高中物理 第四节 磁场对通电导线的作用力导学案10.11.25 新人教版选修3

1 第四节第四节 磁场对通电导线的作用力导学案磁场对通电导线的作用力导学案 学习目标学习目标 1 知道安培力的概念 会用左手定则判定安培力的方向 并能用左手定则解答有关问题 知道安培力的概念 会用左手定则判定安培力的方向 并能用左手定则解答有关问题 2 学会用公式 学会用公式 F BIL 计算安培力的大小计算安培力的大小 学习重点 学习重点 安培力的大小计算和方向的判定 安培力的大小计算和方向的判定 学习难点 学习难点 用左手定则判定安培力的方向 用左手定则判定安培力的方向 学习内容学习内容 一 一 安培力的方向安培力的方向 1 左手定则 伸开左手 使大拇指跟其余四个手指垂直 并且都和手掌在一个平 左手定则 伸开左手 使大拇指跟其余四个手指垂直 并且都和手掌在一个平 面内 把手放入磁场中 让磁感线垂直面内 把手放入磁场中 让磁感线垂直 并使 并使 指向电流的方向 那么 指向电流的方向 那么 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 2 2 通 通 电平电平 行直行直 导线间的作用力方向导线间的作用力方向 实验现象 实验现象 1 电流的方向相同时 两平行导线相互靠近 电流的方向相同时 两平行导线相互靠近 2 电流的方向相反时 两平行导线相互远离 电流的方向相反时 两平行导线相互远离 理论分析 理论分析 如图 两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时 它们相互间的如图 两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时 它们相互间的 作用力的方向如何作用力的方向如何 电流相反的情况又如何分析呢 电流相反的情况又如何分析呢 针对练习针对练习 判断下图中导线受安培力的方向判断下图中导线受安培力的方向 归纳总结归纳总结 安培力方向与安培力方向与导线导线 磁感 磁感应强应强度的方向都垂直 即垂直于度的方向都垂直 即垂直于 I 和和 B 构成的平面构成的平面 2 二 安培力的大小二 安培力的大小 同一通电导线 按不同方式放在同一磁场中同一通电导线 按不同方式放在同一磁场中 1 导线与磁场方向垂直时 导线与磁场方向垂直时 F 2 当导线与磁场方向平行时 当导线与磁场方向平行时 F 3 当磁场和电流成当磁场和电流成 时 时 F 为为 夹角夹角 4 4 安培力的范围是 安培力的范围是 针对练习 将长度为针对练习 将长度为 20cm 通有 通有 0 1A 电流的直导线放入一匀强磁场中 电流与磁场的方电流的直导线放入一匀强磁场中 电流与磁场的方 向如图所示 已知磁感应强度为向如图所示 已知磁感应强度为 1T 试求出下列各图中导线所受安培力的大小 试求出下列各图中导线所受安培力的大小 1 F 2 F 3 F 4 F 磁电式电流表磁电式电流表 电动机的原理就是电流在磁场中受到安培力的作用电动机的原理就是电流在磁场中受到安培力的作用 学习小结学习小结 巩固练习题巩固练习题 1 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向 说出下列通电导线受安培力的方向说出下列通电导线受安培力的方向 特别提醒特别提醒 磁极之磁极之间间是同极相斥 异极相吸 是同极相斥 异极相吸 电电流之流之间间是同方向相吸 反方向相斥是同方向相吸 反方向相斥 1 安培力方向的判断方法安培力方向的判断方法 2 安培力的大小如何计算安培力的大小如何计算 4 B B B B 3 E F G H 2 一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中 如图所示导线上电流由左向右流过 当一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中 如图所示导线上电流由左向右流过 当 导线以左端点为轴在竖直平面内转过导线以左端点为轴在竖直平面内转过 9090 的过程中 导线所受的安培力 的过程中 导线所受的安培力 A A 大小不变 方向也不变 大小不变 方向也不变 B B 大小由零渐增大 方向随时改变 大小由零渐增大 方向随时改变 C C 大小由零渐增大 方向不变 大小由零渐增大 方向不变 D D 大小由最大渐减小到零 方向不变 大小由最大渐减小到零 方向不变 3 3 一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示的匀强磁场中一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示的匀强磁场中 此时悬线的张力大于零而此时悬线的张力大于零而 小于铜棒的重力小于铜棒的重力 要使悬线中张力为零要使悬线中张力为零 可采用的方法有可采用的方法有 A A 适当增大电流 适当增大电流 其它不变其它不变 B B 适当减小电流 适当减小电流 其它不变其它不变 C C 电流方向反向 其它不变 电流方向反向 其它不变 D D 使原电流反向 并适当减弱磁场 使原电流反向 并适当减弱磁场 4 通电矩形导线框 通电矩形导线框 abcd 与无限长通电直导线与无限长通电直导线 MN 在同一平面内 电流方向如图所示 在同一平面内 电流方向如图所示 ab 边与边与 MN 平行 关于平行 关于 MN 的磁场对线框的作用 下列叙述中正确的是 的磁场对线框的作用 下列叙述中正确的是 A ab cd 边所受的安培力方向相同边所受的安培力方向相同 B ab cd 边所受的安培力大小相同边所受的安培力大小相同 C ad bc 边所受安培力方向相反边所受安培力方向相反 D 线框所受安培力的合力向左 线框所受安培力的合力向左 5 如图所示 匀强磁场中有一通以方向如图的稳定电流的矩形线 如图所示 匀强磁场中有一通以方向如图的稳定电流的矩形线 abcd 可绕其中心轴 可绕其中心轴 转动 则在转动过程中转动 则在转动过程中 A abab 和和 cdcd 两边始终不受磁场力作用 两边始终不受磁场力作用 B abab 和和 cd 两边所受磁场力大小和方向在转动过程中不断变化 两边所受磁场力大小和方向在转动过程中不断变化 C 当线圈转至与磁场垂直时 当线圈转至与磁场垂直时 ad bc 所受合力不为零 所受合力不为零 D ab cd 两边受到和磁场力的大小和方向在转动过程中始终两边受到和磁场力的大小和方向在转动过程中始终 保持不变 保持不变 EFGH C B D 4 6 如图 左边的线圈下边在磁场中 当左边的线圈通以逆时针电流 如图 左边的线圈下边在磁场中 当左边的线圈通以逆时针电流 I 时 天平恰好平衡 时 天平恰好平衡 此时天平右边的砝码为此时天平右边的砝码为 m 若改为顺时针方向的电流且大小不变 则需在天平右边增加 若改为顺时针方向的电流且大小不变 则需在天平右边增加 m 的砝码 通电线圈受到磁场力大小为的砝码 通电线圈受到磁场力大小为 A mg 2 B m m g C mg D m m g 2 7 在匀强磁场中 有一段 在匀强磁场中 有一段 5 的导线和磁场垂直 当导线通过的电流是的导线和磁场垂直 当导线通过的电流是 1A 时 受磁场作时 受磁场作 用力是用力是 0 1N 那么磁感应强度 那么磁感应强度 B T 现将导线长度增大为原来的 现将导线长度增大为原来的 3 倍 通过电流减小倍 通过电流减小 为原为原 来的一半 那么磁感应强度来的一半 那么磁感应强度 B T 导线受到的安培力 导线受到的安培力 F N 8 质量为质量为 0 5 的金属杆在相距的金属杆在相距 1m 的水平轨道上与轨道垂直放置 金属杆上通以的水平轨道上与轨道垂直放置 金属杆上通以 I 4A 的恒的恒 定电流 如图所示 匀强磁场定电流 如图所示 匀强磁场 B 垂直轨道平面 此时金属杆恰好静止在轨道上 金属杆垂直轨道平面 此时金属杆恰好静止在轨道上 金属杆 与轨道间动摩擦因数为与轨道间动摩擦因数为 0 2 求匀强磁场的磁感应强度 求匀强磁场的磁感应强度 B 的大小 的大小 9 如图甲所示 质量为如图甲所示 质量为 m 的细杆的细杆 ab 置于倾角为置于倾角为 的导轨上 的导轨上 ab 处于磁场中 处于磁场中 ab 与导轨间与导轨间 动摩擦因数为动摩擦因数为 有电流时 有电流时 ab 恰好静止在导轨上 则从恰好静止在导轨上 则从 b 端的侧视图看 其中杆端的侧视图看 其中杆 ab 与与 导轨间摩擦力可能为导轨间摩擦力可能为 0 的是 的是 10 在倾角为在倾角为 30 的光滑斜面上垂直放置一根长为的光滑斜面上垂直放置一根