江苏省宿迁市沭阳县正德中学2015-2016学年高二物理选修3-1导学案3.4磁场对通电导线的作用力（无答案）

高二物理学案 组编： 审核： 时间：
3.4磁场对通电导线的作用力
【学习目标】
1．知道什么是安培力。
2．知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力方向，并会用它解答有关问题。
3、会用安培力公式F=BIL解答有关问题。
【重点】安培力的方向确定和大小的计算。
【难点】左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。
【要点导学】
1、安培力的方向既跟________方向垂直，又跟__________方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于_________________________所在的平面.
2、如何判断安培力的方向呢？
人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律一一___________________．
左手定则：伸开_____手，使大拇指跟其余四个手指_________，并且跟手掌在__________内，把手放人______场中，让磁感线_________穿入手心，并使伸开的四指指向__________方向，那么，________所指的方向，就是________________________的方向．
3、安培力的大小
通电导线（电流为I、导线长为L）和磁场（B）方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：______________，此时电流受的安培力___________。
两种特例：即F = ILB(I___B)和F = 0(I____B)。
一般情况：当磁感应强度B的方向与导线成θ角时，有F =_______________
注意：尽管公式F=ILB是从公式B=F/IL变形而得的，但两者的物理意义却有不同。
公式B=F/IL是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电流(电流元)受力情况，来确定这一位置的磁场的性质，它对_________________________都是适用的。
②公式F=ILB则是在已知磁场性质的基础上，确定在给定位置上给定的一小段通电直导线的受力情况，在中学阶段，它只适用于_________________-。
4、磁电式电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.（最基本的是_________和____________）
5、电流表的工作原理是____________________________________
【典型例题】
1、关于通电导线所受安培力F的方向与磁场磁感应强度B的方向和电流的方向之间的关系，下述说法正确的是（ ）
A．F、B、I三者总是互相垂直的
B．F总与B和I垂直，但B、I之间可以不垂直
C．B总与F和I垂直，但F、I之间可以不垂直
D．I总与F和B垂直，但F、B之间可以不垂直
2、将长度为20cm、通有O.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示.已知磁感应强度为1T，试求下列各图中导线所受安培力的大小并在图中标明方向.

(1)FA=________N.(2)FB=________N.(3)FC=________N.(4)FD=________N.
3.赤道上某处有一竖直的避雷针，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力的方向为 ( ).
(A)正东 (B)正南 (C)正西 (D)正北
4．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。
【针对练习】
1.如图所示，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，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力.为了使拉力等于零，可( ).
(A)适当减小磁感应强度
(B)使磁场反向
(C)适当增大电流强度
(D)使电流反向
2.如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于同一竖直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，可以( ).
(A)将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负檄
(B)将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极
(C)将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极
(D)将a、c端接在交流电源的一端,b、d接在交流电源的另一端
3．如图所示，一根长为L的细铝棒用两个劲度系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当棒中通以向右的电流I时，弹簧缩短Δy；若通以向左的电流，也是大小等于I时，弹簧伸长Δy，则磁感应强度B为_______
A.kΔy/IL B.2kΔy/IL C.kIL/Δy D.2IL/kΔy
【学后反思】
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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【针对练习】
1．如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是（ ）
A．静止不动 B．向纸外平动
C． N极向纸外，S极向纸内转动
D．N极向纸内，S极向纸外转动
2.如图所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线ab和cd，分别通有方向如图的电流，若通电导线ab固定不动，导线cd能自由运动，则它的运动情况是( )
(A)顺时针转动，同时靠近导线ab
(B)顺时针转动，同时远离导线ab
(C)逆时针转动，同时靠近导线ab
(D)逆时针转动，同时远离导线ab
3.如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现( )
(A)线圈向磁铁平移
(B)线圈远离磁铁平移
(C)从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁
(D)从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁
4.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个圆线圈的圆心重合，当两线圈都通有如图所示方向的电流时，则从左向右看，线圈L1将( )
(A)不动 (B)顺时针转动
(C)逆时针转动 (D)向纸外平动
5.如图所示，一位于xy平面内的矩形通电线圈只能绕Ox轴转动，线圈的四个边分别与x、y轴平行，线圈中电流方向如图所示.欲使线圈转动起来空间应加上的磁场是( )
(A)方向沿x轴的恒定磁场 (B)方向沿y轴的恒定磁场
(C)方向沿z轴的恒定磁场 (D)方向沿z轴的变化磁场
6、把正方形导线圈用细线挂在通电导线附近，使两者在同一平面内，其中直导线固定，线圈可以自由活动，如图所示，当正方形导线圈通以图示方向的电流时，线圈将（ ）
A．发生转动，同时离开导线AB B．发生转动，同时靠近导线AB
C．离开导线AB D．靠近导线AB
【高考链接】
1、在磁感应强度为B0，竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直纸面向里，如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中?( )
A．b、d两点的磁感应强度大小相等?
B．a、b两点的磁感应强度大小相等?
C． c点的磁感应强度的值最小?
D．b点的磁感应强度的值最大
2、有一小段通电导线，长为1cm，电流强度为5A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B一定是（ ）
A．B=2 T B．B≤2 T C．B≥2 T D．以上情况都有可能
3、在倾角为a的光滑斜面上，放置一通有电流I、长为L、质量为m的导体棒，如图所示。
（1）欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度的B的最小值为多大，方向如何？
（2）欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，应加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为多大，方向如何？
4．如图所示，电源电动势为E=2V，内阻r=0.5Ω，竖直导轨电阻可以忽略不计，金属棒的质量m=0.1kg，电阻R=0.5Ω，有效长度为0.2m，靠在导轨的外面，它与导轨间的最大静摩擦力是其之间正压力的0.5倍。为使金属棒静止，我们施一与纸面夹角为37°且与金属棒垂直向里的匀强磁场，求：
（1）磁场是斜向上还是斜向下？
（2）B的范围是多少？