2019-2020学年高中物理 第3章 磁场 第4节 通电导线在磁场中受到的力课件 新人教版选修3-1

4通电导线在磁场中受到的力,同学们，上一节我们学习了磁场有关规律，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：1(2018衡阳名校模拟)如图，小磁针处于静止状态，由此可以判定()aa是n极，b是s极ba是s极，b是n极ca是s极，b是s极da是n极，b是n极,课前自主学习,【答案】d【解析】由图可知，小磁针静止时北极朝上，所以此点磁感线方向朝上因为磁感线从磁体的北极出来，回到南极，所以a、b均为北极(n极)故选d,2(2018惠州名校期末)关于磁通量的概念，以下说法中正确的是()a磁感应强度是矢量，其单位是韦伯(wb)，其方向就是磁感线穿过线圈平面的方向b磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量必定越大c穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零d磁通量发生变化一定是磁场发生变化引起的,【答案】c【解析】磁感应强度是矢量，其单位是特斯拉(t)，故a错误当回路与磁场平行时，磁通量为零，则磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量不一定越大，故b错误磁通量为零时，可能回路与磁场平行，则磁感应强度不一定为零，故c正确根据磁通量bssin，磁通量的变化可能由b、s、的变化引起，故d错误,一、安培力的方向1安培力：通电导线在_中受的力2决定安培力方向的因素(1)_方向(2)_方向,磁场,磁场,电流,3左手定则：如图所示，伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从_进入并使四指指向_，这时大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4安培力的特点：fi，fb，即f垂直于_决定的平面,掌心,电流的方向,b和i,当通电导线与磁感线不垂直时，还可用左手定则判断安培力的方向吗？【答案】当电流方向跟磁感线方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流和磁场共同决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心,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，受力情况不同，如图所示1如图甲，ib，此时安培力最大，f_.2如图乙，ib，此时安培力最小，f_.3如图丙，当i与b成角时，可以把磁感应强度b分解，如图丁所示此时f_，这是一般情况下安培力的表达式,bil,0,bilsin,通电导线在磁场中一定受到磁场力吗？若导线不受磁场力作用是否可以判定该处无磁场呢？【答案】当通电导线与磁场平行时不受磁场力，由此也可知，当导线不受磁场力作用时无法判定该处有无磁场,三、磁电式电流表1原理：通电线圈在磁场中受到_作用而发生偏转线圈偏转的角度越大，被测电流就_根据线圈_，可以知道被测电流的方向2构造：_、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴,安培力,越大,偏转方向,磁铁,3特点：两磁极间装有极靴，极靴中间又有铁质圆柱，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，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直使线圈平面都与磁场方向_，使表盘刻度均匀，如图所示,半径,平行,4优点：灵敏度高，可以测出_的电流缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱,很弱,1安培力方向的特点：安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向，即安培力的方向垂直于电流方向和磁场方向决定的平面(1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向应用左手定则判断时，拇指与四指、拇指与磁感线均垂直，磁感线与四指不垂直,课堂优化整合,安培力的方向,2电流方向、磁场方向和安培力方向三者的因果关系：电流方向和磁场方向间没有必然联系，这两个方向的关系是不确定的这两个方向共同决定了安培力的方向，一旦电流方向、磁场方向确定，安培力的方向是唯一的，但已知安培力方向和磁场方向时，电流方向不确定；已知安培力方向和电流方向时，磁场方向不确定,画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向,例1,abc,def,解析：无论b、i是否垂直，安培力总是垂直于b与i决定的平面，且满足左手定则答案：如图所示,abc,def,1(2017湖南名校期中)一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电流，方向如图中箭头所示当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向下、水平向右或垂直于纸面的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是(),【答案】c【解析】a中电流与磁场平行，导线不受力的作用，故a错误；b中由左手定则判得，安培力的方向垂直纸面向外，导线应向外弯曲，故b错误；c中由左手定则判得，安培力的方向水平向右，故导线向右弯曲，故c正确；d中由左手定则判得，安培力的方向水平向左，故导线应向左弯曲，故d错误,1对安培力filbsin的理解(1)当b与i垂直，即90时，filb；当b与i成角时，filbsin，是b与i的夹角,安培力的大小,(2)公式filbsin中b对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁感应强度的影响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)；相应的电流沿l由始端流向末端2filbsin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,如图所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端点a、b间的距离均相等，导线中电流均相等，则各图中有关导线所受的安培力的大小的判断正确的是(),例2,甲乙丙丁,a丁图最大b乙图最大c一样大d无法判断,解析：安培力公式fbil，其中l为垂直于磁场方向的有效长度，甲、乙、丙、丁四个图中导线的有效长度相等，所以所受的安培力相等答案：c,2(2017广州检测)如图所示，金属棒mn两端用等长的细软导线连接后水平地悬挂mn处在向里的水平匀强磁场中，棒中通有由m流向n的电流，此时悬线受金属棒的拉力作用为了使悬线中的拉力减小，可采取的措施有()a使磁场反向b使电流反向c增大电流强度d减小磁感应强度,【答案】c【解析】棒处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有从m流向n的电流，根据左手定则可知，棒所受安培力的方向竖直向上，由于此时悬线上有拉力，为了使拉力减小，则安培力必须增加，由安培力公式fbil知，可以适当增加电流强度，或增大磁场，若使电流或磁场反向，安培力方向竖直向下，悬线的拉力将增大故c正确，abd错误,在实际分析中，安培力、电流方向以及磁场方向构成一个空间直角坐标系，在空间判断安培力的方向有很大的难度，所以在判断一些复杂的安培力方向时都会选择画侧视图的方法，这样就可以把难以理解的空间作图转化成易于理解的平面作图,安培力作用下的平衡问题,如图所示，光滑导轨与水平面成角，导轨宽为l.有大小为b的匀强磁场，方向垂直导轨面，金属杆长为l，质量为m，水平放在导轨上当回路中通过电流时，金属杆正好能静止求：电流的大小为多大？磁感应强度的方向如何？,例3,解析：在解这类题时必须画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向，从而弄清各矢量方向间的关系因为b垂直轨道面，又金属杆处于静止状态，所以f必沿斜面向上，由左手定则知，b垂直导轨面向上,3(多选)(2017普宁校级检测)如图，金属杆ab的质量为m、通过的电流为i，处在磁感应强度为b的匀强磁场中，平行导轨间的距离为l，结果ab静止且紧压于水平导轨上若磁场方向与导轨平面成角，金属杆ab与水平导轨间