磁场对通电导线的作用力+导学案 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

1.1磁场对通电导线的作用力(第1课时)【学习目标】1．知道什么是安培力，会推导安培力公式F＝IlB或F＝IlBsinθ，明确它们的使用条件。2．知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。3．了解磁电式电流表的工作原理。【学习任务一：安培力】一：安培力的概念1．安培力是_______________在________________受到的力。2．通电导线在磁场中一定受安培力的作用吗？二：安培力的方向1．实验:将通电导线放入磁场讨论电流与磁场垂直时：电流与磁场平行时：2．实验结论：3．左手定则的内容：4．结论可以用于分析通电导线间的相互作用吗？(相邻平行同向电流导线相互吸引，反向电流导线相互排斥）三：安培力的大小1.实验:将通电导线放入磁场讨论，电流与磁场垂直时，放入磁场的导线长度发生变化，定性讨论安培力大小与导线长度的关系.实验结论：2.导线受到安培力大小的计算公式为：有条件吗？3.导线与磁场平行时安培力的大小：4.导线在磁场中受到的安培力大小的计算公式归纳为：【学习任务二：磁电式电表的工作原理】一：磁电式电表的结构１.主要的构成部分有：2.这种结构的磁铁产生的磁场有何特点?二：磁电式电表的工作原理1.影响力的作用效果的因素有那些？2.若力的方向总与棒垂直，而且作用在该棒上，如何能使得线圈扭转的角度更大？3.联系磁场的特点，指针所指的刻度是均匀的吗？【典型例题】1.关于通电导线在磁场中受到的磁场力，下列说法正确的是（）A．磁场力方向可以不与磁场方向垂直B．磁场力的方向一定垂直于通电导线C．环形通电线圈在磁场中所受磁场力一定为零D．只有垂直磁场方向放置的通电导线才受磁场力2.在图所示的四幅图中，正确标明了通电导线所受安培力F方向的是（）A．B．C．D．3.如图所示，两平行导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨之间接有电动势E=3V，内阻r=0.5Ω的直流电源，两导轨间的距离L=0.4m,在导轨所在空间内分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好刚要滑动。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻R=1.0Ω，金属导轨电阻不计，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）ab棒受到的安培力；（2）ab棒与导轨的动摩擦因数μ。1.1磁场对通电导线的作用力(第2课时)【学习目标】理解安培力在生产生活中的运用。【学习任务一、安培力方向的判断】画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向。1．如图甲是高中物理电学实验中常用的磁电式电流表的结构，其内部磁场分布和线圈中电流流向剖面示意如乙图所示。关于磁电式电流表的下列各项说法中正确的是（）A．线圈a在磁场中受到的安培力为逆时针方向，线圈b在磁场中受到的安培力为逆时针方向B．线圈中电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也越大，线圈偏转的角度也越大C．电流表中的磁场是匀强磁场D．线圈无论转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，所以线圈不受安培力【学习任务二、安培力的分析与计算】2．如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，ab与cd相距为l，则MN所受安培力大小()A．F＝BIlB．F＝BIlsinθC．F＝eq\f(BIl,sinθ)D．F＝BIlcosθ3.如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc=∠bcd=135°。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。关于导线abcd所受到的磁场的作用力的合力，下列正确的是()A.方向沿纸面垂直bc向上，大小为(+1)ILBB.方向沿纸面垂直bc向下，大小为(+1)ILBC.若在纸面内将abcd逆时针旋转30°，力的大小减半D.若在纸面内将abcd逆时针旋转60°，力的大小减半【学习任务三：安培力作用下的运动问题】4．如图所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线通过电流I时，导线的运动情况是（）（从上往下看）A．顺时针方向转动，同时下降B．顺时针方向转动，同时上升C．逆时针方向转动，同时下降D．逆时针方向转动，同时上升5.有人做了一个如图所示的实验：把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，观察通电后的现象。请你分析一下，通电后有可能发生怎样的现象？1.1.3磁场对通电导线的作用力(第3课时)【学习目标】1.运用相关知识解决安培力作用下导体的平衡和加速问题。【学习任务一、安培力的平衡问题】例题1、一通电导线放置于光滑的斜面上，分别施加如图甲、乙、丙、丁四种情况的磁场，请指出哪些情况导体棒可能保持静止不动，并指出安培力的方向。练习1．如图所示，一根质量为m的金属棒AC，用软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，通入A→C方向的电流时，悬线张力不为零，欲使悬线张力为零，可以采用的办法是()A．不改变电流和磁场方向，适当减小电流B．不改变磁场和电流方向，适当增大磁感应强度C．只改变电流方向，并适当增加电流D．只改变电流方向，并适当减小电流练习2．如图所示，宽为L的光滑导轨与水平面成角，质量为m、长为L的金属杆水平放置在导轨上。空间存在竖直向上的匀强磁场，当回路电流为I时，金属杆恰好能静止。重力加速度为g。下列推断正确的是（）A．所受安培力大小 B．所受安培力大小C．磁感应强度大小D．磁感应强度大小练习3.质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与导轨平面成θ角斜向上，如图所示，求MN受到的支持力和摩擦力。【学习任务二、安培力的加速问题】1．如图所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为外侧圆弧的圆心，N点为水平段与圆弧段的切点。两金属轨道之间的宽度为0.5m，匀强磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为0.5T。质量为0.05kg、长为0.5m的金属细杆置于金属轨道上的M点。当在金属细杆内通以2A的恒定电流时，金属细杆可以沿轨道向右由静止开始运动。已知MN＝OP＝1m，g取10m/s2，则()A．金属细杆开始运动时的加速度大小为5m/s2B．金属细杆运动到P点时的速度大小为5m/sC．金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10m/s2D．金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小