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

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1、三、磁場對通電導(dǎo)線的作用 學(xué) 習 目 標 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)大小：F＝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)當通電導(dǎo)線與磁場方向平行時，安培力F＝0； (2)當通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，安培力F＝BIL； (3)當通電導(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 - 7 -