通入图中所示电流试判断此时线框的转动方向(从上向下看)图31