《2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 3 磁場對通電導(dǎo)線的作用學(xué)案 新人教版選修1-1》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 3 磁場對通電導(dǎo)線的作用學(xué)案 新人教版選修1-1(7頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、三、磁場對通電導(dǎo)線的作用
學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)
知 識 脈 絡(luò)
1.知道安培力的意義,了解影響通電導(dǎo)線所受安培力大小和方向的因素.(重點)
2.理解磁感應(yīng)強度B的定義和物理意義.(難點)
3.學(xué)會用公式F=BIL進行安培力的簡單計算.(重點、難點)
4.理解電動機的工作原理,了解電動機在實際中的應(yīng)用.(難點)
一、安培力及磁感應(yīng)強度
1.安培力
(1)定義:通電導(dǎo)體在磁場中受到的力叫做安培力.
(2)大?。篎=BIL.適用條件:導(dǎo)體與磁場垂直.
2.磁感應(yīng)強度
(1)定義:一段通電直導(dǎo)線垂直放在磁場里所受的安培力與導(dǎo)線中的電流和導(dǎo)線的長度的乘積的比值,叫磁感應(yīng)強度
2、.
(2)公式:B=.單位是特斯拉;符號:T.
(3)磁感應(yīng)強度是矢量,它既有大小,又有方向.磁場的方向?qū)嶋H上就是磁感應(yīng)強度的方向.
二、安培力的方向及電動機
1.安培力方向的判斷方法——左手定則
伸開左手,使拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一個平面內(nèi).讓磁感線穿入手心,并使四指指向電流的方向,那么拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向.
2.電動機:應(yīng)用通電線圈在磁場中受安培力作用來工作,主要結(jié)構(gòu):定子和轉(zhuǎn)子.
(1)定子:固定不動部分.
(2)轉(zhuǎn)子:電動機中轉(zhuǎn)動部分.
1.思考判斷
(1)磁感應(yīng)強度的單位是特斯拉. (√)
(2)由公式B=可知B與F成正比
3、,與IL成反比. (×)
(3)小磁針的N極在磁場中某點的受力方向,就是這點的磁感應(yīng)強度方向. (√)
(4)安培力的方向與磁感應(yīng)強度的方向相同. (×)
(5)電動機是利用通電線圈在磁場中受安培力來工作的. (√)
(6)電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能. (√)
(7)在左手定則中,大拇指所指方向為電流方向. (×)
2.關(guān)于磁感應(yīng)強度的下列說法中,正確的是( )
A.磁感應(yīng)強度是用來描述磁場強弱和方向的物理量
B.某一小段通電導(dǎo)線在某點不受安培力作用,則該點的磁感應(yīng)強度一定為零
C.某一小段通電導(dǎo)線在某點受安培力的方向,就是該點磁場的方向
D.磁感應(yīng)強度B的大小是由通電
4、導(dǎo)線的長度、電流、受力決定的,與磁場無關(guān)
A [磁感應(yīng)強度用來描述磁場,可以表示磁場的強弱和方向,其大小由磁場本身決定,與是否存在通電導(dǎo)線無關(guān),選項A對,選項D錯;當(dāng)導(dǎo)線與磁場平行時,導(dǎo)線不受力,選項B錯;安培力的方向與磁場方向垂直,選項C錯.]
3.將通電直導(dǎo)線置于勻強磁場中,導(dǎo)線與磁場方向垂直.若僅將導(dǎo)線中的電流增大為原來的3倍,則該勻強磁場的磁感應(yīng)強度( )
A.減小為原來的 B.保持不變
C.增大為原來的3倍 D.增大為原來的9倍
B [導(dǎo)線與磁場方向垂直,則導(dǎo)線受到的安培力為:F=BIL;若僅將導(dǎo)線中的電流增大為原來的3倍,則安培力將增大為原來3倍,而磁場的磁感應(yīng)強度
5、只與磁場本身有關(guān),與電流大小無關(guān),則該磁場的磁感應(yīng)強度仍不變,故B正確,A、C、D錯誤.]
4.長為2 m的直導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為5×10-5 T的勻強磁場中.若導(dǎo)線中通有10 A的恒定電流,則磁場對導(dǎo)線的作用力多大?若僅使導(dǎo)線中的電流反向,則磁場對這根導(dǎo)線的作用力的方向如何變化?
[解析] 導(dǎo)線與磁場垂直放置,導(dǎo)線受到的安培力為:F=BIL=5×10-5 T×10 A×2 m=1×10-3 N,
若僅使導(dǎo)線中的電流反向,根據(jù)左手定則,磁場對這根導(dǎo)線的作用力的方向反向.
[答案] 1×10-3 N,若僅使導(dǎo)線中的電流反向,則磁場對這根導(dǎo)線的作用力的方向反向
6、對磁感應(yīng)強度的理解
1.通過實驗歸納得出,電流方向跟磁場垂直時,電流受到的安培力最大為F=BIL,平行放置時安培力為零.一般情況下,電流受到的安培力介于零和最大值之間.所以F=BIL只適用于電流與磁場方向垂直的情況.
2.磁感應(yīng)強度由磁場本身決定,跟在該位置放入的導(dǎo)體長度L、電流I的大小及受到磁場的作用力均無關(guān),與放不放通電導(dǎo)體也無關(guān).
3.不能根據(jù)公式B=說B與F成正比,與IL成反比.
4.由公式B=計算B時,通電直導(dǎo)線必須垂直于磁場放入,如果小段通電導(dǎo)線平行放入磁場,其所受安培力F為零,但不能說該處磁感應(yīng)強度B為零.
【例1】 關(guān)于磁感應(yīng)強度,下列說法中正確的是( )
7、A.勻強磁場中的磁感應(yīng)強度可以這樣測定:測出一段通電導(dǎo)線放在磁場中受到的安培力F,及該導(dǎo)線的長度L、通過的電流I,則B=
B.通電導(dǎo)線在某處不受安培力的作用,則該處的磁感應(yīng)強度一定為零
C.B=只是定義式,磁感應(yīng)強度是磁場本身的屬性,與放不放通電導(dǎo)線無關(guān)
D.通電導(dǎo)線所受安培力的方向就是磁感應(yīng)強度的方向
思路點撥:①公式B=是磁感應(yīng)強度的定義式,而不是決定式.
②磁感應(yīng)強度的方向就是該點小磁針N極受力方向.
C [根據(jù)磁感應(yīng)強度的定義,通電導(dǎo)線應(yīng)為“在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線”,只有在這個方向上導(dǎo)線所受的安培力才最大,故A錯誤;當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向平行時,不受安培力作用,故B
8、錯誤;在磁場源穩(wěn)定的情況下,磁場內(nèi)每一點的磁感應(yīng)強度是唯一確定的,與放入該處的檢驗電流無關(guān),C正確;由左手定則可確定,安培力的方向與磁感應(yīng)強度的方向垂直,故D錯誤.]
1.關(guān)于磁感應(yīng)強度,下列說法正確的是( )
A.由B=可知,B與F成正比,與IL成反比
B.通電導(dǎo)線放在磁場中的某點,該點就有磁感應(yīng)強度,如果將通電導(dǎo)線拿走,該點的磁感應(yīng)強度就為零
C.通電導(dǎo)線受安培力不為零的地方一定存在磁場,通電導(dǎo)線不受安培力的地方一定不存在磁場(即B=0)
D.磁場中某一點的磁感應(yīng)強度由磁場本身決定,其大小和方向是唯一確定的,與通電導(dǎo)線無關(guān)
D [磁感應(yīng)強度B=是定義式,用來量度某處的磁感
9、應(yīng)強度,但磁感應(yīng)強度是由磁場本身的性質(zhì)決定的,與放入的通電導(dǎo)線無關(guān);當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向平行時受磁場力為零,但不能說明B=0,故選項A、B、C均錯,只有選項D正確.]
安培力的大小和方向
1.安培力大小分析
通電導(dǎo)體在磁場中受到的安培力的大小與電流大小I、導(dǎo)線在磁場中的長度L、磁場的磁感應(yīng)強度B以及電流方向與磁場方向有關(guān)系.
(1)當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向平行時,安培力F=0;
(2)當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時,安培力F=BIL;
(3)當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向成某一夾角θ時,安培力大小F滿足:0≤F≤BIL.
2.安培力的方向特點
(1)由左手定則可判定F⊥I、F⊥B,但
10、B與I不一定相互垂直,即安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面.在判斷時,首先確定磁場與電流所決定的平面,從而判斷出安培力的方向.
(2)若已知B、I方向,安培力的方向唯一確定;但若已知B(或I)與安培力的方向,I(或B)的方向不唯一.
【例2】 如圖所示,水平導(dǎo)體棒AB被兩根豎直細線懸掛,置于垂直紙面向里的勻強磁場中,已知磁場的磁感應(yīng)強度B=0.5 T.導(dǎo)體棒長L=1 m,質(zhì)量m=0.5 kg,重力加速度g取10 m/s2.當(dāng)導(dǎo)體棒中通以從A到B的電流時,
(1)判斷導(dǎo)體棒所受安培力的方向;當(dāng)電流I=2 A時,求導(dǎo)體棒所受安培力的大小F.
(2)導(dǎo)體棒中通過的電流I
11、為多大時,細線中拉力剛好為0?
[解析] (1)由左手定則知,安培力的方向豎直向上.由F=BIL得F=0.5×2×1 N=1 N.
(2)根據(jù)物體的平衡條件可知BI′L=mg
I′== A=10 A.
[答案] (1)豎直向上 1 N (2)10 A
2.如圖所示,勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直紙面向里.長度為L的導(dǎo)體中通有恒定電流,電流大小為I.當(dāng)導(dǎo)體垂直于磁場方向放置時,導(dǎo)體受到的安培力大小為BIL.若將導(dǎo)體在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)過30°角,導(dǎo)體受到的安培力大小為( )
A. B.BIL
C. BIL D.2BIL
B [當(dāng)導(dǎo)體垂直于磁場方向放置時
12、,導(dǎo)體受到的安培力大小為BIL.當(dāng)轉(zhuǎn)過30°,導(dǎo)體棒還垂直于磁場,故此時受到的安培力還是BIL,故B正確.]
1.(多選)以下家用電器中與安培力有關(guān)的是( )
A.電視機 B.錄音機
C.電冰箱 D.洗衣機
BCD [四種家電中,B、C、D都用到電動機,所以都與安培力有關(guān),而電視機與安培力無關(guān).]
2.某同學(xué)畫的表示磁感應(yīng)強度B、電流I和安培力F的相互關(guān)系的圖如圖所示,其中正確的是( )
D [由左手定則知,D正確,A、B錯誤;C圖中,B與I平行,導(dǎo)線不受安培力,故C錯誤.]
3.(多選)關(guān)于磁場對通電直導(dǎo)線的作用力(安培力),下列說法正確的是( )
A
13、.通電直導(dǎo)線在磁場中一定受到安培力的作用
B.通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟磁場的方向垂直
C.通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟電流的方向垂直
D.通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向垂直于由B和I所確定的平面
BCD [當(dāng)一段通電直導(dǎo)線在磁場中平行于磁感線方向放置時,不受安培力的作用,A選項錯誤.據(jù)左手定則,通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向既垂直于磁場方向,又垂直于電流的方向,即安培力方向總是垂直于磁場和電流所確定的平面,B、C、D選項正確.]
4.如圖所示,在磁感應(yīng)強度為4.0×10-2 T的勻強磁場中,有一條與磁場方向垂直的長8 cm的通電直導(dǎo)線ab,通電直導(dǎo)線所受的安培力是1.0×10-2 N,方向垂直于紙面向外,求導(dǎo)線中電流的大小.
[解析] 由公式F=BIL可知
I== A=3.125 A.
[答案] 3.125 A
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