《高中物理 第三章 磁場 第三節(jié) 探究安培力學案 粵教版選修3-1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第三章 磁場 第三節(jié) 探究安培力學案 粵教版選修3-1（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第三節(jié)　探究安培力 學習目標 重點難點 1．知道什么是安培力，會計算勻強磁場中安培力的大小． 2．會判斷安培力的方向，能記住并會應用左手定則． 3．能記住磁感應強度B的定義和單位，會用它進行相關(guān)計算． 4．能記住磁感線的疏密與磁感應強度大小的關(guān)系． 5．能記住磁通量的定義，會計算簡單情況下的磁通量． 重點：安培力的方向確定和大小的計算． 難點：左手定則的應用． 一、安培力的方向 1．安培力：磁場對______的作用力．安培力是矢量． 2．當通電導線與磁場方向垂直時，安培力的方向用________來判定． 3．左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直

2、，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進入，并使______指向______的方向，這時，拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受________的方向． 預習交流1 如圖所示，磁場方向垂直紙面向里，一根通電直導線垂直于磁場方向放置，試判斷導線所受安培力的方向． 二、磁感應強度 1．定義：當通電導線與磁場方向______時，通電導線所受的安培力F跟______和__________的乘積IL的______叫做磁感應強度． 2．定義式：B＝________． 3．單位：______，符號T,1 T＝1． 4．磁感應強度是______，既有大小，又有方向．當空間中同時存在幾個

3、不同強弱和方向的磁場時，合磁場的磁感應強度等于各個磁場在同一處產(chǎn)生的磁感應強度的________． 5．________可形象地表示磁感應強度的大小和方向；磁感線的疏密程度表示磁感應強度的______；磁感線上每一點的____________與該點磁感應強度的方向一致． 6．勻強磁場：如果磁場的某一區(qū)域，磁感應強度的______和____處處相等．這個區(qū)域的磁場就叫______． 三、安培力的大小 1．當通電導線與磁感應強度B的方向______時，導線受力為零． 2．當長為L的導線垂直于磁場B放置，通過的電流為I時，安培力F＝______． 預習交流2 通電導線如果在磁場中不受安

4、培力作用，能否說明該處磁感應強度為零？ 四、磁通量 1．定義：設(shè)在勻強磁場中有一個與磁場垂直的平面，則磁場的________________和__________的乘積，叫做穿過這個面的磁通量． 2．公式：______． 3．單位：韋伯，簡稱韋，符號Wb． 4．從Φ＝BS可得B＝，因此磁感應強度又稱________． 在預習中還有哪些問題需要你在聽課時加以關(guān)注？請在下列表格中做個備忘吧！ 我的學困點 我的學疑點 答案： 一、1．電流 2．左手定則 3．四指　電流　安培力 預習交流1：答案：垂直導線向左． 二、1．垂直　電流I　導線長度L　比值 2．

5、3．特斯拉 4．矢量　矢量和 5．磁感線　大小　切線方向 6．大小　方向　勻強磁場 三、1．平行 2．BIL 預習交流2：答案：不能．因為當磁場方向與電流方向平行時，安培力為0，但磁感應強度不為0． 四、1．磁感應強度B　平面面積S 2．Φ＝BS 4．磁通密度 一、磁感應強度 磁場的強弱和方向可以用磁感線定性地來描述．那么，如果我們想定量地研究某一區(qū)域磁場的方向和強弱，應怎樣來描述呢？ 下列說法正確的是（　　）． A．磁場中某一點的磁感應強度可以這樣測定：把一小段通電導線放在該點時受到磁場力F與該導線的長度L、通過的電流I乘積的比值，即B＝ B．通電

6、導線在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應強度一定為零 C．磁感應強度B＝只是定義式，它的大小取決于場源以及磁場中的位置，與F、I、L以及通電導線在磁場中的方向無關(guān) D．通電導線所受磁場力的方向就是磁場的方向 1．磁感應強度B＝是用比值法定義的，B與F、I、L無關(guān)，是由磁場本身決定的． 2．安培力的方向與磁場方向垂直，這與電場力的方向和電場方向的關(guān)系是不一樣的． 3．磁感應強度B和電場強度E的比較． 磁感應強度B 電場強度E 定義的 依據(jù) ①磁場對直線電流I有作用力F ②對磁場中任一點，F(xiàn)與磁場方向、電流方向有關(guān)，只考慮電流方向垂直于磁場方向的情況，F(xiàn)∝IL，＝恒量（

7、由磁場決定） ③對不同點，一般來說B的值不同 ④比值可表示磁場的強弱 ①電場對電荷q有作用力F ②對電場中任一點，F(xiàn)∝q，＝恒量（由電場決定） ③對不同點，一般來說E的值不同 ④比值可表示電場的強弱 定義式 B＝，其大小由磁場決定 E＝，其大小由電場決定 物理 意義 表征磁場的強弱和方向 描述電場的強弱和方向 方向 小磁針N極的受力方向 該點的正電荷的受力方向 形象 表示 可以用磁感線形象地表示——切線方向表示B的方向，疏密程度表示B的大?。ㄏ鹿?jié)將學習） 可以用電場線形象地表示——切線方向表示E的方向，疏密程度表示E的大小 單位 1 T＝1 N/（A

8、·m） 1 N/C＝1 V/m 二、安培力的方向 我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫恼彰麟娏魇穷l率為50 Hz、電壓為220 V的交變電流，其大小和方向都在周期性變化．如圖所示，用一蹄形磁鐵慢慢地接近發(fā)光的白熾燈泡可以看到燈絲顫抖起來，燈絲的“顫抖”說明什么道理呢？ （2011·長春外國語學校高二檢測）如圖所示，條形磁鐵平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直導線，導線與紙面垂直，現(xiàn)給導線中通以垂直于紙面向外的電流，則下列說法正確的是（　?。? A．磁鐵對桌面的壓力減小 B．磁鐵對桌面的壓力增大 C．磁鐵對桌面的壓力不變 D．以上說法都有可能 1．安培力的方向總是既與磁場

9、方向垂直，又與電流方向垂直，也就是說安培力的方向總是垂直于磁場和電流所決定的平面，但磁場方向與電流方向并不一定垂直． 2．在具體判斷安培力的方向時，由于受到電場力方向判斷方法的影響，有時錯誤地認為安培力的方向沿著磁場方向．為避免這種錯誤，同學們應該把電場力和安培力進行比較，搞清力的方向與場的方向的關(guān)系及區(qū)別．它們都是性質(zhì)力，且都屬于場力，分析如下： 電場力 安培力 研究對象 點電荷 電流元 受力特點 正電荷受力方向與電場方向相同，沿電場線切線方向，負電荷相反 安培力方向與磁場方向和電流方向都垂直 判斷方法 結(jié)合電場線方向和電荷正、負判斷 用左手定則判斷 三、安培力

10、的大小 根據(jù)磁場對電流會產(chǎn)生作用力的原理，人們研制出一種新型的發(fā)射炮彈的裝置——電磁炮，其原理如圖所示，把待發(fā)射的炮彈（導體）放置在強磁場中的兩平行導軌上，給導軌通以大電流，使炮彈作為一個載流導體在磁場力的作用下沿導軌加速運動，并以某一速度發(fā)射出去．那么，要提高發(fā)射速度，就要增大炮彈的加速度．請思考：通電導體在磁場中受力與哪些因素有關(guān)呢？ （2011·課標全國理綜，18）電磁軌道炮工作原理如圖所示．待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸．電流I從一條軌道流入，通過導電彈體后從另一條軌道流回．軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場（可視為勻強磁場），磁感應強

11、度的大小與I成正比．通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出．現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的辦法是（　?。? A．只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍 B．只將電流I增加至原來的2倍 C．只將彈體質(zhì)量減至原來的一半 D．將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其他量不變 1．公式F＝BIL中L指的是“有效長度”．當B與I垂直時，F(xiàn)最大，F(xiàn)＝BIL；當B與I平行時，F(xiàn)＝0． 2．彎曲導線的有效長度L，等于連接兩端點直線的長度（如圖）；相應的電流沿L由始端流向末端． 3．若磁場和電流成θ角時，如圖所示． 可以將磁感應強度B正交分解成B⊥＝B

12、sinθ和B∥＝Bcosθ，而B∥對電流是沒有作用的． F＝B⊥IL＝BILsinθ，即F＝BILsinθ． 1．關(guān)于磁感應強度的下列說法中，正確的是 （　?。? A．放在磁場中的通電導線，電流越大，受到的磁場力也越大，表示該處的磁感應強度越大 B．磁感線的指向就是磁感應強度的方向 C．垂直磁場方向放置的通電導線的受力方向就是磁感應強度的方向 D．磁感應強度的大小、方向與放入磁場的通電導線的電流大小、導線長度、電流方向等均無關(guān) 2．磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則（　?。? A．a(chǎn)、b兩處的磁感應強度的大小不相等，Ba＞Bb B．a(chǎn)、b兩處的磁感應強度的大小不相等，B

13、a＜Bb C．同一根導線放在a處受力一定比放在b處受力大 D．同一根導線放在a處受力一定比放在b處受力小 3．（2011·全國理綜，15）如圖，兩根相互平行的長直導線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1＞I2；a、b、c、d為導線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點，且a、b、c與兩導線共面；b點在兩導線之間，b、d的連線與導線所在平面垂直．磁感應強度可能為零的點是（　　）． A．a(chǎn)點　 　　B．b點　 　　C．c點　 　　D．d點 4．把長L＝0.15 m的導體棒置于磁感應強度B＝1.0×10－2 T的勻強磁場中，使導體棒和磁場方向垂直，如圖所示．若導體棒中的電流I＝2.0 A，方向

14、向左，則導體棒受到的安培力大小F＝______ N，安培力的方向為豎直向______（選填“上”或“下”）． 5．如圖所示，一矩形線圈abcd的面積S為1×10－2 m2，它與勻強磁場方向之間的夾角θ為30°，穿過線圈的磁通量Φ為1×10－3 Wb，則此磁場的磁感強度B＝______T，若線圈以ab邊為軸翻轉(zhuǎn)180°，則此過程中穿過線圈的磁通量的變化大小ΔΦ＝______Wb． 提示：用最精煉的語言把你當堂掌握的核心知識的精華部分和基本技能的要領(lǐng)部分寫下來并進行識記． 知識精華 技能要領(lǐng) 答案： 活動與探究1：答案：用磁感應強度來描述． 遷移與應用1：C　解析

15、：由磁感應強度的定義知，通電導線應為“在磁場中垂直于磁場方向的通電導線”，只有在這個方向?qū)Ь€所受磁場力才最大，本題A選項未說明導線放置的方向，所以是錯誤的．若通電導線放置方向與電流方向平行時，也不受磁場力作用，所以B選項也是錯誤的．在磁場穩(wěn)定的情況下，磁場內(nèi)各點的磁感應強度（含大小和方向）都是唯一確定的，C選項正確．磁場力方向與磁感應強度方向垂直，D選項錯誤． 活動與探究2：答案：電流的方向發(fā)生變化，燈絲受的安培力的方向也隨著變化． 遷移與應用2：A　解析：通電導線置于條形磁鐵上方，使通電導線置于磁場中，如圖甲所示，由左手定則判斷通電導線受到向下的安培力作用，同時由牛頓第三定律可知，力的作

16、用是相互的，磁鐵對通電導線有向下作用的同時，通電導線對磁鐵有反作用力，作用在磁鐵上，方向向上，如圖乙所示．對磁鐵受力分析，由于磁鐵始終靜止，無通電導線時，N＝mg，有通電導線后N′＋F′＝mg，N′＝mg－F′．磁鐵對桌面壓力減小，選A． 活動與探究3：答案：磁感應強度B、電流I、兩導軌間的距離L． 遷移與應用3：BD　解析：由題意可知，B＝kI，設(shè)軌道寬為d，則F安＝BId＝kI2d，由動能定理得，F(xiàn)安·L＝mv2，聯(lián)立以上式子解得，v＝，選項B、D正確． 當堂檢測 1．D　解析：磁場中某點的磁感應強度只由磁場本身決定，與通電導線的是否受力、所受安培力大小、安培力方向、導線長度、

17、電流方向等一切外部因素無關(guān)，故A錯誤，D正確．安培力方向與磁場方向垂直，磁感線上某點的切線方向就是該點磁感應強度方向，故B、C錯誤．正確選項為D． 2．B　解析：磁感線是用來形象地描述磁場的曲線，其疏密反映磁場的強弱，磁感線密集的區(qū)域磁場比磁感線稀疏的區(qū)域強．電流所受到的安培力大小除了與電流大小、磁感應強度有關(guān)外，還與電流和磁場的方向有關(guān)，所以我們不能說同一根通電直導線在磁場強的地方所受到的安培力一定大于在磁場弱的區(qū)域所受到的安培力．所以選項B正確． 3．C　解析：磁感應強度為矢量，兩導線在d處產(chǎn)生的磁感應強度成一定角度，則d處磁感應強度一定不為零；根據(jù)右手安培定則可知，兩導線在b處產(chǎn)生的

18、磁感應強度方向相同，則b處磁感應強度的矢量和一定不為零；兩導線在a處產(chǎn)生的磁感應強度方向相反，由于I1＞I2，可知I1在a處產(chǎn)生的磁感應強度大于I2在a處產(chǎn)生的磁感應強度，故a處磁感應強度的矢量和一定不為零；同理，兩導線在c處產(chǎn)生的磁感應強度方向相反，由于I1＞I2且I1距離c處較遠，可知I1在c處產(chǎn)生的磁感應強度的大小可能等于I2在c處產(chǎn)生的磁感應強度的大小，故c處磁感應強度的矢量和可能為零，選項C正確． 4．答案：3.0×10－3　下 解析：由安培力公式得：導體棒受到的安培力F＝BIL＝1.0×10－2×2.0×0.15 N＝3.0×10－3 N． 由左手定則可知，安培力的方向豎直向下． 5．答案：0.2　2×10－3 解析：由磁通量的計算公式Φ＝BSsinθ可得： B＝＝T＝0.2 T． 因為Φ＝1×10－3 Wb 當線圈轉(zhuǎn)過180°時，Φ′＝－Φ＝－1×10－3 Wb 所以ΔΦ＝|Φ′－Φ|＝2×10－3 Wb． 7