沪教版高中物理选修1-1 2.2安培力和磁感应强度_学案 无答案

安培力与磁感应强度
【学习目标】
1．本节通过研究磁场对通电导线的作用力来定义磁感应强度。

2．本节中用控制变量的方法来研究磁场对通电导线的作用力，这是物理学研究的常用方法。

3．通过学习应正确理解磁感应强度B 的定义、单位、矢量性和决定因素。

4．会用公式F=BIL 解答有关问题。

【学习重难点】
1．安培力的大小和方向
2．磁感应强度大小计算
【学习过程】
一、磁感应强度
（1）比值定义B ： 。

其中①导线与磁场 ，②F 为 ，③B 为导线所在处的 ④B 的大小与I 、L 、F ，由 决定。

（2）B 是矢量，计算时遵循： 。

（3）单位： 。

二、安培力
（1）定义： 。

（2）大小： 。

如图：一根长为L 的直导线，处于磁感应强度为B 的匀强磁场中且与B 的夹角为θ，当通过电流I 时，安培力的大小可表示为F= 。

当θ=90°时，安培力最大，F max =
当θ=0°或θ=180°时，安培力为 。

（3）方向：用左手定则判定，安培力始终垂直于 和 所决定的平面，但 和 不一定垂直。

若它二者中任一量反向，F 将 。

B
重点难点突破
例1、一小段通电直导线放在空间某个区域中不受到安培作用，能否说导线所在的区域的磁感应强度为零？
拓展：在电场中某点电荷不受电场力，可以肯定该点的电场强度等于零；磁场力比电场力复杂，通电导线与磁感线平行时是不受到安培力的，真是由于这一缘故，我们不能从安培力为零来推证磁感应强度也一定为零。

例2、试比较电场强度的定义E=F/q和磁感应强度的定义B=F/IL有什么相似之处。

拓展：物理学中用比值法来定义的物理量很多，例如：物质的密度、物质的比热容、电容器的电容、导体的电阻等等，凡是用比值来定义的物理量遵循同样的规律，比值与分子、分母所代表的物理量的具体大小无关，因此不能单纯从数学角度来理解这些物理概念，如不能理解为电场强度E与试探电荷受到的电场力F成正比，与试探电荷的电量成反比。

能力拓展提高
1．在纸面上有一个等边三角形ABC，其顶点处都通有相同电流的三根长直导线垂直于纸面位置，电流方向如图所示，每根通电导线在三角形的中心O产生的磁感应强度大小为B0.则中心O处的磁感应强度大小为。

2．在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线，如图所示，四根导线中电流i4=i3＞i2＞i1，要使O点磁场增强，则应切断哪一根导线中的电流？（）
A．i1 B．i2
C．i3 D．i4
3．如图，一通电直导线位于蹄形磁铁、磁极的正上方，当通以电流I时，试判断导线的运动情况。

4．如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图。

当圆盘高速绕中心轴OO′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是（）
A．竖直向上B．竖直向下
C．水平向里D．水平向外
5．如图所示，两根平行放置的导电轨道，间距为L，倾角为 ，轨道间接有电动势为E （内阻不计）的电源，现将一根质量为m、电阻为R的金属杆ab与轨道垂直放于导电轨道上，轨道的摩擦和电阻均不计，要使ab杆静止，所加匀强磁场的磁感应强度至少多大？什么方向？
S
N
A B
【达标检测】
1．关于磁感强度下列说法中正确的是（）
A．由B=F/IL知，磁场中某点的磁感强度的大小与IL的乘积成反比，与F成正比
B．无论I的方向如何都可由B=F/IL求磁感强度的大小
C．磁场中某处磁感强度方向与通电导线在该处的安培力的方向相同
D．磁场中某点的磁感强度大小是由磁场本身因素决定的，而与有无检验电流无关
2．磁感应强度单位是特斯拉，1特斯拉相当于（）
A．1kg/A·s2 B．1kg·m/A·s2 C．1kg·m2/s2 D．1kg·m2/A·s2
3．关于磁感应强度，下列说法正确的是：（）
A．磁感应强度只是描述磁场的强弱的物理量
B．通电导线所受磁场力为零，该处磁感应强度一定为零
C．通电导线所受磁场力为零，该处磁感应强度不一定为零
D．放置在磁场中lm的导线，通过lA的电流，受到的力为1N时，该处磁感应强度就是1T
4．一根导线长0.2m，通以3A的电流，在磁场中某处受到的最大的磁场力是6×10-2N，则该处的磁感应强度B的大小是____T。

如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的B的大小是______T。

5．在赤道上，地球磁场磁感应强度的大小是0.5×10-4T，则沿东西方向、长为20m，通有由西向东30A电流的水平导线，受地磁场作用力的大小为________。

6．如图所示，在一个盛稀硫酸的大容器中浮着一个软木塞，在木塞中插入一片锌片和铜片，它们的上部用一个小的铜线圈连起来，问在地磁场的作用下线圈将停在什么方向？。