【中小学资料】广东省惠州市高中物理第三章磁场第三节探究安培力第3课时导学案粤教版选修3-1

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2022-2021学年高二物理粤教版选修3-1 3.3 探究安培力课件（39张）

答：这种提法不对.因为实验证明，F和IL的乘积成正比，故比值（F/IL）在磁场中某处是一个恒量，它反映了磁场本身的特性，不随F 及IL的变化而变化.
新课教学
三、匀强磁场 1、磁场强弱、方向处处相同的磁场 2、匀强磁场的磁感线：是一组相互平行、方向相同、疏密均匀的直线
相互平行方向相同
典例精析
例3．如图1所示，垂直折线abc中通入I的电流。ab=bc=L，折线所在平面与匀强磁感强度B垂直.abc受安培力等时效计，于算La安是c（培指通力导有的线a大→在小c垂的电流I ）所受安培力，即F1=______，方向同样由直等磁效场电方流向ac判上定的为有在纸面内垂直于ac斜向上，同理可以推知：如图2所示，半效圆长形度通电导线受安
若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B，则有： B=B1+B2+B3……（矢量和），用平行四边形法则运算
问题思考
思考：有人根据B=F/IL提出：磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电流强度I和导线长度L的乘积IL成反比，这种提法有对吗？若不对错在哪里？
0.6×0.4×cos 60°Wb＝0.12 Wb.
课堂练习
1、下列说法中错误的是（ AD ）
导线与磁场是否垂直？
A．磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电流I、长为L的一小段
导线放在该处时所受磁场力F与I、L的乘积的比值
导线与磁场平行时不受力
B．一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处可能没有磁场
表示磁通量。
2、在匀强磁场中，公式为 Φ=BS⊥
（S⊥表示某一面积在垂直于磁场方向上求该面积在垂直
的投影面积）．

粤教版高二物理选修3-1第三章磁场第03节探究安培力教学课件 (共21张PPT)

实验与探究——安培力的方向1
+
-
I
F
实验与探究——安培力的方向2
-F
I
+
实验与探究——安培力的方向3
S
-
NI
F
+
实验与探究——安培力的方向4
S
+
F
N
-
实验与探究——安培力的方向
次数磁场方向电流方向安培力方向示意图
1
垂直于纸
BF
向下面向外水平向右
2
垂直于
FB
纸面水平向左
3
向里水平向右
B
F
向上
4
垂直于纸
FB
面向外水平向左
实验与探究——安培力的方向
结论：安培力方向既与磁场方向垂直，也与电
流方向垂直。
左手定则——安培力方向的判断
F
I
I
F
IF
I
F
实验与探究——安培力的大小
➢猜想：安培力的大小与哪些因素有关？
1、电流的大小； 2、通电导线的长度； 3、磁场的强弱； 4、磁场方向与电流方向关系；
实验2：当电流一定时，安培力与通电导线的长度关系？
Байду номын сангаас
实验与探究——定量研究
实验与探究——定量研究
实验与探究——定量研究
【实验结论】
F∝IL
课堂练习——左手定则的应用
F× × × ×
××××
I
××××
××××
NS
I
受力垂直纸面向外
I
相互吸引
实验与探究——定性研究
实验1：当通电导线长度一定时，安培力与电流的关系？

高中物理第三章探究安培力课件粤教版选修3

知识拓展1
I
I
F F
第八页，编辑于星期五：十一点二分。
题中力，磁场，电流三者方向相垂直
F
1
I
I
2
I
3
F
F=0
I
4
第九页，编辑于星期五：十一点二分。
知识拓展2
1.电流方向、 2.假设电流方磁场方向和向与磁场方安培力方向向平行，那两两垂直。么通电导线
不受安培力作用。
第十页，编辑于星期五：十一点二分。
第二十页，编辑于星期五：十一点二分。
练习1(判断安培力方向)
（1）
B
（2）
第二十一页，编辑于星期五：十一点二分。
课堂练习(判断电流方向)
F
（3）
第二十二页，编辑于星期五：十一点二分。
3、磁通量
定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面，磁感应强度B与面积S的乘积
为什么同向电流相吸，异向电流相斥
电流1
磁场
电流2
第十一页，编辑于星期五：十一点二分。
2.安培力的大小探究实验
改变电流大小，观察导体摆动幅度
改变导线长度，观察导体摆动幅度
实验次数 1
I/A
I
L
3L
F安
F
2
3
3I
3I
3L
2L3F2F第十二页，编辑于星期五：十一点二分。
2.安培力的大小
结论：通电导线在同一磁场中受到
第四页，编辑于星期五：十一点二分。
§3.3 探究安培力
磁场对电流的作用力称为安培力
探究实验
1、探究安培力的方向
2、探究安培力的大小

粤教版高中物理选修3-1第三章磁场第03节探究安培力教学课件

电场
F
0
q
E
F q
磁场
F
0
IL
B F IL
磁感应强度——描述磁场强弱和方向的物理量。
物理学规定：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导
线所受的安培力F 跟电流I 和导线的乘积IL的比值叫做磁感应强度。用B 表示。
即：
B
F IL
单位：特斯拉（T）
B的方向：与磁场的方向相同
B的大小：只跟磁场本身有关，与F、I、L都无关
磁场掌心进四指电流拇指力
练习：请判断出下图安培力的方向
I
B
二、安培力的大小
【猜想】影响安培力大小的因素
①磁场的强弱 ②电流的大小 ③电流的长度
二、安培力的大小
I
I
F
F
I
F
I
电子天平
二、安培力的大小
实验结论：在磁场一定的情况下
F ∝IL
F
F2
(2) (1)
F1
0
IL
IL
思考：图象中的斜率反映怎样的物理意义？
例题2：地磁场可视为沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度的
大小为 5.0 105T .假设在赤道上沿东西方向水平放置一根
长为10m的直导线，其中通有从西向东的电流2.0A. 求:地磁场对这根导线的安培力有多大？方向如何？
北
B
西
I
东
南
练习1：
电磁炮是一种新型的武器，原理如图，若轨道宽2m，电流为 10A，磁感应强度为1T，弹体的质量为20g（包括金属杆质量），经过0.5秒的加速，问弹体获得多大的速度？
练习1：
金属杆受到向右的安培力 F=BIL=1×10×2=20N

高中物理第3章磁场第3节探究安培力课件粤教版选修3_1

D．磁铁 N 极向外转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力
【解析】由条形磁铁的磁场分布，并由左手定则，可知导线左半部分受到安培力方向垂直纸面向外，右半部分安培力方向垂直纸面向里，由牛顿第三定律得磁铁左半部分受到安培力方向垂直纸面向里，右半部分安培力方向垂直纸面向外，因此条形磁铁 N 极向里转．当转过 90°时导线受力竖直向上，则磁铁受力竖直向下，导致悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力，故 C 正确．
图 3-3-1
[再判断] 1．安培力的方向一定与电流方向、磁场方向均垂直．(√ ) 2．只有电流方向与磁场方向垂直时，通电导线才受安培力的作用．( × )
[后思考] 试分析两通电直导线间安培力的方向．【提示】根据左手定则可判断，当电流方向相同时，吸引；当电流方向相反时，排斥．
[合作探讨]
线的方向
的磁场力的方向
的方向
3.安培力作用下导体运动方向的五种判断方法把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断每段电流元所受
电流安培力的方向，然后判断整段导线所受安培力的方向，从而确定
元法导线运动方向环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多
等效法个环形电流(反过来等效也成立)，然后根据磁体间或电流间的作用规律判断
【答案】 C
左手定则应用的两个要点 (1)安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向，所以应用左手定则时，必须使拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直． (2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一定垂直穿入手掌，可能与四指方向成某一夹角，但四指一定要指向电流方向．
安培力的大小及磁感应强度
特殊位通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，判断其所受安培置法力的方向，从而确定其运动方向

粤教版高二物理选修3-1第三章第03节探究安培力

通电直导线与磁场方向不垂直的情况怎样处理？把磁感应强度B分解为两个分量：
垂直 B1=B sinθ 平行 B2=B cosθ
平行于导线的分量B2不对导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定
F=I L·Bsinθ
S I
N
B
B1
θ B2θ
I
说明：安培力大小公式： F=ILBsinθ θ表示磁场方向与电流方向间的夹角注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场问题1:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可怎样概括？问题2：F、B、I一定两两垂直吗？结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直。
F F
平面图－－侧视图
思考：平行通电导线间是相互吸引还是相互排斥？
结论: 1.同向电流相互吸引 2.反向电流相互排斥。试利用左手定则分析他们之间的作用力
同向电流
F
F
反向电流
FF
二、安培力的大小
S I
N
当B⊥I时
F＝ILB
S I
N
当B∥I时 F＝0
S Iθ
N
当B和I夹角为θ时，F的方向？F的大小?
B I
B I
BI
30°
0
0.02N 水平向右 0.02N 垂直导线，斜向左上方
2.如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到b的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现
要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法： ( AC )
（A）适当增大电流I （B）将电流反向并适当改变大小（C）适当增大磁场（D）将磁场反向并适当改变大小
电流方向：向外
受力方向：向左

高中物理第三章磁场3.3探究安培力知识导学案粤教版选修3-1

第三节探究安培力问题探究安培最有影响的科学工作是在电磁学领域，他在得知奥斯特的实验后，第二天就开始实验，并有了新的发现.其中，安培做了通电平行导线间相互作用的实验，如图3-3-1所示，我们可以得到这样的简单结论：若电流方向相同，两导线相互吸引；若电流方向相反，两导线相互排斥.请你根据上述结论判断下面的实验现象：把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端刚好跟杯中的水银面接触，并使它组成如图3-3-2电路，当开关接通后看到的现象是什么？图3-3-1图3-3-2答案：弹簧上下跳动.每条螺旋弹簧的电流方向一致，所以通电时相互吸引，吸引时触点与水银面分离而断电，断电后又失去吸引，触点重新与水银面接触，如此反复.自学导引1.通过实验可以发现，垂直放入磁场的通电导线所受的磁场力不仅跟其中的__________有关，而且跟导线的__________有关.导线长度一定时，__________越大，导线受到的磁场力越大；电流一定时，导线__________，导线受到的磁场力越大.答案：电流长短电流越长2.磁感应强度的定义是：___________________.答案：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，所受的磁场力跟电流和导线长度的乘积的比值叫做通电直导线所在处的磁感应强度3.磁感线的疏密表示___________________，磁感线密集的区域，磁感应强度___________________，磁场较___________________;磁感线稀疏的区域磁感应强度___________________，磁场较___________________.答案：磁场的强弱大强小弱4.如果在磁场中的某一区域，磁感应强度的___________________，这个区域的磁场就叫做匀强磁场.匀强磁场的磁感线间距___________________.答案：大小和方向处处相同相等且平行5.磁感应强度在数值上等于___________________________，因此磁感应强度又被称为______________，用______________作单位.答案：穿过垂直磁感应强度的单位面积上的磁通量磁通密度Wb/m2疑难剖析磁感应强度只决定于磁场本身【例1】下列关于磁感应强度大小的说法正确的是( )A.磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值表示该点的磁感应强度B.通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C.通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关解析:磁场中某点的磁感应强度只由磁场本身决定，与通电导线的受力无关，所以B不正确.通电导线在磁场中的受力不仅与磁感应强度有关，还跟导线的位置取向有关，若通电导线与磁场方向平行，则无论怎样安培力均为零，所以A、C不正确，只有D正确.解答:D温馨提示：(1)磁场中某点的磁感应强度只由磁场本身决定，与通电导线的受力无关.(2)通电导线在磁场中的受力不仅与磁感应强度有关，还跟导线的位置取向有关.安培力方向的判断及计算【例2】如图3-3-3所示，把一根通电的直导线放在蹄形磁铁的两个磁极上方，设导线可以自由地沿各个方向移动或转动，如电流的方向从左向右，那么在磁场力的作用下导线将怎样运动？图3-3-3图3-3-4解析:分析通电直导线受到的磁场方向，关键要确定它所在处的磁场方向，画出导线所在处的磁场如图3-3-4所示，通电导线在蹄形磁铁的磁场中，导线左端有向上的磁感应强度分量，右端有向下的磁感应强度分量.由左手定则可知，导线左端所受磁场力垂直纸面向外，右端所受磁场力垂直纸面向内，直至转到与磁场垂直为止.由于此时导线仍在磁场中，受到向下的磁场力作用，所以，导线的实际运动是一边逆时针转动一边下落（俯视）.【例3】如图3-3-5所示，质量为m、电阻为R的导体棒ab放在与水平面夹角为θ的倾角金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为Ｂ，电池内阻不计.图3-3-5若导轨光滑，电源电动势E 多大才能使导体棒静止在导轨上？图3-3-6解析:将图335所示的空间立体图改画为图 3-3-6 所示的侧视图.选ab 棒为研究对象，它受到重力mg 、导轨支持力N 和安培力F ；根据平衡条件有F -N sin θ=0N cos θ-mg =0 其中d R E B BId F == 以上三式联立，解得电源电动势为 BdR mg E •=θtan . 磁通量的计算【例4】如图3-3-7所示，两同心圆环a 和b ，处于同一平面内，a 的半径小于b 的半径，一条磁铁的轴线通过圆心且与圆环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量Φa 与Φb 的大小关系是 … ( )图3-3-7A.Φa >ΦbB.Φa <ΦbC.Φa =ΦbD.无法比较解析：磁感线是封闭曲线，磁铁内部集中的磁感线条数与外部所有的磁感线条数之和应相等，穿过a 和b 圆环的磁感线既有磁铁外部磁感线又有磁铁内部磁感线.由于a 环的半径较小，面积较小，故穿过a 环的外部磁感线条数少，但穿过a 、b 两环的内部磁感线条数相等，而沿相反方向同时穿过同一面积的磁通量是相互抵消的，故抵消的条数少，即穿过a 环的磁感线条数多，由此可知Φa >Φb .答案:A拓展迁移电磁炮根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图338，把待发射的炮弹（导体）放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个载流导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去.试判断图中炮弹的受力方向，如果想提高某种电磁炮的发射速度，理论上可怎么办？图3-3-8解析：应用安培力和动能定理就可以很轻松地解决这个问题.由左手定则，炮弹的受力方向向右，安培力大小F=BIL ，由动能定理（我们忽略一切阻力作用）：mBILs m Fs v mv s F 222122==⇒=• 故要提高电磁炮的发射速度，可增大磁感应强度、增大电流、延长导轨.。

粤教版高中物理选修3-1第三章磁场第三节.docx

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）第三节探究安培力1．在物理学中，把很短的一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫电流元．在探究影响通电导线受力因素的实验中无论怎样改变I、L的数值，FIL这一比值是_________，说明FIL是反映磁场性质的量，与放入什么样的通电导体________．2．当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的________叫做磁感应强度．通常用字母B表示．在国际单位制中的单位是________，简称特，符号是T.磁感应强度是矢量，其方向就是该处磁场的方向，即小磁针静止时________极所指的方向．公式：B＝________________.公式在应用中应注意两点：①导线所受磁场力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直；②通电导线长度L很短时，B就是导线所在处的磁感应强度．同时，因它所在处各点的磁感应强度变化很小，可近似认为磁场是匀强磁场．3．________对电流的作用力称为安培力．安培力方向的判定用________定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指________，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向________________，那么，________所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．4．匀强磁场是指____________的大小和方向处处相同的磁场，它的磁感线的特点是间隔相等、互相平行．5．通电导线在磁场中所受安培力的大小与________________、____________、____________、以及电流I与B的夹角有关，当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线方向垂直时，所受的安培力最大F＝________.当通电导线与磁感线不垂直时，如图1所示，电流方向与磁感线方向成θ角，通电导线所受的安培力为F＝____________.当通电导线与磁感线平行时，所受安培力为________．图16．磁通量：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向________的平面且面积为S，我们把B与S的________叫做穿过这个面的磁通量，简称________，用字母Φ表示，则Φ＝________，单位：________.7．在测定某磁场中一点的磁场强弱时，得到下图所示的几个关系图象，其中正确的是()8．在磁感应强度的定义式B＝FIL中，有关各物理量间的关系，下列说法中正确的是() A．B由F、I和L决定B．F由B、I和L决定C．I由B、F和L决定D．L由B、F和I决定9．下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是()10．关于通电导线所受安培力F的方向，磁感应强度B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是()A．F、B、I三者必须保持相互垂直B．F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C．B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D．I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直【概念规律练】知识点一磁感应强度的方向1．(双选)下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是()A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向B．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向2．(双选)下列关于磁感应强度方向的说法中正确的是()A．磁场中某点的磁感应强度的方向规定为小磁针静止时北极所指的方向B．磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针S极在此处的受力方向一致C．磁场中某点的磁感应强度的方向由试探电流元在此处的受力方向决定D．磁感应强度的方向由磁场本身决定，与是否在磁场中放入通电导线无关知识点二磁感应强度的定义式B＝FIL3．有关磁感应强度的下列说法中，正确的是()A．磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量B．若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C．若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是F ILD．由定义式B＝FIL可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小4．根据磁感应强度的定义式B＝FIL，下列说法中正确的是()A．在磁场中某确定位置，B与F成正比，与I、L的乘积成反比B．一小段通电直导线在空间某处受磁场力F＝0，那么该处的B一定为零C．磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向相同D．一小段通电直导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力F也一定为零知识点三安培力的方向5．把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是()A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D．安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直6．画出图2中导线棒ab所受的磁场力方向图2知识点四安培力的大小7．一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小不可能是()A．0.4 N B．0.2 NC．0.1 N D．0 N8．将长为1 m的导线ac，从中点b折成如图3所示形状，放入B＝0.08 T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直，若在导线abc中通入25 A的直流电，则整根导线所受安培力大小为多少？图3【方法技巧练】一、磁感应强度大小的计算方法9．某课外学习小组设计了以下实验探究某磁场的强弱．如图4所示，一根长为L的细铝棒用两个劲度系数均为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Δx，若通以向左的电流，也是大小等于I时，弹簧伸长Δx，则磁感应强度B值为()图4A.k Δx ILB.2k Δx ILC.kIL ΔxD.2IL k Δx 二、磁通量的计算方法10. 如图5所示，半径为R 的圆形线圈共有n 匝，其中心位置处半径为r 的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B ，则穿过线圈的磁通量为( )图5A ．πBR 2B ．πBr 2C ．n πBR 2D ．n πBr 21．有人根据公式B ＝FIL提出以下看法，其中正确的是( )A ．磁感应强度的数值跟通电导线受到的磁场力F 的大小成正比B ．磁感应强度的数值跟通电导线的电流I 成反比C ．磁感应强度的数值跟通电导线的长度L 成反比D ．磁感应强度是表示磁场强弱的物理量，它是客观存在的，它与外加导线的长度、电流的强弱和受力情况均无关2．磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是( )A ．N A·mB ．N·A mC ．N·A m 2D ．N A·m 23．(双选)关于磁感应强度的方向和电场强度的方向，下列说法正确的是( ) A ．电场强度的方向与电荷所受电场力的方向相同 B ．电场强度的方向与正电荷所受电场力的方向相同C ．磁感应强度的方向与小磁针N 极所受磁场力的方向相同D ．磁感应强度的方向与小磁针在该处的指向相同 4．(双选)下列说法中正确的是( )A ．电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零B ．一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度一定为零C ．把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D ．把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱5．在匀强磁场中某处P 放一个长度为L ＝20 cm ，通电电流I ＝0.5 A 的直导线，测得它受到的最大磁场力F ＝1.0 N ，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则P 处磁感应强度为( )A ．零B ．10 T ，方向竖直向上C ．0.1 T ，方向竖直向上D ．10 T ，方向肯定不是竖直向上6. 如图6所示是三根平行直导线的截面图，若它们的电流强度大小都相同，且ab ＝ac ＝ad ，则a 点的磁感应强度的方向是( )图6A ．垂直纸面指向纸里B ．垂直纸面指向纸外C ．沿纸面由a 指向bD ．沿纸面由a 指向d 7．(双选)如图7所示，框架面积为S ，框架平面与磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量的情况是( )图7A ．如图所示位置时等于BSB ．若使框架绕OO ′转过60°角，磁通量为32BS C ．若从初始位置转过90°角，磁通量为零 D ．若从初始位置转过180°角，磁通量变化为BS题号1 2 3 4 5 6 7 答案8．将长度为20 cm ，通有0.1 A 电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图8所示，已知磁感应强度大小为1 T ，试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向．图89．如图9所示，一个单匝线圈abcd 水平放置，面积为S ，当有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B ，当线圈以ab 边为轴转过30°和60°时，穿过线圈的磁通量分别是多少？图910．如图10所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度B＝1 T水平向右的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四点，已知a点的实际磁感应强度为零，则b、c、d三点的磁感应强度分别是多少？方向如何？图1011．一根长20 cm的通电导线放在磁感应强度为0.4 T的匀强磁场中，导线与磁场方向垂直，若它受到的安培力为4×10－3 N，则导线中的电流是多大？若将导线中的电流减小为0，则该处的磁感应强度为多少？12．匀强磁场(各点的磁感应强度大小、方向均不变的磁场)中长2 cm的通电导线垂直磁场方向，当通过导线的电流为2 A时，它受到的磁场力大小为4×10－3 N，问：(1)该处的磁感应强度B是多大？(2)若电流不变，导线长度减小到1 cm，则它受到的磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少？(3)若导线长不变，电流增大为5 A，则它受磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少？第三节探究安培力课前预习练1．确定的无关2．比值特斯拉N F IL3．磁场左手垂直电流的方向大拇指4．磁感应强度5．磁感应强度大小电流大小导线长度ILBIBL sin θ06．垂直乘积磁通BS韦伯7．D8.B9.C10．B[安培力F总是与磁感应强度B和电流I决定的平面垂直，但B与I(即导线)可以垂直，也可以不垂直，通电导线受安培力时，力F与磁场及力F与导线都是垂直的，故A、C、D均错，B正确．]课堂探究练1．BD[磁场中某点磁感应强度的方向表示该点磁场的方向，磁场方向也就是小磁针N极受力的方向．但电流受力的方向不代表磁感应强度和磁场的方向．]点评(1)磁感应强度的方向和小磁针N极受力方向相同，但绝非电流的受力方向．(2)磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的，和小磁针、电流的存在与否无关．2．AD[小磁针在磁场中静止下来时，N极的方向规定为该点的磁感应强度的方向，A 正确，B错误；磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与此处是否有小磁针或通电导线无关，C错误，D正确．]3．A[磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱，因此选项A是正确的；磁感应强度是与电流I和导线长度L无关的物理量，且B＝FIL中的B、F、L相互垂直，所以选项B、C、D皆是错误的．]4．D点评在定义式B＝FIL中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关外，还和导线的方向有关．导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力的大小也不相同．通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零．5．D[安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，即垂直于磁场与电流决定的平面．但电流方向与磁场方向不一定垂直．]6．ab棒所受的磁场力方向如下图所示．先画出侧视图，再用左手定则判定．点评安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，在判断时首先确定磁场与电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．7．A[据安培力的定义，当磁感应强度B与通电电流I方向垂直时，磁场力有最大值为F＝BIL＝0.5×2×0.2 N＝0.2 N．当两方向平行时，磁场力有最小值为0 N．随着二者方向夹角的不同，磁场力大小可能在0.2 N与0 N之间取值．]8. 3 N解析通电导线受力的有效长度为首尾相接的直线段L ac ＝2×12L cos 30°＝32 m ，故导线所受安培力的大小为F ＝IL ac B ＝25×32×0.08 N ＝3 N点评计算安培力大小时，要注意理解和灵活应用公式F ＝ILB 和F ＝ILB sin θ.(1)公式F ＝ILB 中L 指的是“有效长度”．当B 与I 垂直时，F 最大，F ＝ILB ；当B 与I 平行时，F ＝0.(2)当磁场和电流成θ角时，如右图所示．将磁感应强度B 正交分解成B ⊥＝B sin θ和B ∥＝B cos θ，而B ∥对电流是没有作用的．所以F ＝B ⊥IL ＝BIL sin θ，即F ＝BIL sin θ.9．B [设不通电时，弹簧长为x ，则通向右的电流时，有2k (x －Δx )＝mg －BIL .通向左的电流时，有2k (x ＋Δx )＝mg ＋BIl .解得B ＝2k ΔxIL.]10．B [磁通量与线圈匝数无关；且磁感线穿过的面积为πr 2，而并非πR 2，故B 项对．] 课后巩固练 1．D2．A [当导线与磁场方向垂直时，由公式B ＝FIL ，磁感应强度B 的单位由F 、I 、L 的单位决定．在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称T,1 T ＝1NA·m.]3．BC [物理学上规定正电荷在电场中的受力方向为该点电场方向，小磁针N 极受力的方向为该点的磁场方向，小磁针静止时N 极的指向为该点磁感应强度的方向．]4．AC [通电导体受磁场力与电荷受电场力不同，安培力的大小与导体放置的方向有关，导体与磁场方向垂直时磁场力最大，导体与磁场方向平行时磁场力为零．]5．D [由公式B ＝FIL 可知，把数值代入可以得到B ＝10 T ，公式中F 是与B 垂直的，所以P 处磁感应强度方向肯定不是竖直向上．]6．D [每根导线在a 点产生的磁感应强度大小相等，关键是确定每根导线在a 处产生的磁感应强度的方向，由矢量合成法则求合磁感应强度，判知D 正确．]7．AC [在题图所示的位置时，磁感线与线框平面垂直，Φ＝BS .当框架绕OO ′轴转过60°时可以将图改画成侧视图如右图所示 Φ＝BS ⊥＝BS ·cos 60°＝12BS .转过90°时，线框由磁感线垂直穿过变为平行，Φ＝0.线框转过180°时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了．因而Φ1＝BS ，Φ2＝－BS ，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS .综上所述，A 、C 都正确．]8．(1)0 (2)0.02 N ，安培力方向垂直导线水平向右 (3)0.02 N ，安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上解析由左手定则和安培力的计算公式得：(1)因导线与磁感线平行，所以导线所受安培力为零；(2)由左手定则知：安培力方向垂直导线水平向右，大小F 2＝BIL ＝1×0.1×0.2 N ＝0.02 N ；(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小F 3＝BIL ＝0.02 N.9.BS 2 BS 2解析当线圈分别转过30°和60°时，线圈平面在垂直于磁场方向的有效面积相同，都有S ⊥＝S 2，所以磁通量相同，都等于BS2.10．B b ＝ 2 T ，与水平方向成45°斜向右上方 B c ＝2 T ，方向水平向右B d ＝ 2 T ，与水平方向成45°斜向右下方解析 a 、b 、c 、d 各点的磁场均为匀强磁场与电流的磁场的叠加，并且电流在这四点所产生的磁感应强度B ′大小相等，由于B a ＝0，则B ′＝B ＝1 T ，则由安培定则可知，导线中电流方向向外，则在b 、c 、d 点电流的磁场的磁感应强度如下图所示．B b ＝2B ＝ 2 T ，θ＝45°，即B b 与水平方向成45°角斜向右上方 B c ＝B ′＋B ＝2 T ，方向水平向右B d ＝2B ＝ 2 T ，α＝45°，即B d 与水平方向成45°角斜向右下方 11．0.05 A 0.4 T 解析由B ＝FIL得I ＝F BL ＝4×10－30.4×0.2A ＝0.05 A. 磁感应强度B 与I 、L 、F 无关，只由磁场本身决定，故当I ＝0时，B 不变，仍为0.4 T.12．(1)0.1 T (2)2×10－3 N 0.1 T(3)10－2 N 0.1 T解析 (1)根据磁感应强度的定义 B ＝FIL ＝4×10－32×2×10－2T ＝0.1 T.(2)匀强磁场中该点的磁感应强度由磁场本身来决定，不因导线长度的改变而改变，因此，B ＝0.1 T.根据磁感应强度的定义B ＝FIL可得，导线长度减小到1 cm ，则它受磁场力F＝BIL′＝0.1×2 N×10－2 N＝2×10－3 N.(3)匀强磁场中该点的磁感应强度也不因电流的改变而改变，因此，B＝0.1 T.根据磁感应强度的定义B＝FIL可得，电流增大为 5 A，则它受磁场力F＝BI′L＝0.1×5×2×10－2 N＝10－2 N.。

高中物理第三章磁场第三节探究安培力学案粤教版选修31

第三节探究安培力下的磁通量．一、安培力的方向1．安培力：磁场对______的作用力．安培力是矢量．2．当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的方向用________来判定．3．左手定则：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，让磁感线从掌心进入，并使______指向______的方向，这时，拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受________的方向．预习交流1如图所示，磁场方向垂直纸面向里，一根通电直导线垂直于磁场方向放置，试判断导线所受安培力的方向．二、磁感应强度1．定义：当通电导线与磁场方向______时，通电导线所受的安培力F 跟______和__________的乘积IL 的______叫做磁感应强度．2．定义式：B ＝________．3．单位：______，符号T,1 T ＝1NA·m．4．磁感应强度是______，既有大小，又有方向．当空间中同时存在几个不同强弱和方向的磁场时，合磁场的磁感应强度等于各个磁场在同一处产生的磁感应强度的________．5．________可形象地表示磁感应强度的大小和方向；磁感线的疏密程度表示磁感应强度的______；磁感线上每一点的____________与该点磁感应强度的方向一致．6．匀强磁场：如果磁场的某一区域，磁感应强度的______和____处处相等．这个区域的磁场就叫______．三、安培力的大小1．当通电导线与磁感应强度B 的方向______时，导线受力为零．2．当长为L 的导线垂直于磁场B 放置，通过的电流为I 时，安培力F ＝______．预习交流2通电导线如果在磁场中不受安培力作用，能否说明该处磁感应强度为零？四、磁通量1．定义：设在匀强磁场中有一个与磁场垂直的平面，则磁场的________________和__________的乘积，叫做穿过这个面的磁通量．2．公式：______．3．单位：韦伯，简称韦，符号Wb ．4．从Φ＝BS 可得B ＝ΦS，因此磁感应强度又称________．答案：一、1．电流 2．左手定则3．四指电流安培力预习交流1：答案：垂直导线向左．二、1．垂直电流I 导线长度L 比值 2．F IL3．特斯拉4．矢量矢量和5．磁感线大小切线方向 6．大小方向匀强磁场三、1．平行 2．BIL预习交流2：答案：不能．因为当磁场方向与电流方向平行时，安培力为0，但磁感应强度不为0．四、1．磁感应强度B 平面面积S 2．Φ＝BS 4．磁通密度一、磁感应强度磁场的强弱和方向可以用磁感线定性地来描述．那么，如果我们想定量地研究某一区域磁场的方向和强弱，应怎样来描述呢？下列说法正确的是（）．A ．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到磁场力F 与该导线的长度L 、通过的电流I 乘积的比值，即B ＝F ILB ．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C ．磁感应强度B ＝FIL只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F 、I 、L 以及通电导线在磁场中的方向无关D ．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向1．磁感应强度B ＝F IL是用比值法定义的，B 与F 、I 、L 无关，是由磁场本身决定的．2．安培力的方向与磁场方向垂直，这与电场力的方向和电场方向的关系是不一样的．我们日常生活中用的照明电流是频率为50 Hz 、电压为220 V 的交变电流，其大小和方向都在周期性变化．如图所示，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，灯丝的“颤抖”说明什么道理呢？（2011·长春外国语学校高二检测）如图所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与纸面垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是（）．A．磁铁对桌面的压力减小B．磁铁对桌面的压力增大C．磁铁对桌面的压力不变D．以上说法都有可能1．安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面，但磁场方向与电流方向并不一定垂直．2．在具体判断安培力的方向时，由于受到电场力方向判断方法的影响，有时错误地认为安培力的方向沿着磁场方向．为避免这种错误，同学们应该把电场力和安培力进行比较，根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图所示，把待发射的炮弹（导体）放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个载流导体在磁场力的作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去．那么，要提高发射速度，就要增大炮弹的加速度．请思考：通电导体在磁场中受力与哪些因素有关呢？（2011·课标全国理综，18）电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与I成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是（）．A．只将轨道长度L变为原来的2倍B．只将电流I增加至原来的2倍C．只将弹体质量减至原来的一半D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变1．公式F＝BIL中L指的是“有效长度”．当B与I垂直时，F最大，F ＝BIL；当B与I平行时，F＝0．2．弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度（如图）；相应的电流沿L由始端流向末端．3．若磁场和电流成θ角时，如图所示．可以将磁感应强度B正交分解成B⊥＝B sinθ和B∥＝B cosθ，而B∥对电流是没有作用的．F＝B⊥IL＝BIL sinθ，即F＝BIL sinθ．1．关于磁感应强度的下列说法中，正确的是（）．A．放在磁场中的通电导线，电流越大，受到的磁场力也越大，表示该处的磁感应强度越大B．磁感线的指向就是磁感应强度的方向C．垂直磁场方向放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D．磁感应强度的大小、方向与放入磁场的通电导线的电流大小、导线长度、电流方向等均无关2．磁场中某区域的磁感线如图所示，则（）．A．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，B a＞B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，B a＜B bC．同一根导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一根导线放在a处受力一定比放在b处受力小3．（2011·全国理综，15）如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1＞I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直．磁感应强度可能为零的点是（）．A．a点B．b点C．c点D．d点4．把长L＝0.15 m的导体棒置于磁感应强度B＝1.0×10－2 T的匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示．若导体棒中的电流I＝2.0 A，方向向左，则导体棒受到的安培力大小F＝______ N，安培力的方向为竖直向______（选填“上”或“下”）．5．如图所示，一矩形线圈abcd的面积S为1×10－2m2，它与匀强磁场方向之间的夹角θ为30°，穿过线圈的磁通量Φ为1×10－3 Wb，则此磁场的磁感强度B＝______T，若线圈以ab边为轴翻转180°，则此过程中穿过线圈的磁通量的变化大小ΔΦ＝______Wb．答案：活动与探究1：答案：用磁感应强度来描述．迁移与应用1：C 解析：由磁感应强度的定义知，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线”，只有在这个方向导线所受磁场力才最大，本题A选项未说明导线放置的方向，所以是错误的．若通电导线放置方向与电流方向平行时，也不受磁场力作用，所以B选项也是错误的．在磁场稳定的情况下，磁场内各点的磁感应强度（含大小和方向）都是唯一确定的，C选项正确．磁场力方向与磁感应强度方向垂直，D选项错误．活动与探究2：答案：电流的方向发生变化，灯丝受的安培力的方向也随着变化．迁移与应用2：A 解析：通电导线置于条形磁铁上方，使通电导线置于磁场中，如图甲所示，由左手定则判断通电导线受到向下的安培力作用，同时由牛顿第三定律可知，力的作用是相互的，磁铁对通电导线有向下作用的同时，通电导线对磁铁有反作用力，作用在磁铁上，方向向上，如图乙所示．对磁铁受力分析，由于磁铁始终静止，无通电导线时，N＝mg，有通电导线后N′＋F′＝mg，N′＝mg－F′．磁铁对桌面压力减小，选A．活动与探究3：答案：磁感应强度B 、电流I 、两导轨间的距离L ．迁移与应用3：BD 解析：由题意可知，B ＝kI ，设轨道宽为d ，则F 安＝BId ＝kI 2d ，由动能定理得，F 安·L ＝12mv 2，联立以上式子解得，v ＝2kI 2dLm，选项B 、D 正确．当堂检测1．D 解析：磁场中某点的磁感应强度只由磁场本身决定，与通电导线的是否受力、所受安培力大小、安培力方向、导线长度、电流方向等一切外部因素无关，故A 错误，D 正确．安培力方向与磁场方向垂直，磁感线上某点的切线方向就是该点磁感应强度方向，故B 、C 错误．正确选项为D ．2．B 解析：磁感线是用来形象地描述磁场的曲线，其疏密反映磁场的强弱，磁感线密集的区域磁场比磁感线稀疏的区域强．电流所受到的安培力大小除了与电流大小、磁感应强度有关外，还与电流和磁场的方向有关，所以我们不能说同一根通电直导线在磁场强的地方所受到的安培力一定大于在磁场弱的区域所受到的安培力．所以选项B 正确．3．C 解析：磁感应强度为矢量，两导线在d 处产生的磁感应强度成一定角度，则d 处磁感应强度一定不为零；根据右手安培定则可知，两导线在b 处产生的磁感应强度方向相同，则b 处磁感应强度的矢量和一定不为零；两导线在a 处产生的磁感应强度方向相反，由于I 1＞I 2，可知I 1在a 处产生的磁感应强度大于I 2在a 处产生的磁感应强度，故a 处磁感应强度的矢量和一定不为零；同理，两导线在c 处产生的磁感应强度方向相反，由于I 1＞I 2且I 1距离c 处较远，可知I 1在c 处产生的磁感应强度的大小可能等于I 2在c 处产生的磁感应强度的大小，故c 处磁感应强度的矢量和可能为零，选项C 正确．4．答案：3.0×10－3下解析：由安培力公式得：导体棒受到的安培力F ＝BIL ＝1.0×10－2×2.0×0.15 N＝3.0×10－3N ．由左手定则可知，安培力的方向竖直向下．5．答案：0.2 2×10－3解析：由磁通量的计算公式Φ＝BS sin θ可得：B ＝ΦS sin θ＝1×10－31×10－2×sin30°T ＝0.2 T ．因为Φ＝1×10－3Wb当线圈转过180°时，Φ′＝－Φ＝－1×10－3Wb所以ΔΦ＝|Φ′－Φ|＝2×10－3Wb ．。

2017_2018学年高中物理第三章磁场第三节探讨安培力教学案粤教版选修3_1

(2)一通电导线放在磁场中某处不受安培力，该处的磁感应强度必然为零。(×)
(3)应用左手定那么时，让磁感线穿过手心，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向。(√)
(4)安培力的方向与I平行。(×)
(5)与电场强度相似，磁场强度是表示磁场的强弱和方向的物理量。(×)
2．合作探讨——议一议
(1)安培力的方向与磁场方向、电流方向有什么关系？
C．磁感应强度B＝只是概念式，它的大小取决于场源和在磁场中的位置，而与F、I、L和通电导线在磁场中的方向无关
D．通电导线所受磁场力的方向确实是磁场的方向
解析：选C 依照磁感应强度的概念，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线”，只有在那个方向上导线所受的磁场力才最大，故A选项是错误的。假设通电导线放置方向与电流平行时，也不受磁场力作用，因此B选项也是错误的。在磁场场源稳固的情形下，磁场内各点的磁感应强度(包括大小和方向)都是确信的，与放入该点的查验电流、导线无关，应选项C正确。磁场力方向与磁感应强度方向垂直，选项D错误。
(1)概念：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做磁感应强度。
(2)概念式：B＝。
(3)单位：特斯拉，符号T,1 T＝1 。
(4)磁感应强度是矢量
，既有大小，又有方向，当空间中同时存在几个不同强弱和方向的磁场时，合磁场的磁感应强度等于各个磁场在同一处产生的磁感应强度的矢量和。
假设导线b中的电流反向(即两导线中通以反向电流)，同理分析可得两导线相互排斥，如图3 3 7所示。
4．对安培力的几点说明
(1)F＝ILB适用于匀强磁场中的通电直导线，求弯曲导线在匀强磁场中所受安培力时，L为有效长度，即导线两头点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向结尾，如图3 3 8所示。

高中物理第三章磁场第三节探究安培力时导学案粤教版选修

第三节探究安培力（第二课时）安培力大小和方向【自主学习】一、学习目标1. 知道安培力大小计算，安培力方向确定。

2. 过程与方法分析综合、归纳类比3. 情感、态度与价值观理论探究结合实验探究提高综合探究能力二、重点难点1. 安培力的大小、方向2. 左手定则的使用三、自主学习1．安培力大小(1)当I⊥B 时，F ＝BIL (2)当I∥B 时，F ＝0注意：(1)当导线弯曲时，L 是导线两端的有效直线长度(2)对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零．2．安培力方向：用左手定则判断，注意安培力既垂直于B ，也垂直于I ，即垂直于B 与I 决定的平面．判断下图中导线A 所受磁场力的方向？第三节探究安培力（第二课时）安培力大小和方向【课堂检测】1．下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是( )课堂检测案2．关于通电导线所受安培力F的方向，磁感应强度B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是( )A．F、B、I三者必须保持相互垂直B．F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C．B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D．I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直3.如图所示，水平放置的两根平行金属轨道相距0.2m，上面放一质量为0.04kg的均匀金属棒ab，电源电动势为6V、内阻为0.5Ω当滑动变阻器调到2.5Ω时，要在金属棒所在位置加一个磁感应强度大小为，方向为水平向的匀强磁场，才能使金属棒对轨道的压力恰好为零。

4.如图所示，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距L＝1 m．PM间接有一个电动势为E＝6 V，内阻r＝1 Ω的电源和一只滑动变阻器．导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2 kg，棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3 kg.棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，方向竖直向下，为使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值为多大？设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计．(g取10 m/s2) 2 Ω≤R≤5 Ω第三节探究安培力（第二课时）安培力大小和方向1．一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是( )ab课堂训练案课后拓展案2．如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN ，电流I 方向从M 到N ，绳子的拉力均为F.为使F ＝0，可能达到要求的方法的是( )A ．加水平向右的磁场B ．加水平向左的磁场C ．加垂直纸面向里的磁场D ．加垂直纸面向外的磁场4.如图，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流强度均为I，磁感应强度均为B ，求各导线所受到的安培力的大小．3.如图所示，一段导线abcd 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab 、bc 和cd 的长度均为L ，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I ，方向如图中箭头所示．导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力( )A ．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILB B ．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC ．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD ．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB4.如图，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流强度均为I ，磁感应强度均为B ，求各导线所受到的安培力的大小．第三节探究安培力（第二课时）安培力大小和方向【巩固拓展】 1．用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者等高平行放置，如图所示．当两导线环中通入方向相同的电流I 1、I 2时，则有( )．A ．两导线环相互吸引B ．两导线环相互排斥C ．两导线环无相互作用力D ．两导线环先吸引后排斥2．如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A ，A 与螺线管垂直，A 导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S 闭合，A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )． A ．水平向左B ．水平向右C．竖直向下D．竖直向上3.在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，则过c点的导线所受安培力的方向( )．A．与ab边平行，竖直向上 B．与ab边平行，竖直向下C．与ab边垂直，指向左边 D．与ab边垂直，指向右边4.电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I 成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是( )A．只将轨道长度L变为原来的2倍B．只将电流I增加至原来的2倍C．只将弹体质量减至原来的一半D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变5如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N 的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是( )．A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变小6．如图所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω，一质量m＝20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度B＝0.80 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)．金属导轨是光滑的，取g＝10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：(1)金属棒所受到的安培力的大小．(2)通过金属棒的电流的大小．(3)滑动变阻器R接入电路中的阻值．探究安培力第二课时答案【课堂检测】 1.C 2.B 3 1T 向左4. 解析导体棒受到的最大静摩擦力为Ff ＝μFN ＝μmg ＝0.5×0.2×10 N ＝1 N 绳对导体棒的拉力F 拉＝Mg ＝0.3×10 N＝3 N 导体棒将要向左滑动时 BI max L ＝Ff ＋F 拉，I max ＝2 A由闭合电路欧姆定律I max ＝E R min ＋r ＝6R min ＋1得R min ＝2 Ω导体棒将要向右滑动时Ff ＋BI min L ＝F 拉， I min ＝1 A由闭合电路欧姆定律I min ＝E R max ＋r ＝6R max ＋1得R max ＝5 Ω滑动变阻器连入电路的阻值为2 Ω≤R≤5 Ω 【当堂训练】1.D2.C3.A4. αsin BIL F = 、BIL F =、BIL F 2=、BIR F 2=、0【巩固拓展】、1.A2. D3.C4.BD5.A6解析 (1)金属棒静止在金属导轨上受力平衡，如图所示F 安＝mgsin 30°，代入数据得F 安＝0.1 N. (2)由F 安＝BIL 得I ＝F 安BL＝0.5 A.(3)设滑动变阻器接入电路的阻值为R 0，根据闭合电路欧姆定律得： E ＝I(R 0＋r)解得R 0＝EI－r ＝23 Ω.答案 (1)0.1 N (2)0.5 A (3)23 Ω答案：●【课堂检测】1.D2. ABCD3. A4. 0. 1T；0.1T●【当堂训练】1.D2.C3.C4.0.1T 0.1T5.2T 2T6.解析：以导体棒为研究对象，对其受力分析如图所示，可得：BIL ＝mgtan θ，I ＝ER ＋r ，解得：B ＝mg （R ＋r ）tan θEL .答案：mg （R ＋r ）tan θEL【巩固拓展】 1.B 2.CD 3.B 4.ACD5：先将原图改画为侧视图，对导体棒受力分析，如图所示，导体棒恰好能静止，应有：N x ＝F 安；N y ＝G ；因为tan 60°＝N xN y ，所以F 安＝tan 60°，N y ＝3G ；又F 安＝BIL ；所以：(1)B ＝F 安IL ＝3G IL ＝333×1T ＝ 3 T.(2)导体棒对轨道的压力与轨道对棒的支持力N 大小相等． N ＝N y cos 60°＝Gcos 60°＝2G ＝6 N.高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

【精品】高中物理第三章磁场第三节探究安培力教学案粤教版选修3_1

第三节探究安培力1.磁场对通电导线的作用力称为安培力，安培力的方向由左手定则判定。

2．当磁感应强度与导线方向垂直时，安培力最大，为F＝BIL。

当磁感应强度与导线方向平行时，安培力为零。

3．磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，其定义式为B＝FIL。

4．磁通量表示垂直穿过某个面的磁感线的条数Φ＝BS。

一、安培力的方向1．安培力定义物理学上把磁场对电流的作用力叫安培力。

2．方向判定用左手定则判断安培力的方向：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电导线在磁场中的受力方向。

如图331所示。

图331二、安培力的大小1．磁感应强度(1)定义：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做磁感应强度。

(2)定义式：B＝FIL 。

(3)单位：特斯拉，符号T,1 T ＝1N A·m。

(4)磁感应强度是矢量，既有大小，又有方向，当空间中同时存在几个不同强弱和方向的磁场时，合磁场的磁感应强度等于各个磁场在同一处产生的磁感应强度的矢量和。

(5)与磁感线的关系： ①磁感线上每一点的切线方向都与该点磁感应强度的方向一致。

②磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小。

2．匀强磁场(1)定义：在磁场的某一区域，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场。

(2)产生：距离很近的两个异名磁极之间；通电螺线管内中间部分。

3．安培力的大小(1)当通电直导线与匀强磁场方向垂直时，安培力最大为F ＝BIL 。

(2)当通电直导线与匀强磁场方向平行时，安培力等于零。

(3)当导线方向与磁场方向斜交时，所受安培力介于BIL 和零之间。

三、磁通量1．概念(1)定义：在匀强磁场中，磁感应强度B 与一个垂直于磁场方向的面积S 的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量。

(2)公式：Φ＝BS 。

高中物理第3章磁场第3节探究安培力教案粤教版选修3_1.doc

第三节探究安培力[学习目标] 1.[科学思维]知道安培力的概念，会用左手定则判断安培力的方向，会用公式F＝BIL计算安培力的大小．(重点、难点) 2.[物理观念]理解磁感应强度的定义，掌握磁感应强度的方向，会用磁感应强度的定义式进行有关的计算．(重点) 3.[物理观念]知道匀强磁场以及匀强磁场的磁感线分布特点．(重点) 4.[物理观念]知道磁通量的概念，会根据公式Φ＝BS计算磁通量．一、安培力及其方向1．安培力：磁场对电流的作用力．2．安培力方向的判断(1)安培力的方向可用左手定则判断．(2)左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内．把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．(如图所示)二、安培力的大小及磁感应强度1．安培力大小通电导线在同一磁场中受到的安培力大小与I和L的乘积成正比，表达式为F＝BIL．2．磁感应强度(1)定义：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值．(2)公式：B＝FIL．(3)单位：特斯拉，简称：特，符号：T．(4)方向：某处的磁感应强度方向为该处的磁场方向．(5)与磁感线的关系磁感应强度和磁感线是一致的，磁感线上每一点的切线方向与该点磁感应强度方向一致，磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，这样就可从磁感线的分布情况形象地看出磁感应强度的方向和大小．3．匀强磁场磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场．三、磁通量 1．概念(1)定义：在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，平面的面积为S ，则磁感应强度B 与面积S 的乘积，叫做穿过这个面的磁通量．(2)公式：Φ＝BS ．(3)单位：韦伯，简称韦，符号Wb.1 Wb ＝1 T·m 2. 2．意义：磁通量的多少表示穿过这一面积的磁感线条数．3．磁通密度：由Φ＝BS 知B ＝ΦS.磁感应强度B 在数值上等于穿过垂直磁感应强度的单位面积上的磁通量．1．正误判断(1)安培力的方向一定与电流方向、磁场方向均垂直．(√) (2)只有电流方向与磁场方向垂直时，通电导线才受安培力的作用． (×)(3)匀强磁场中磁感线是互相平行的直线． (√) (4)无论何种情况，电流受的安培力大小均为F ＝BIL . (×) (5)磁感应强度越大穿过单位面积的磁通量也越大．(×)2．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B ，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度为L ，导线中电流为I .该导线所受安培力的大小为( )A ．0B ．BILC ．B ILD ．IL BB [从图中可以看出，通电导线中的电流I 方向与磁场方向垂直，则导线所受安培力的大小F ＝BIL ，方向垂直纸面向外，故选B.]3.如图所示，半径为R 的圆形线圈共有n 匝，其中心位置处半径为r 的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B ，则穿过线圈的磁通量为( )A．πBR2B．πBr2C．nπBR2D．nπBr2B [磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为πr2，而并非πR2，故B项对．]磁感应强度的理解1．对磁感应强度的理解(1)在定义式B＝FIL中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关．(2)磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，与F、I、L无关．(3)磁感应强度的方向是磁场中小磁针静止时N极所指的方向．(4)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短，IL称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”．2．磁感应强度B与电场强度E的比较磁感应强度B 电场强度E 物理意义描述磁场的性质描述电场的性质定义式共同点都是用比值法进行定义的特点B＝FIL，通电导线与B垂直，B与F、I、L无关E＝FqE与F、q无关方向共同点矢量，都遵从矢量合成法则不同点小磁针N极的受力方向，表示磁场方向放入该点的正电荷的受力方向，表示电场方向它受到的安培力为5.0×10－2 N．求：(1)这个位置的磁感应强度大小；(2)如果把通电导线中的电流增大到5 A时，这一位置的磁感应强度大小；(3)如果通电导线在磁场中某处不受安培力，是否能肯定在这里没有磁场？[解析] (1)由磁感应强度的定义式得B ＝F IL ＝ 5.0×10－22.5×1×10－2T ＝2 T. (2)磁感应强度B 是由磁场自身决定的，和导线的长度L 、电流I 的大小无关，所以该位置的磁感应强度还是2 T ．(3)如果通电导线在磁场中某处不受安培力，则有两种可能：①该处没有磁场；②该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行．[答案] (1)2 T (2)2 T (3)不能肯定(1)在定义式B ＝FIL中，通电导线必须垂直于磁场方向放置，因为沿不同方向放置导线时，同一导线受到的安培力不相等．(2)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L 应很短很短，IL 称为“电流元”，相当于静电场中电场强度公式E ＝F q中的“试探电荷”．(3)磁感应强度B 是用比值法定义的物理量，其大小只取决于磁场本身的性质，与F 、I 、L 无关，与磁场中有没有通电导线无关．[跟进训练]1．在匀强磁场中某处P 放一个长度为L ＝20 cm ，通电电流I ＝0.5 A 的直导线，测得它受到的最大磁场力F ＝1.0 N ，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场中撤走，则P 处磁感应强度为( )A ．零B ．10 T ，方向竖直向上C ．0.1 T ，方向竖直向下D ．10 T ，方向肯定不沿竖直向上的方向D [由B ＝F IL ，得B ＝10.5×0.2T ＝10 T.因为B 的方向与F 的方向垂直，所以B 的方向不会沿竖直向上的方向．]磁场的叠加【例2】如图所示，M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点，O 为半圆弧的圆心，∠MOP ＝60°，在M 、N 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O 点的磁感应强度大小为B 1.若将M 处长直导线移至P 处，则O 点的磁感应强度大小为B 2，那么B 2与B 1之比为( )A ．3∶1B ．3∶2C ．1∶1D ．1∶2B [依题意，每根导线在O 点产生的磁感强度为B 12，方向竖直向下，则当M 移至P 点时，两根导线在O 点形成的磁场方向成60°角，则O 点合磁感应强度大小为：B 2＝2×B 12×cos 30°＝32B 1，则B 2与B 1之比为3∶2.故选B.](1)熟练掌握各类磁场的特征及磁感线的分布规律．(2)磁感应强度为矢量，空间某点的磁感应强度为各场源在此点产生的磁感应强度的矢量和．[跟进训练]2.在磁感应强度为B 0、方向向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里．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 两点的磁感应强度相同B ．a 、b 两点的磁感应强度相等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C [如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误；a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D项错误，C项正确．]安培力的方向和大小1．安培力方向的特点不论磁场方向和电流方向是否垂直，安培力的方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，即安培力总垂直于磁场方向与电流方向所决定的平面．2．安培定则(右手螺旋定则)与左手定则的比较安培定则(右手螺旋定则) 左手定则作用判断电流的磁场方向判断通电导线在磁场中的受力方向内容具体情况直线电流环形电流或通电螺线管通电导线在磁场中应用方法拇指指向电流的方向四指弯曲的方向表示电流的环绕方向磁感线穿过手掌心，四指指向电流的方向结果四指弯曲的方向表示磁感线的方向拇指指向轴线上磁感线的方向拇指指向通电导线受到的磁场力的方向(1)对公式F＝ILB的理解①适用条件：直线电流I垂直于磁感应强度B时，方有F＝ILB②公式中的L指的是导线的“有效长度”，在B⊥I的前提下，弯曲导线的有效长度等于连接两端点直线的长度，如图．(2)同样情况下，通电导线与磁场方向垂直时，它所受的安培力最大；导线与磁场方向平行时，它不受安培力；导线与磁场方向斜交时，它所受的安培力介于0和最大值之间．4.若磁场和电流成θ角时，如图所示．可以将磁感应强度B正交分解成B⊥＝B sin θ和B∥＝B cos θ，而B∥对电流是没有作用的．F＝ILB⊥，即F＝ILB sin θ.【例3】如图所示，在天花板下用细线悬挂一半径为R的金属圆环，圆环处于静止状态，圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，环与磁场边界交点A、B与圆心O连线的夹角为120°，此时悬线的张力为F.若圆环通电，使悬线的张力刚好为零，则环中电流大小和方向是( )A．电流大小为3F3BR，电流方向沿顺时针方向B．电流大小为3F3BR，电流方向沿逆时针方向C．电流大小为3FBR，电流方向沿顺时针方向D．电流大小为3FBR，电流方向沿逆时针方向A [要使悬线拉力为零，则圆环通电后受到的安培力方向向上，根据左手定则可以判断，电流方向应沿顺时针方向，根据力的平衡F＝BI·3R，求得I＝3F3BR，故A正确，B、C、D错误．][跟进训练]训练角度1.安培力大小的计算3．如图所示，一根导线位于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，其中AB＝BC＝CD＝DE＝l，且∠C＝120°、∠B＝∠D＝150°.现给这根导线通入由A至E的恒定电流I，则导线受到磁场作用的合力大小为( )A．23BIl B．(2＋32)BIlC．(2＋3)BIl D．4BIlC [据题图和几何关系求得A、E两点间的距离为L等＝(2＋3)l.据安培力公式得F＝BIL 等＝(2＋3)BIl，故A、B、D错误，C正确．]训练角度2.安培力方向的判断4.如图所示，在平面直角坐标系中，a、b、c是等边三角形的三个顶点，三个顶点处分别放置三根互相平行的长直导线，导线中通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里．对于顶点c处的通电直导线所受安培力的方向，下列说法中正确的是( )A．沿y轴正方向B．沿y轴负方向C．沿x轴正方向D．沿x轴负方向B [等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流．由安培定则可得导线a、b的电流在c处的合磁场方向水平向右．再由左手定则可得安培力的方向是竖直向下，指向y轴负向．故B正确，A、C、D错误．]磁通量的理解和计算1．磁通量的计算(1)公式：Φ＝BS.适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直．(2)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积．因为S⊥＝S cos θ所以Φ＝BS cos θ式中S cos θ即为面积S在垂直于磁感线方向上的投影，我们称为“有效面积”(如图所示).2．磁通量的正、负(1)磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，磁感线从此面穿出时为负值．(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量大小为Φ1，反向磁通量大小为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2.3．磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1(1)当B 不变，有效面积S 变化时，ΔΦ＝B ·ΔS . (2)当B 变化，S 不变时，ΔΦ＝ΔB ·S .(3)B 和S 同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1.但此时ΔΦ≠ΔB ·ΔS .【例4】如图所示，框架面积为S ，框架平面与磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为多少？若使框架绕OO ′轴转过60°角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过90°角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过180°角，则穿过线框平面的磁通量变化量为多少？[解析] 在图示位置时，磁感线与线框平面垂直，Φ＝BS .当框架绕OO ′轴转过60°时可以将原图改画成从前向后看的正视图，如图所示．Φ＝BS ⊥＝BS ·c os 60°＝12BS .转过90°时，线框由磁感线垂直穿过变为平行，Φ＝0.线框转过180°时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了．因而Φ1＝BS ，Φ2＝－BS ，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS . [答案] BS 12BS 0 2BS有关磁通量的四点提醒(1)平面S 与磁场方向不垂直时，要把面积S 投影到与磁场垂直的方向上，即求出有效面积．(2)可以把磁通量理解为穿过面积S 的磁感线的净条数．相反方向穿过面积S 的磁感线可以互相抵消．(3)当磁感应强度和回路面积同时发生变化时，ΔΦ＝Φt －Φ0，而不能用ΔΦ＝ΔB ·ΔS 计算．(4)磁通量有正、负，但其正、负由“面”决定，不表示大小，也不表示方向，仅是为了计算方便而引入的．[跟进训练]训练角度1.磁通量的理解5．关于磁通量的概念，以下说法中正确的是( ) A ．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大 B ．穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零 C.磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的 D ．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大B [当回路与磁场平行时，没有磁感线穿过回路，则回路的磁通量Φ为零，这时磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量不变为零，故A 错误．磁通量Φ为零时，可能回路与磁场平行，则磁感应强度不一定为零，故B 正确．根据磁通量Φ＝BS sin α，磁通量的变化可能由B 、S 、α的变化引起，故C 错误．磁感应强度越大，线圈面积越大，磁通量不一定越大，还与回路与磁场方向的夹角有关，故D 错误．]训练角度2.磁通量大小的计算6．如图所示，一个单匝线圈abcd 水平放置，面积为S ，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B ，当线圈以ab 边为轴转过30°和60°时，穿过线圈的磁通量分别是多少？[解析] 当线圈分别转过30°和60°时，线圈平面在垂直于磁场方向的有效面积相同，S ⊥＝S 2，所以磁通量相同，都等于BS 2.[答案]BS 2 BS2[物理观念] 磁感应强度安培力磁通量[科学思维] 1. 用左手定则判断安培力的方向及用F ＝BIL 分析和计算B 与I 垂直情况下的安培力．2．控制变量法在研究F 与I 、L 关系中的应用．1．根据磁感应强度的定义式B ＝F IL，下列说法中正确的是( )A ．在磁场中某确定位置，磁感应强度B 与电流在该处所受磁场力F 成正比，与电流I 、导线的长度L 的乘积成反比B ．一小段通电直导线在空间某处所受磁场力F 为零，那么该处的磁感应强度B 一定为零C ．磁场中某处磁感应强度B 的方向跟电流在该处所受磁场力F 的方向相同D ．一小段通电直导线放在磁感应强度B 为零的位置，那么它受到的磁场力F 也一定为零D [磁感应强度反映磁场本身的强弱和方向，由磁场本身决定，与放入磁场的导线所受的磁场力F 、导线的长度L 和通过导线的电流I 无关，故A 错误；当通电导体平行放在磁场中某处时受到的磁场力F 等于零，但磁场并一定为零，故B 错误；通电导线在磁场中的受力方向，由左手定则得知，磁场力的方向与磁场及电流方向相互垂直，故C 错误；一小段通电直导线放在磁感应强度B 为零的位置，由F ＝BIL sin α得知，它受到的磁场力F 也一定为零，故D 正确．]2.如图所示，半径为a 的14圆形金属导线PQ 处于匀强磁场中，O 是其圆心，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向与平面OPQ 垂直．当在导线中通以大小为I 的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是( )A ．Bla ，与直线OQ 垂直B ．BIa ，与直线OP 垂直C ．2BIa ，与直线PQ 垂直D ．πBIa 2，与直线PQ 垂直 C [半径为a 的14圆形金属导线PQ 在磁场中的有效长度L ＝2a ，则导线受到的安培力大小为F ＝BIL ＝2BIa .根据左手定则可知安培力的方向与直线PQ 垂直．故A 、B 、D 错误，C 正确．]3．(多选)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线搭成一等边三角形．在导线中通过的电流均为I ，电流方向如图所示．a 、b 和c 三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等．将a 、b 和c 处的磁感应强度大小分别记为B 1、B 2和B 3.下列说法正确的是( )A ．B 1＝B 2<B 3B ．B 1＝B 2＝B 3C ．a 和b 处磁场方向垂直于纸面向外，c 处磁场方向垂直于纸面向里D ．a 处磁场方向垂直于纸面向外，b 和c 处磁场方向垂直于纸面向里AC [靠近a 点的两根导线产生的磁场叠加后，磁感应强度为零，a 点磁感应强度由离a 点最远的导线决定；b 点的磁感应强度大小与a 点相同；对于c 点，靠近c 点的两根导线的磁感应强度方向相同，叠加后的磁感应强度最大，选项A 正确，选项B 错误．由安培定则和磁感应强度的矢量叠加可得，C 正确，D 错误．]4．如图所示，两个单匝线圈a 、b 的半径分别为r 和2r .圆形匀强磁场B 的边缘恰好与a 线圈重合，则穿过a 、b 两线圈的磁通量之比为( )A ．1∶1B ．1∶2C．1∶4 D．4∶1A [两个线圈的半径虽然不同，但是线圈内的匀强磁场的半径一样，则穿过两线圈的磁通量相同，故选项A正确．]。

【中小学资料】广东省东莞市高中物理第三章磁场 3.3 探究安培力教案粤教版选修3-1

3．磁通量的各个知识点
结论：电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁场不一定垂直穿过手心，只要不从手背传过就行。
*至于大小法则，如果电流和磁场不垂直，则将磁场进行分解，取垂直分量代入公式即可；从这个角度不难理解——如果电流和磁场平行，那么安培力是多少？[学生]为零。
引导学生分析判断P99第一题
（4）磁感应强度的另一种定义（磁通密度）:即B =φ/S
上式表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，并且用Wb/m2做单位（磁感应强度的另一种单位）。所以：1T = 1 Wb/m2= 1N/A·m
教学反思
作业布置
第二教材p126基础巩固A
板书设计
1．安培力的产生，大小，计算公式
2．磁场感应强度的各个知识点
1．安培力的方向
【演示】按照P85图3。1—3所示进行演示。
（1）、改变电流的方向，观察发生的现象.
［现象］导体向相反的方向运动.
（2）、调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象.
［现象］导体又向相反的方向运动
［教师引导学生分析得出结论］
（1）、安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.
（2）、安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.（P96图3。4-1）
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）
教学方法
手段
讲授法、归纳法、互动探究法，实验演示法
教
学
过
程
设
计
教
学
过
程
设
计
教
学
过
程
设

2019_2020学年高中物理第三章磁场第三节探究安培力学案粤教版选修3.pdf

第三节　探究安培力[学科素养与目标要求]　物理观念：1.知道左手定则，会运用左手定则判断安培力的方向.2.知道磁感应强度的定义、定义式、单位及矢量性.3.掌握安培力的表达式.4.知道磁通量的概念和公式．科学思维：1.会用F＝BIL分析和计算B与I垂直情况下的安培力.2.体会控制变量法在研究F 与I、L关系中的应用．一、安培力的方向1．安培力：磁场对电流的作用力．2．左手定则：如图1所示，伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．图1二、安培力的大小　磁感应强度1．磁感应强度：(1)定义：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积的比值．(2)表达式：B ＝.F IL(3)单位：特斯拉，符号是T.1T ＝1_N/(A·m)．(4)物理意义：反映磁场的强弱和方向．2．安培力公式：当通电导线与磁场方向垂直时F ＝BIL .3．匀强磁场(1)定义：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场．(2)产生：距离很近的两个异名磁极之间；通电螺线管内中间部分．三、磁通量1．定义：匀强磁场中磁感应强度B 和与磁场方向垂直的平面面积S 的乘积，即Φ＝BS .2．拓展：磁场B 与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B 方向的投影面积S ′与B 的乘积表示磁通量．3．单位：国际单位制中单位是韦伯，简称韦，符号是Wb ，1Wb ＝1_T·m 2.4．引申：B ＝，表示磁感应强度在数值上等于穿过垂直磁感应强度的单位面积的磁通量，ΦS因此磁感应强度B 又叫磁通密度．1．判断下列说法的正误．(1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向相同．(×)(2)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向垂直．(√)(3)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直．(√)(4)通电的导线在磁场中一定受安培力．(×)(5)对处于匀强磁场中的某段导线而言，所通电流越大，所受安培力越大．(×)(6)穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零．(×)(7)穿过某一平面的磁感线条数越多，穿过该面的磁通量越大．(√)2．已知导体棒中通有电流I，导体棒长度为L，放在比例系数为B的匀强磁场中，当导体棒按下面几种方式放置时，写出导体棒所受安培力的大小，说明安培力的方向．答案　①BIL　垂直棒斜向左下　②BIL　垂直纸面向外　③BIL　垂直棒斜向右下　④0一、安培力的方向1．安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即安培力的方向垂直于电流I和磁场B所决定的平面．(1)当电流方向与磁场方向垂直时，安培力方向、磁场方向、电流方向两两垂直，应用左手定则时，磁感线垂直穿过掌心．(2)当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向．应用左手定则时，磁感线斜着穿过掌心．2．平行通电直导线间的相互作用同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．例1　画出图2中各磁场对通电导线的安培力的方向(与纸面垂直的力只需用文字说明)．图2答案　如图所示解析　无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I所决定的平面，且满足左手定则．[学科素养]　例1用左手定则来判断安培力的方向，这是从物理学视角对客观事物的内在规律及相互关系进行分析，是对基于经验事实建构的理想模型的应用过程，体现了“科学思维”的学科素养．二、磁感应强度及其矢量叠加1．磁感应强度的方向磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点处的磁场方向，也是该点磁感线的切线方向，或放在该点小磁针N极的受力方向．注意：B 的方向不是放在该点的电流元所受安培力的方向，由左手定则知，F 与B 垂直．2．磁感应强度的大小(1)定义式：B ＝；F IL成立条件：通电导线与磁场方向垂直．(2)磁感应强度B 由磁场自身因素决定，与是否引入电流无关，与引入的电流是否受力无关，不能由公式B ＝理解为B 与F 成正比，与IL 成反比．F IL3．磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场为各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和．磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则．例2　关于磁感应强度，下列说法正确的是( )A ．由B ＝可知，B 与F 成正比，与IL 成反比F ILB ．通电导线放在磁场中某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就变为零C ．通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B ＝0)D ．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定答案　D解析　磁感应强度B ＝只是一个定义式，而不是决定式；磁感应强度B 是由磁场本身的性F IL质决定的，与放不放通电导线无关．故选D.例3　(多选)(2018·全国卷Ⅱ)如图3，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L 1、L 2，L 1中的电流方向向左，L 2中的电流方向向上；L 1的正上方有a 、b 两点，它们相对于L 2对称．整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B 0，方向垂直于纸面向外．已知a 、b 两点的磁感应强度大小分别为B 0和B 0，方向也垂直于纸面向外．则( )1312图3A ．流经L 1的电流在b 点产生的磁感应强度大小为B 0712B ．流经L 1的电流在a 点产生的磁感应强度大小为B 0112C ．流经L 2的电流在b 点产生的磁感应强度大小为B 0112D ．流经L 2的电流在a 点产生的磁感应强度大小为B 0712答案　AC 解析　原磁场、电流的磁场方向如图所示，由题意知在b 点：B 0＝B 0－B 1＋B 212在a 点：B 0＝B 0－B 1－B 213由上述两式解得B 1＝B 0，B 2＝B 0，A 、C 项正确．712112[学科素养]　例3这道高考题先用安培定则判断电流周围的磁场方向，而后根据矢量的合成法则计算磁感应强度的大小，考查了从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，体现了“科学思维”的学科素养．针对训练　在磁感应强度大小为B 0、方向向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图4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( )图4A．b、d两点的磁感应强度相同B．a、b两点的磁感应强度相等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答案　C解析　如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误；a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D 项错误，C项正确．三、安培力大小的计算1．当电流方向与磁场方向垂直时F＝BIL.2．当电流方向与磁场方向平行时F＝0.3.当电流方向与磁场方向成θ角，如图5，应将B分解为B∥和B⊥.此时F＝ILB⊥＝ILB sinθ.图54．注意：公式F ＝ILB sin θ中L 指的是导线在磁场中的“有效长度”，弯曲导线的有效长度L ，等于连接两端点直线的长度(如图6所示)；相应的电流沿L 由始端流向末端．图6例4　如图7所示，一根导线位于磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，其中AB ＝BC ＝CD ＝DE ＝l ，且∠C ＝120°、∠B ＝∠D ＝150°.现给这根导线通入由A 至E 的恒定电流I ，则导线受到磁场作用的合力大小为( )图7A ．2BIlB ．(2＋)BIl332C ．(2＋)BIlD ．4BIl 3答案　C 解析　据题图和几何关系求得A 、E 两点间的距离为：L 等＝(2＋)l .据安培力公式得F ＝BIL 等＝(2＋)BIl ，故A 、B 、D 错误，C 正确．33四、磁通量(1)如图，面积为S 的平面在垂直于磁场方向上的投影面积为S ′.若有n 条磁感线通过S ′，则通过面积S 的磁感线有多少条？(2)若磁场增强，即B增大，通过面积S的磁感线条数是否增多？答案　(1)n条　(2)B增大时，通过面积S的磁感线条数增多1．磁通量的计算：(1)公式：Φ＝BS.适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直．(2)若磁感线与平面不垂直，则Φ＝BS cosθ.其中S cosθ为面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积，如图8所示．图82．磁通量的正负：磁通量是标量，但有正负，若磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时为负值．3．磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示．若有磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)．例5　如图9所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过线框平面的磁通量为多少？若使框架绕OO′轴转过60°角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过90°角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过180°角，则穿过线框平面的磁通量变化了多少？图9答案　BS BS 0　2BS 12解析　在题图所示位置时，磁感线与线框平面垂直，Φ＝BS .当线框绕OO ′轴转过60°时，如图所示．Φ＝BS ⊥＝BS ·cos60°＝BS .12线框转过90°时，线框由与磁感线垂直变为与磁感线平行，Φ＝0.线框转过180°时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了．因而Φ1＝BS ，Φ2＝－BS ，ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－2BS .即磁通量变化了2BS .1．(安培力的方向)下列图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流I 、磁场的磁感应强度B 和所受安培力F 的方向，其中图示正确的是( )答案　C解析　A 图中电流与磁场方向平行，没有安培力，故A 错误；B 图中安培力的方向是垂直导线向下的，故B 错误；C 图中安培力的方向是垂直导线向上的，故C 正确；D 图中电流方向与磁场方向平行，不受安培力作用，故D 错误．2．(磁感应强度的概念)由磁感应强度的定义式B ＝可知( )F ILA ．若某处的磁感应强度为零，则通电导线放在该处所受磁场力一定为零B ．通电导线在磁场中某处受磁场力非常小时，则该处的磁感应强度一定很小C ．同一条通电导线放在磁场中某处所受的磁场力是一定的D ．磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线有关答案　A解析　磁感应强度的定义式B ＝是在通电导线与磁场方向垂直时得出的，如果B ＝0，则磁F IL场力F ＝0，但如果F ＝0，则B 不一定等于零，磁场力的大小与通电导线的放置方向有关，则A 正确，B 、C 均错误；磁场一定时，磁感应强度是定值，与放不放通电导线无关，D 错误．3．(安培力的大小)如图10所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I ，磁感应强度为B ，则各导线所受到的安培力分别为：图10F A＝__________________，F B＝____________________________，F C＝__________________，F D＝____________________________.22答案　BIL cosα　BIL　BIR　04.(磁通量的计算)如图11所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B 的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为( )图11A．1∶1B．1∶2C．1∶4D．4∶1答案　A解析　两个线圈的半径虽然不同，但是线圈内的匀强磁场的半径一样，则穿过两线圈的磁通量相同，故选项A正确．5．(磁感应强度矢量的叠加)(2017·全国卷Ⅲ)如图12，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零，如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a 点处磁感应强度的大小为( )图12A ．0B.B 0C.B 0D ．2B 033233答案　C解析　如图甲所示，P 、Q 中的电流在a 点产生的磁感应强度大小相等，设为B 1，因a 点处的磁感应强度为零，可知B 0的方向水平向左，由几何关系可知，B 1＝B 0.如果让P 中的电流反33向、其他条件不变，如图乙所示，由几何关系可知，a 点处磁感应强度的大小B ＝＝B 02＋B 12B 0，故选项C 正确，A 、B 、D 错误．233一、选择题考点一　磁感应强度的概念1．关于磁感应强度，下列说法中正确的是( )A ．若长为L 、电流为I 的导体在某处受到的磁场力为F ，则该处的磁感应强度必为F ILB ．由B ＝知，B 与F 成正比，与IL 成反比F ILC ．由B ＝知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明该处一定无磁场F ILD ．由F ＝ILB 知，当B 为定值时，与磁场方向垂直的一小段通电导体受到的磁场力F 与IL 成正比答案　D解析　公式B ＝或F ＝ILB 成立的前提条件是电流与磁场方向垂直，故选项A 错误；磁感应F IL强度B 是由磁场本身的性质决定的，与放不放通电导线无关，故选项B 、C 错误；当B 为定值时，与磁场方向垂直的一小段通电导体受到的磁场力F 与IL 成正比，选项D 正确．2．磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是( )A. B.N A·mN·A m C. D.N·Am 2N A·m 2答案　A解析　当通电导线与磁场方向垂直时，B ＝，磁感应强度B 的单位由F 、I 、L 的单位决定，F IL在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，符号是T,1T ＝1.N A·m 考点二　安培力的方向　磁感应强度及其矢量叠加3．在如图所示的匀强磁场中，已经标出了电流I 和磁场B 以及磁场对电流作用力F 三者的方向，其中错误的是( )答案　C解析　根据左手定则可知A 、B 、D 正确；C 图中电流和磁场方向平行，不受安培力，故C 错误．4.如图1所示，把一根通电的硬直导线ab 用绝缘轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由a向b.闭合开关S，导线a端所受安培力的方向是( )图1A．向上B．向下C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里答案　D解析　根据安培定则可知，开关闭合后，螺线管产生的磁场N极在右侧．根据左手定则可知，a 端受力应垂直纸面向里，选项D正确．5.(2018·大连市高二上期末)正在研制设计中的国产003型航母采用电磁弹射装置．电磁弹射就是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动，电磁炮就是利用电磁弹射工作的．电磁炮的原理如图2所示，则炮弹导体滑块受到的安培力的方向是( )图2A．竖直向上B．竖直向下C．水平向左D．水平向右答案　C解析　由左手定则可知，炮弹导体滑块受到的安培力的方向是水平向左，故选C.6．(多选)(2017·全国卷Ⅰ)如图3，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反．下列说法正确的是( )图3A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶333D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为∶∶1答案　BC解析　因三根导线中电流相等、两两等距，则由对称性可知两两之间的作用力大小均相等．因平行电流间同向吸引、反向排斥，各导线受力如图所示，由图中几何关系可知，L1所受磁场作用力F1的方向与L2、L3所在平面平行，L3所受磁场作用力F3的方向与L1、L2所在平面垂直，A错误，B正确．设单位长度的导线两两之间作用力的大小为F，则由几何关系可得L1、L2单位长度所受的磁场作用力大小为2F cos60°＝F，L3单位长度所受的磁场作用力大3小为2F cos30°＝F，故C正确，D错误．7．(2018·武汉外国语学校期末)如图4所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流，a、O、b在M、N的连线上，O为MN 的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等．关于以上几点处的磁感应强度，下列说法正确的是( )图4A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D．a、c两点处的磁感应强度的方向不同答案　C解析　根据安培定则判断：两直线电流在O点处产生的磁场方向均垂直于MN向下，O点处的磁感应强度不为零，故A选项错误；a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故B选项错误；根据对称性，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故C选项正确；a、c 两点处的磁感应强度方向相同，故D选项错误．8.(2018·张家口市高二上期末)如图5所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内．下列说法正确的是( )图5A．a点的磁感应强度一定为零B．b点的磁感应强度一定为零C．ef导线受到的安培力方向向右D ．cd 导线在a 点产生的磁场方向垂直纸面向外答案　C解析　根据安培定则可知，通电导线cd 在a 点产生的磁场方向垂直纸面向里，通电导线ef 在a 点产生的磁场方向垂直纸面向外，但a 点离cd 较近，故a 点的合磁场方向垂直纸面向里，故a 点的磁感应强度一定不为零，故A 、D 错误；根据安培定则可知，通电导线ef 和cd 在b 点产生的磁场方向相同，均为垂直纸面向外，所以b 点的合磁场方向垂直纸面向外，故b 点的磁感应强度一定不为零，故B 错误；根据左手定则可判断，电流方向相反的两根导线所受的安培力互相排斥，所以ef 导线受到的安培力方向向右，故C 正确．9．(2018·河南八市联考高二上测评)如图6所示，三根相互平行的固定长直导线L 1、L 2和L 3，垂直纸面置于正三角形三个顶点处，O 为正三角形的中心，当电流沿图示方向时，中心O 处的磁感应强度为B 0，若把L 3移走，则O 处的磁场磁感应强度为( )图6A. B.C ．B 0D.B 0B 02B 033答案　A解析　三根相互平行的固定长直导线电流大小相等，它们在中心O 处产生的磁感应强度大小均相同，依题意可知L 1、L 2在O 处产生的合磁感应强度方向水平向右，与L 3在O 处产生的磁感应强度相同，若把L 3移走，中心O 处的磁场磁感应强度为，A 正确．B 0210．(多选)三根在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I ，方向如图7所示．a 、b 和c 三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等．将a 、b 和c 处的磁感应强度大小分别记为B 1、B 2和B 3，下列说法正确的是( )图7A．B1＝B2＜B3B．B1＝B2＝B3C．a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里D．a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里答案　AC解析　a、b、c三处的磁感应强度是三根导线所产生的磁感应强度的叠加．根据安培定则可判断出左、右两根导线在a处的磁场方向相反，因为距离相等，所以磁感应强度大小相等，所以左、右两根导线在a处产生的磁感应强度的矢量和为零，a处的磁感应强度等于下面导线在该处产生的磁感应强度，所以a处的磁感应强度方向垂直于纸面向外．同理可知b处的磁感应强度等于右面的导线在该处产生的磁感应强度，所以b处的磁感应强度方向也垂直于纸面向外，三根导线在c处产生的磁场方向均是垂直于纸面向里，所以合磁感应强度方向垂直纸面向里，所以B1＝B2＜B3，A、C选项正确，B、D选项错误．考点三　安培力的大小11.如图8所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，c为直径与b等长的半圆，长度关系为c最长，b最短，将装置置于竖直向下的匀强磁场中，在接通电源后，三导体棒中有等大的电流通过，则三导体棒受到的安培力大小关系为( )图8A．F a＞F b＞F cB．F a＝F b＝F cC．F b＜F a＜F cD．F a＞F b＝F c答案　D解析　设a、b两棒的长度分别为L a和L b，c的直径为d.由于导体棒都与匀强磁场垂直，则a、b、c三棒所受的安培力大小分别为：F a＝BIL a；F b＝BIL b＝BId；c棒所受的安培力与长度为d的直导体棒所受的安培力大小相等，则有：F c＝BId；因为L a＞d，则有：F a＞F b＝F c.故D正确．12．(2015·江苏单科)如图9所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度．下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方．线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态．若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是( )图9答案　A解析　四个线圈在磁场中的等效长度不同，A线圈等效长度最大，根据F＝NBIl，A所受磁场。

[K12学习]广东省惠州市高中物理第三章磁场第三节探究安培力第3课时导学案粤教版选修3-1

第三节探究安培力（第三课时）安培力的应用【自主学习】一、学习目标1.知道安培力大小计算，安培力方向确定、安培力的应用2.过程与方法分析综合、归纳类比3.情感、态度与价值观理论探究结合实验探究提高综合探究能力二、重点难点1.安培力的应用、磁电式电表工作原理2.左手定则的使用三、自主学习电流表的组成及磁场分布请同学们阅读课文，让学生先看清楚磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构件，了解它们之中哪些是固定的，哪些是可动的。

（1）电流表的组成电流表主要由哪几部分组成的？电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。

注意：a．铁芯、线圈和指针是一个整体；b．蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c．观察──铁芯转动时螺旋弹簧会形变。

（2）电流表中磁场分布的特点问题：电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。

问题：什么是均匀辐向分布呢？所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度。

该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的。

问题：假如线圈转动，磁铁和铁芯之间的两个边所经过的位置其磁场强弱怎样？假如线圈转动，磁极和铁芯之间的两个边所经过的位置其磁场强弱是相同的。

2．电流表的工作原理引导学生弄清楚以下几点：（1）线圈的转动是怎样产生的?当电流通过电流表中的线圈时，导线受到安培力的作用，由左手定则可以判定，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动。

（2）线圈为什么不一直转下去？线圈转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动。

（3）为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。

所以，从线圈转动的角度就能判断通过电流的大小。

（4）如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向？线圈中的电流方向改变时安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变。

(粤教)高中物理选修31课件：第三章第三节探究安培力

(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平面，所以仍可以用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心．
3．两根平行导线通电后有如图所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)．当通入的电流方向相同时，导线相互吸引；当通入的电流方向相反时，导线相互排斥．
(2)若悬线拉力恰好为零，求磁场的磁感应强度 B′ 的大小．
解析：(1)导体棒长为 L＝0.5 m，磁感应强度 B＝0.3 T，电流为 10 A，并且导体棒和磁场垂直，
所以导体棒受到的安培力大小为： F＝BIL＝0.3×10×0.5 N＝1.5 N.
(2)若悬线拉力恰好为零，说明重力和安培力大小相等，
(3)弯曲导线的有效长度 L，等于两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿 L 由始端流向末端[如图(1)所示]；任意形状的闭合线圈，其有效长度 L＝0，所以通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和一定为零[如图 (2)所示]．
图(1)
图(2)
(4)公式的适用条件：匀强磁场．在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域内的磁场叫匀强磁场．在匀强磁场中，磁感线是一组平行且等距的直线．
A．导体棒 ab 一定向左运动 B．导体棒 ab 一定向右运动
C．若导体棒中的电流由 a 到 b，导体棒向左运动 D．若导体棒中的电流由 a 到 b，导体棒向右运动解析：导体棒处在磁场中，由于导体棒中的电流方向未知，故无法判断 ab 棒的运动方向，故 AB 错误；若导体棒中的电流由 a 到 b，根据左手定则可知受到的安培力向左，故向左运动，故 C 正确，D 错误．答案：C
判断正误
(1)通电导线在磁场中不一定受到安培力作用．(√) (2)一通电导线放在磁场中某处不受安培力作用，则该处的磁感应强度一定为零．(×) (3)磁感应强度的大小与导线中电流成反比，与其受到的安培力成正比．(×)

2020粤教版高中物理选修313.3探究安培力第3课时

【学习目标】1、理解磁通量的概念。

2、会解决在安培力作用下的力学综合问题【学习重点与难点】理解磁通量的概念，会解决在安培力作用下的力学综合问题。

【使用说明与学法指导】1、带着预习案中问题导学中的问题自主设计预习提纲，通读教材P81-P82页内容，阅读《优化训练》相关内容，对磁通量、安培力的综合计算问题等知识进行梳理，作好必要的标注和笔记。

2、认真完成基础知识梳理，在“我的疑惑”处填上自己不懂的知识点，在“我的收获”处填写自己对本课自主学习的知识及方法收获。

一、知识梳理1、磁感应强度（1）磁通量的定义式：________________，适用条件：磁场是匀强磁场，且磁场方向与平面______．（2）公式理解：在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，磁通量可表示为Φ＝BS⊥＝BS cos θ，式中S cosθ为面积S在垂直于磁感线方向的投影面积，θ是线圈平面与投影面间的夹角．（3）在国际单位制中磁通量的单位为________，符号是Wb.1Wb＝1______.（4）物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数，对于同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁场越强，穿过它的磁感线条数越多，磁通量就，当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，则磁通量为．2、解决安培力与力学综合问题的关键：（1）首先正确画出通电导体受力的平面图(或侧视图)，注意电流方向和磁场方向的正确画出．（2）受力分析时安培力的方向必须用左手定则正确判定，注意安培力的方向既跟磁感应强度的方向垂直又和电流方向垂直。

二、预习自测1、（单选）关于磁通量，下列说法中正确的是（）A．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量B．磁通量越大，磁感应强度越大C．穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零D．磁通量就是磁感应强度2、如图所示，一根长为L的细铝棒用两根劲度系数为k的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中．当电流I方向向右时，两根弹簧缩短；当I的方向向左时，两弹簧伸长，并且相对于平衡位置伸长、缩短的长度都是Δl，则磁场的磁感应强度为多少？我的疑惑：我的收获：探究案一、合作探究探究一：对磁通量概念的理解【例1】如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？探究二：磁通量的变化量【例2】如图所示，线框面积为S，线框平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过线框平面的磁通量为________．若使线框绕OO′轴转过60°，则穿过线框平面的磁通量为______；若从初始位置转过90°，则穿过线框平面的磁通量为________；若从初始位置转过180°，则穿过线框平面的磁通量变化为______．探究三：安培力作用下的力学综合问题【例3】如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E＝4.5V、内阻r ＝0.50Ω的直流电源．现把一个质量m＝0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5Ω金属导轨电阻不计，g取10m/s2.已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力．二、总结整理安培力作用下的力学综合的题目，主要应用：（1）闭合电路欧姆定律．（2）安培力公式F＝BIL．（3）物体平衡条件．训练案一、课中检测与训练【训练一】（单选）条形磁铁竖直放置，闭合圆环水平放置，条形磁铁中心线穿过圆环中心，如图所示，若圆环为弹性环，其形状由Ⅰ扩大到Ⅱ，那么圆环内磁通量的变化情况是（）A．磁通量增大B．磁通量减小C．磁通量不变D．条件不足，无法确定【训练二】在倾角θ＝30°的斜面上，固定一金属框架，宽L＝0.25m.接入电动势E＝12V、内阻不计的电源．在框架上放有一根水平的、质量m＝0.2kg的金属棒ab，它与框架的动摩擦因数为μ＝36，整个装置放在磁感应强度B＝0.8T的垂直框面向上的匀强磁场中．当调节滑动变阻器R 的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，框架与棒的电阻不计，g＝10m/s2) 二、课后巩固促提升：熟记重点知识，反思学习思路和方法，整理典型题本。