高二物理选修3-1《3-4通电导线在磁场的运动》
文档属性
| 名称 | 高二物理选修3-1《3-4通电导线在磁场的运动》 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 273.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2013-12-03 08:45:48 | ||
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文档简介
§ 3-4 通电导线在磁场中的受力
班级：________ 组别：________ 姓名：________ 学号：________
【学习目标】
1．知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力为零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受安培力的大小F=BIL；电流方向与磁场方向夹角为θ时，安培力F=BILsinθ。
2．左手定则熟练地判定安培力的方向。
3．知道磁电式电流表的基本构造，知道磁电式电流表测电流大小和方向的基本原理，了解磁电式电流表的基本特点
第一部分 课前研究
【知识回顾】
磁感应强度的定义式为：_______________，注意电流源必须_____________放置。
【自主学习】
安培力的方向
【问题一】
如右图所示，用一蹄形磁铁慢慢地接近发光的白炽灯泡可以看到灯丝颤抖起来，你能解释一下灯丝为什么会“颤抖”吗？
1．电场力是怎样产生的？安培力呢？
2．安培力的方向与哪些因素有关？如何来判断？
3．安培力的方向、磁场方向、电流方向在同一平面内吗？
4．平行通电直导线间的作用力是怎样产生的？标出甲、乙两幅图中导线的受力情况。
【结论】
1．安培力：通电导线在________中受的力．
2．决定安培力方向的因素：________和磁感应强度方向．
3．左手定则：如右上图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内．让________从掌心进入，并使四指指向___ _____，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受________的方向．
4．安培力的特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于______决定的平面．
5．平行通电导线间的作用力：电流方向相同，两导线相互________________，电流方向相反，两导线相互________．
【问题延伸】
安培定则又称______手螺旋定则，是判断电流产生的磁场方向的；左手定则是判断 方向的．
二、安培力的大小
【问题二】
1．磁感应强度B是如何定义的？表达式是怎样的？式中的F指的是什么？
2．磁感应强度的方向与导线方向必须垂直吗？若不垂直如何计算安培力大小？
【结论】
1．当通电导线垂直磁场方向放置时所受安培力的大小为：F＝________.
2．当磁感应强度B的方向与通电导线平行时，导线受力F＝________.
3．当磁感应强度B的方向与通电导线方向成θ角时，F＝________.θ为B与I的夹角．
【问题延伸】
弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如下图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．
2．公式F＝IBLsin θ中的Lsin θ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”．
3．用公式计算安培力适用于电流处于匀强磁场中．
【例1】 将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入匀强磁场中，电流与磁场的方向如下图所示．已知磁感应强度为1 T，试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向．
【例2】如图所示，其中A、B图已知电流方向及其所受磁场力的方向，试判断并在图中标出磁场方向．C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试判断电流方向并在图中标出
三、磁电式电流表
【问题三】
1．磁电式电流表的构造是怎样的？
2．磁电式电流表的原理是什么？
3．磁电式电流表优、缺点是什么？
【结论】
1．线圈通入的电流越大，指针偏转的角度________，指针偏转的角度和电流成________．
2．通电线圈中的电流方向改变时，线圈受到的安培力方向__ ______，指针的偏转也__ __.
§ 3.4 通电导线在磁场中的受力
第二部分 达标练习
班级：________ 组别：________ 姓名：________ 学号：________
一、选择题
1.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是( )
A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的
B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直
C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直
D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直
2．一根长为0.2 m、通有2 A电流的通电导线放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，则其受到的磁场力的大小可能是( )
A．0.4 N B．0.2 N C．0.1 N D．0
3．一根有质量的金属棒MN两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中电流方向从M流向N，如下图所示，此时棒受到导线对它的拉力作用．为使拉力等于零，可以( )
A．适当减小磁感应强度 B．适当增大电流
C．使磁场反向 D．使电流反向
4．如图8所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，则线圈( )
A．向左运动 B．向右运动
C．静止不动 D．无法确定
5．一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示．在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力( )
A．大小不变，方向不变
B．由零增大到最大，方向时刻变
C．由最大减小到零，方向不变
D．由零增大到最大，方向不变
6.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d，则棒MN所受安培力大小( )
A．F＝Bid B．F＝BIdsin θ
C．F＝ D．F＝BIdcos θ
7.已知质量为m的通电细杆ab与导轨间的摩擦系数为μ，有电流时，ab恰好在导轨上静止，如图所示，下图是它的四个侧视图四种可能的匀强磁场方向，其中能使杆ab与导轨之间摩擦力为零的图是( )
8．如图10所示，用两根轻细悬线将质量为m、长为L的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于竖直向上的匀强磁场内．当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角，棒处于平衡状态．则磁感应强度B为多少？为了使棒平衡在该位置上，所需磁场的最小磁感应强度B为多少？方向如何？
第三部分 自主训练
1.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是( )．
A．线框有两条边所受的安培力方向相同
B．线框有两条边所受的安培力大小相同
C．线框所受安培力的合力向左
D．线框将绕MN转动
2．一条形磁铁放在水平桌面上，在它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，图中只画出此棒的横截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是( )
A．磁铁对桌面的压力减小 B．磁铁对桌面的压力增大
C．磁铁受到向右的摩擦力 D．磁铁受到向左的摩擦力
3．在倾角为α的光滑斜面上，置一通有电流I，长为L，质量为m的导体棒，如图
所示，试问：
(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向．
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的
答案:1.C 2. AD
3.(1)，方向垂直斜面向上 (2)，方向水平向左
班级：________ 组别：________ 姓名：________ 学号：________
【学习目标】
1．知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力为零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受安培力的大小F=BIL；电流方向与磁场方向夹角为θ时，安培力F=BILsinθ。
2．左手定则熟练地判定安培力的方向。
3．知道磁电式电流表的基本构造，知道磁电式电流表测电流大小和方向的基本原理，了解磁电式电流表的基本特点
第一部分 课前研究
【知识回顾】
磁感应强度的定义式为：_______________，注意电流源必须_____________放置。
【自主学习】
安培力的方向
【问题一】
如右图所示，用一蹄形磁铁慢慢地接近发光的白炽灯泡可以看到灯丝颤抖起来，你能解释一下灯丝为什么会“颤抖”吗？
1．电场力是怎样产生的？安培力呢？
2．安培力的方向与哪些因素有关？如何来判断？
3．安培力的方向、磁场方向、电流方向在同一平面内吗？
4．平行通电直导线间的作用力是怎样产生的？标出甲、乙两幅图中导线的受力情况。
【结论】
1．安培力：通电导线在________中受的力．
2．决定安培力方向的因素：________和磁感应强度方向．
3．左手定则：如右上图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内．让________从掌心进入，并使四指指向___ _____，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受________的方向．
4．安培力的特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于______决定的平面．
5．平行通电导线间的作用力：电流方向相同，两导线相互________________，电流方向相反，两导线相互________．
【问题延伸】
安培定则又称______手螺旋定则，是判断电流产生的磁场方向的；左手定则是判断 方向的．
二、安培力的大小
【问题二】
1．磁感应强度B是如何定义的？表达式是怎样的？式中的F指的是什么？
2．磁感应强度的方向与导线方向必须垂直吗？若不垂直如何计算安培力大小？
【结论】
1．当通电导线垂直磁场方向放置时所受安培力的大小为：F＝________.
2．当磁感应强度B的方向与通电导线平行时，导线受力F＝________.
3．当磁感应强度B的方向与通电导线方向成θ角时，F＝________.θ为B与I的夹角．
【问题延伸】
弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如下图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．
2．公式F＝IBLsin θ中的Lsin θ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”．
3．用公式计算安培力适用于电流处于匀强磁场中．
【例1】 将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入匀强磁场中，电流与磁场的方向如下图所示．已知磁感应强度为1 T，试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向．
【例2】如图所示，其中A、B图已知电流方向及其所受磁场力的方向，试判断并在图中标出磁场方向．C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试判断电流方向并在图中标出
三、磁电式电流表
【问题三】
1．磁电式电流表的构造是怎样的？
2．磁电式电流表的原理是什么？
3．磁电式电流表优、缺点是什么？
【结论】
1．线圈通入的电流越大，指针偏转的角度________，指针偏转的角度和电流成________．
2．通电线圈中的电流方向改变时，线圈受到的安培力方向__ ______，指针的偏转也__ __.
§ 3.4 通电导线在磁场中的受力
第二部分 达标练习
班级：________ 组别：________ 姓名：________ 学号：________
一、选择题
1.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是( )
A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的
B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直
C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直
D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直
2．一根长为0.2 m、通有2 A电流的通电导线放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，则其受到的磁场力的大小可能是( )
A．0.4 N B．0.2 N C．0.1 N D．0
3．一根有质量的金属棒MN两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中电流方向从M流向N，如下图所示，此时棒受到导线对它的拉力作用．为使拉力等于零，可以( )
A．适当减小磁感应强度 B．适当增大电流
C．使磁场反向 D．使电流反向
4．如图8所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，则线圈( )
A．向左运动 B．向右运动
C．静止不动 D．无法确定
5．一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示．在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力( )
A．大小不变，方向不变
B．由零增大到最大，方向时刻变
C．由最大减小到零，方向不变
D．由零增大到最大，方向不变
6.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d，则棒MN所受安培力大小( )
A．F＝Bid B．F＝BIdsin θ
C．F＝ D．F＝BIdcos θ
7.已知质量为m的通电细杆ab与导轨间的摩擦系数为μ，有电流时，ab恰好在导轨上静止，如图所示，下图是它的四个侧视图四种可能的匀强磁场方向，其中能使杆ab与导轨之间摩擦力为零的图是( )
8．如图10所示，用两根轻细悬线将质量为m、长为L的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于竖直向上的匀强磁场内．当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角，棒处于平衡状态．则磁感应强度B为多少？为了使棒平衡在该位置上，所需磁场的最小磁感应强度B为多少？方向如何？
第三部分 自主训练
1.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是( )．
A．线框有两条边所受的安培力方向相同
B．线框有两条边所受的安培力大小相同
C．线框所受安培力的合力向左
D．线框将绕MN转动
2．一条形磁铁放在水平桌面上，在它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，图中只画出此棒的横截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是( )
A．磁铁对桌面的压力减小 B．磁铁对桌面的压力增大
C．磁铁受到向右的摩擦力 D．磁铁受到向左的摩擦力
3．在倾角为α的光滑斜面上，置一通有电流I，长为L，质量为m的导体棒，如图
所示，试问：
(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向．
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的
答案:1.C 2. AD
3.(1)，方向垂直斜面向上 (2)，方向水平向左