《高中物理 第三章 磁場(chǎng) 第三節(jié) 探究安培力學(xué)案 粵教版選修3-1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第三章 磁場(chǎng) 第三節(jié) 探究安培力學(xué)案 粵教版選修3-1（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第三節(jié)　探究安培力 學(xué)習(xí)目標(biāo) 重點(diǎn)難點(diǎn) 1．知道什么是安培力，會(huì)計(jì)算勻強(qiáng)磁場(chǎng)中安培力的大?。? 2．會(huì)判斷安培力的方向，能記住并會(huì)應(yīng)用左手定則． 3．能記住磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義和單位，會(huì)用它進(jìn)行相關(guān)計(jì)算． 4．能記住磁感線的疏密與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的關(guān)系． 5．能記住磁通量的定義，會(huì)計(jì)算簡(jiǎn)單情況下的磁通量． 重點(diǎn)：安培力的方向確定和大小的計(jì)算． 難點(diǎn)：左手定則的應(yīng)用． 一、安培力的方向 1．安培力：磁場(chǎng)對(duì)______的作用力．安培力是矢量． 2．當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力的方向用________來(lái)判定． 3．左手定則：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直

2、，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使______指向______的方向，這時(shí)，拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受________的方向． 預(yù)習(xí)交流1 如圖所示，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一根通電直導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放置，試判斷導(dǎo)線所受安培力的方向． 二、磁感應(yīng)強(qiáng)度 1．定義：當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向______時(shí)，通電導(dǎo)線所受的安培力F跟______和__________的乘積IL的______叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度． 2．定義式：B＝________． 3．單位：______，符號(hào)T,1 T＝1． 4．磁感應(yīng)強(qiáng)度是______，既有大小，又有方向．當(dāng)空間中同時(shí)存在幾個(gè)

3、不同強(qiáng)弱和方向的磁場(chǎng)時(shí)，合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各個(gè)磁場(chǎng)在同一處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的________． 5．________可形象地表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向；磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的______；磁感線上每一點(diǎn)的____________與該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致． 6．勻強(qiáng)磁場(chǎng)：如果磁場(chǎng)的某一區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的______和____處處相等．這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)就叫______． 三、安培力的大小 1．當(dāng)通電導(dǎo)線與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向______時(shí)，導(dǎo)線受力為零． 2．當(dāng)長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)B放置，通過(guò)的電流為I時(shí)，安培力F＝______． 預(yù)習(xí)交流2 通電導(dǎo)線如果在磁場(chǎng)中不受安

4、培力作用，能否說(shuō)明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零？ 四、磁通量 1．定義：設(shè)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)與磁場(chǎng)垂直的平面，則磁場(chǎng)的________________和__________的乘積，叫做穿過(guò)這個(gè)面的磁通量． 2．公式：______． 3．單位：韋伯，簡(jiǎn)稱(chēng)韋，符號(hào)Wb． 4．從Φ＝BS可得B＝，因此磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱(chēng)________． 在預(yù)習(xí)中還有哪些問(wèn)題需要你在聽(tīng)課時(shí)加以關(guān)注？請(qǐng)?jiān)谙铝斜砀裰凶鰝€(gè)備忘吧！ 我的學(xué)困點(diǎn) 我的學(xué)疑點(diǎn) 答案： 一、1．電流 2．左手定則 3．四指　電流　安培力 預(yù)習(xí)交流1：答案：垂直導(dǎo)線向左． 二、1．垂直　電流I　導(dǎo)線長(zhǎng)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(qiáng)磁場(chǎng) 三、1．平行 2．BIL 預(yù)習(xí)交流2：答案：不能．因?yàn)楫?dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向平行時(shí)，安培力為0，但磁感應(yīng)強(qiáng)度不為0． 四、1．磁感應(yīng)強(qiáng)度B　平面面積S 2．Φ＝BS 4．磁通密度 一、磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向可以用磁感線定性地來(lái)描述．那么，如果我們想定量地研究某一區(qū)域磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱，應(yīng)怎樣來(lái)描述呢？ 下列說(shuō)法正確的是（　?。? A．磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以這樣測(cè)定：把一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)受到磁場(chǎng)力F與該導(dǎo)線的長(zhǎng)度L、通過(guò)的電流I乘積的比值，即B＝ B．通電

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

7、由磁場(chǎng)決定） ③對(duì)不同點(diǎn)，一般來(lái)說(shuō)B的值不同 ④比值可表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 ①電場(chǎng)對(duì)電荷q有作用力F ②對(duì)電場(chǎng)中任一點(diǎn)，F(xiàn)∝q，＝恒量（由電場(chǎng)決定） ③對(duì)不同點(diǎn)，一般來(lái)說(shuō)E的值不同 ④比值可表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱 定義式 B＝，其大小由磁場(chǎng)決定 E＝，其大小由電場(chǎng)決定 物理 意義 表征磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向 描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向 方向 小磁針N極的受力方向 該點(diǎn)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(xué)習(xí)） 可以用電場(chǎng)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(lái)，燈絲的“顫抖”說(shuō)明什么道理呢？ （2011·長(zhǎng)春外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高二檢測(cè)）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(dǎo)線，導(dǎo)線與紙面垂直，現(xiàn)給導(dǎo)線中通以垂直于紙面向外的電流，則下列說(shuō)法正確的是（　?。? A．磁鐵對(duì)桌面的壓力減小 B．磁鐵對(duì)桌面的壓力增大 C．磁鐵對(duì)桌面的壓力不變 D．以上說(shuō)法都有可能 1．安培力的方向總是既與磁場(chǎng)

9、方向垂直，又與電流方向垂直，也就是說(shuō)安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)和電流所決定的平面，但磁場(chǎng)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(shí)，由于受到電場(chǎng)力方向判斷方法的影響，有時(shí)錯(cuò)誤地認(rèn)為安培力的方向沿著磁場(chǎng)方向．為避免這種錯(cuò)誤，同學(xué)們應(yīng)該把電場(chǎng)力和安培力進(jìn)行比較，搞清力的方向與場(chǎng)的方向的關(guān)系及區(qū)別．它們都是性質(zhì)力，且都屬于場(chǎng)力，分析如下： 電場(chǎng)力 安培力 研究對(duì)象 點(diǎn)電荷 電流元 受力特點(diǎn) 正電荷受力方向與電場(chǎng)方向相同，沿電場(chǎng)線切線方向，負(fù)電荷相反 安培力方向與磁場(chǎng)方向和電流方向都垂直 判斷方法 結(jié)合電場(chǎng)線方向和電荷正、負(fù)判斷 用左手定則判斷 三、安培力

10、的大小 根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流會(huì)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(dǎo)體）放置在強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩平行導(dǎo)軌上，給導(dǎo)軌通以大電流，使炮彈作為一個(gè)載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)力的作用下沿導(dǎo)軌加速運(yùn)動(dòng)，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(qǐng)思考：通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力與哪些因素有關(guān)呢？ （2011·課標(biāo)全國(guó)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(dòng)，并與軌道保持良好接觸．電流I從一條軌道流入，通過(guò)導(dǎo)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(chǎng)（可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)），磁感應(yīng)強(qiáng)

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(lái)的2倍，理論上可采用的辦法是（　?。? A．只將軌道長(zhǎng)度L變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 B．只將電流I增加至原來(lái)的2倍 C．只將彈體質(zhì)量減至原來(lái)的一半 D．將彈體質(zhì)量減至原來(lái)的一半，軌道長(zhǎng)度L變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，其他量不變 1．公式F＝BIL中L指的是“有效長(zhǎng)度”．當(dāng)B與I垂直時(shí)，F(xiàn)最大，F(xiàn)＝BIL；當(dāng)B與I平行時(shí)，F(xiàn)＝0． 2．彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L，等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度（如圖）；相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端． 3．若磁場(chǎng)和電流成θ角時(shí)，如圖所示． 可以將磁感應(yīng)強(qiáng)度B正交分解成B⊥＝B

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

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

14、向左，則導(dǎo)體棒受到的安培力大小F＝______ N，安培力的方向?yàn)樨Q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(qiáng)磁場(chǎng)方向之間的夾角θ為30°，穿過(guò)線圈的磁通量Φ為1×10－3 Wb，則此磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B＝______T，若線圈以ab邊為軸翻轉(zhuǎn)180°，則此過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量的變化大小ΔΦ＝______Wb． 提示：用最精煉的語(yǔ)言把你當(dāng)堂掌握的核心知識(shí)的精華部分和基本技能的要領(lǐng)部分寫(xiě)下來(lái)并進(jìn)行識(shí)記． 知識(shí)精華 技能要領(lǐng) 答案： 活動(dòng)與探究1：答案：用磁感應(yīng)強(qiáng)度來(lái)描述． 遷移與應(yīng)用1：C　解析

15、：由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義知，通電導(dǎo)線應(yīng)為“在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線”，只有在這個(gè)方向?qū)Ь€所受磁場(chǎng)力才最大，本題A選項(xiàng)未說(shuō)明導(dǎo)線放置的方向，所以是錯(cuò)誤的．若通電導(dǎo)線放置方向與電流方向平行時(shí)，也不受磁場(chǎng)力作用，所以B選項(xiàng)也是錯(cuò)誤的．在磁場(chǎng)穩(wěn)定的情況下，磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度（含大小和方向）都是唯一確定的，C選項(xiàng)正確．磁場(chǎng)力方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 活動(dòng)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(yīng)用2：A　解析：通電導(dǎo)線置于條形磁鐵上方，使通電導(dǎo)線置于磁場(chǎng)中，如圖甲所示，由左手定則判斷通電導(dǎo)線受到向下的安培力作用，同時(shí)由牛頓第三定律可知，力的作

16、用是相互的，磁鐵對(duì)通電導(dǎo)線有向下作用的同時(shí)，通電導(dǎo)線對(duì)磁鐵有反作用力，作用在磁鐵上，方向向上，如圖乙所示．對(duì)磁鐵受力分析，由于磁鐵始終靜止，無(wú)通電導(dǎo)線時(shí)，N＝mg，有通電導(dǎo)線后N′＋F′＝mg，N′＝mg－F′．磁鐵對(duì)桌面壓力減小，選A． 活動(dòng)與探究3：答案：磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I、兩導(dǎo)軌間的距離L． 遷移與應(yīng)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(dòng)能定理得，F(xiàn)安·L＝mv2，聯(lián)立以上式子解得，v＝，選項(xiàng)B、D正確． 當(dāng)堂檢測(cè) 1．D　解析：磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度只由磁場(chǎng)本身決定，與通電導(dǎo)線的是否受力、所受安培力大小、安培力方向、導(dǎo)線長(zhǎng)度、

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

18、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，則b處磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和一定不為零；兩導(dǎo)線在a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反，由于I1＞I2，可知I1在a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于I2在a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，故a處磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和一定不為零；同理，兩導(dǎo)線在c處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反，由于I1＞I2且I1距離c處較遠(yuǎn)，可知I1在c處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小可能等于I2在c處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，故c處磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和可能為零，選項(xiàng)C正確． 4．答案：3.0×10－3　下 解析：由安培力公式得：導(dǎo)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(jì)算公式Φ＝BSsinθ可得： B＝＝T＝0.2 T． 因?yàn)棣担?×10－3 Wb 當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)，Φ′＝－Φ＝－1×10－3 Wb 所以ΔΦ＝|Φ′－Φ|＝2×10－3 Wb． 7