课堂新坐标2016_2017学年高中物理第3章打开电磁学的大门第1节磁场中的通电导线学业达标测评.
课堂新坐标2016_2017学年高中物理第3章打开电磁学的大门第2节磁场中的运动电荷课件
【答案】 BD
地球像一个巨大的磁铁，也有两个磁极．地磁极与地理极并不重合，它们之 间夹一个约为 11.5° 的角．极光集中在地磁极周围．来自太阳风的带电微粒流，有 一部分沿着漏斗状的地球极区磁感线进入高层大气，与那里的稀薄气体发生碰撞， 使大气中的原子和分子电离，这些受到电离的气体吸收了部分能量后被激发到高 能态，随后又立即将这额外的能量以辐射光子的形式释放，并回到原来的状态．在 这种过程中扰动的气体发出了明亮的光线——极光.
环 节 一
环 节 三
第 2 节 磁场中的运动电荷
环 节 二 学 业 达 标 测 评
课 标
解 读
重 点
难 点
1.会运用左手定则判断洛伦 兹力的方向，会计算特殊情 况下洛伦兹力的大小． 2.知道电子的发现． 3.了解极光产生的机理.
1.洛伦兹力大小计算，方向 判定，方向特点．(重点) 2.左手定则的运用．(难点)
【审题指导】 v2 mv 由qvB＝m r ⇒r＝ qB 2πm ⇒T＝ ，根据公式进行判断． qB 2πr T＝ v
【解析】 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动， mv2 洛伦兹力提供向心力 qvB＝ r ， mv 得 r＝ qB ① 2πr 2πm T＝ v ＝ qB ② 由①②可判断 B、D 选项正确．
【提示】 负电荷在磁场中受力的方向与正电荷受力的方向相反，利用左手 定则时四指应指向负电荷运动的反方向.
电子的发现
1.基本知识 (1)电子的发现：英国物理学家 汤姆孙 发现阴极射线在磁场中偏转，并且 通过分析证实了阴极射线的实质是高速运动的电子流． 电子的发展与 X射线 和 物质放射性 的发现一起被称为 19 世纪、20 世纪之 交的三大发现．
【解析】 根据速度方向的定义和左手定则，以及洛伦兹力使带电粒子在匀 强磁场中做匀速圆周运动，即洛伦兹力提供向心力，所以其中可能出现的情况只 有 A.
2017-2018学年高中物理 第三章 磁场 第一、二节 我们周围的磁现象 认识磁场教学案 -1
第一、二节我们周围的磁现象__认识磁场1.地磁场的N极(北极)位于地理南极附近,地磁场的S极（南极)位于地理北极附近，地磁极与地理极并不重合.2．奥斯特发现了电流的磁效应,首次揭示了电与磁的联系。
3．磁感线上每一点的切线都与该点的磁场方向一致;磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱。
4．判定电流磁场的方向应用安培定则。
一、我们周围的磁现象1．无处不在的磁(1)人体心脏的生物电流产生微弱的心磁，因而心磁图已经成为发现某些心脏疾病的重要手段。
(2）关于信鸽认家的现象，有一种解释说,信鸽是通过地球的磁场来导航的。
2．地磁场（1）地球由于本身具有磁性而在其周围形成的磁场叫地磁场。
(2)地磁场能够使指南针在静止时沿地球的南北方向取向，地球磁体的N极（北极）位于地理南极附近,地球磁体的S极（南极）位于地理北极附近，但地磁极与地理极并不重合。
3．磁性材料（1)磁性材料：像铁那样磁化后磁性很强的物质叫做铁磁性物质。
磁性材料分为硬磁性材料与软磁性材料。
按化学成分分为两大类：金属磁性材料和铁氧体。
软磁性材料：磁化后容易去磁的物质。
硬磁性材料：磁化后不容易去磁的物质。
(2)应用：①软磁性材料：适用于需要反复磁化的场合，常用来制造半导体收音机的天线磁棒、录音机和录像机的磁头、变压器、电动机、发电机、电磁铁等.②硬磁性材料：适用于制成永磁铁(可用于扬声器、话筒等），并广泛用作磁记录材料(可用于录音机磁带、银行卡、计算机硬盘等）。
二、对磁场的认识1．电流的磁效应1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。
2．磁场的来源磁体和电流的周围。
3．磁场的客观性磁场虽然看不见，摸不着，但它是客现存在的特殊物质。
4．磁场的基本特性对处在它里面的磁极和电流有力的作用，即磁体与磁体、电流与电流、磁体与电流之间都有力的作用.三、磁场的描述1．磁场的方向在磁场中的任一点，小磁针N极受力的方向，亦即小磁针静止时N极所指的方向,就是该点的磁场方向。
【课堂新坐标】2016-2017学年高中物理人教版选修3-1(课件)第一章 静电场 1-1
电荷之间的相
互排斥
均为电荷在物体之间或物体内部的转移
2．三种起电方式分析 (1)摩擦起电过程分析：分析摩擦起电问题时应明确原子核中的质子不能脱离 原子核而移动，即相互摩擦的两个物体中转移的不可能是正电荷，转移的只能是 负电荷即电子．带正电的物体一定失去了电子，带负电的物体一定获得了电子．
(2)接触起电过程中电子转移的规律分析 ①带正电的物体与带负电的物体接触，电子由带负电的物体转移到带正电的 物体上． ②带正电的物体与不带电的中性物体接触，电子由中性物体转移到带正电的 物体上． ③带负电的物体与不带电的中性物体接触，电子由带负电的物体转移到中性 物体上．
[再判断] 1．元电荷没有正负之分．( √ ) 2．元电荷实质上是指电子和质子本身．( × ) 3．一个带正电的金属球与一个不带电的金属球接触，带正电的金属球电荷量 减少是因为带正电金属球的部分正电荷转移到不带电的金属球中．( × )
[后思考] 摩擦起电与感应起电有什么不同？本质相同吗？
【提示】
q 【解析】 设 A、B 球的电荷量都为 q，则 A、C 接触后 A 球的电荷量为2，C q q＋2 q 球的电荷量为2，C 球与 B 球接触后，电荷量重新分配，则 B 上的电荷量为 2 ＝ 3 q 3 q 4q，所以接触后 A、B 两球的电荷量之比为2：4 ，即 2∶3，C 正确．
[核心点击] 1．三种起电方式对比
方式
摩擦起电
感应起电 导体靠近带电体时 导体两端出现等量异种电荷， 且电性与原带电体“近异远 同”
接触起电 导体与带电导体接 触时 导体上带上与带电 体相同电性的电荷
产生及 两种不同物体 条件 摩擦时 两物体带上等 量异种电荷
现象
不同物质的原子核对核 导体中的自由电子受 原因 外电子的束缚能力不同 带正(负)电物体吸引 而发生电子得失 实质 (排斥)而靠近(远离)
【课堂新坐标】(教师用书)高中物理 第3章 电磁波章末归纳提升课件 鲁科版选修34
【解析】 由电磁波和声波的概念可知 A 正确．电磁波 可以在真空中传播， 而声波属于机械波， 它的传播需要介质， 在真空中不能传播，故 B 错．电磁波在空气中的传播速度大 于在水中的传播速度，在真空中的传播速度最大；声波在气 体、液体、固体中的传播速度依次增大，故 C 正确．无论是 电磁波还是声波，从一种介质进入另一种介质频率都不变， v 所以由波长公式 λ＝ 及它们在不同介质中的速度可知， 由空 f 气进入水中时，电磁波的波长变短，声波的波长变长，故 D 错．
【答案】 BCD
1．如图 3－ 4 所示， i－t 图象表示 LC 振荡电路的电流 随时间变化的图象，在 t＝ 0 时刻，回路中电容器的 M 板带 正电，在某段时间里，回路的磁场能在减小，而 M 板仍带 正电，则这段时间对应图象中( )
图 3－ 4 A． Oa 段 C． bc 段 B． ab 段 D．cd 段
结论．
( 多选 )LC 电路中产生电流如图 3 － 3 所示，则 ( )
图 3－ 3 A． t1 时刻电容器极板上带电荷量最多 B． t2 时刻电路中磁场能为零 C． t3 时刻磁场能将开始向电场能转化 D． t1～ t2 过程中电容器不断充电
【解析】 由 i－ t 图象可知，t1 时刻，i 最大，故 q 应 为零，A 错；t2 时刻，i 为 0，与其对应的磁场能为零，所以 B 项对；t3 时刻，i 最大，q 为零，电容器刚放电完毕，将开 始充电，即磁场能将向电场能转化， C 对； t1～ t2， i 减小， 故 q 增大，所以为充电过程， D 对．
【答案】 D
电磁波与机械波的区别和联系
电磁波与机械波都是波，但又各有自己的特点，如能正 确比较电磁波和机械波的异同，就能全面、透彻地理解这两 个知识点． 1．电磁波和机械波的共同点 (1)二者都能发生干涉和衍射． (2)二者的传播速度都与介质有关． (3)二者在不同介质中传播时频率不变．
【课堂新坐标】2016-2017学年高中物理人教版选修1-1(课件)第二章 磁场 3
F 【解析】 磁感应强度 B＝IL是定义式，用来量度某处的磁感应强度，但磁 感应强度是由磁场本身的性质决定的，与放入的通电导线无关；当通电导线与 磁场方向平行时受磁场力为零，但不能说明 B＝0，故选项 A、B、C 均错，只有 选项 D 正确． 【答案】 D
3．如图 231 所示，在磁感应强度为 4.0×10－2 T 的匀强磁场中，有一条与 磁场方向垂直的长 8 cm 的通电直导线 ab， 通电直导线所受的安培力是 1.0×10－
安培力的方向及电动机
[先填空] 1．安培力方向的判断方法——左手定则． 伸开左手，使拇指跟其余四指 垂直 ，并且都跟手掌在 同一个平面 内．让
四指 指向电流的方向，那么 拇指 所指的方向就是通电 磁感线穿入手心，并使
导线所受安培力的方向．
2．电动机：应用通电线圈在磁场中受安培力作用来工作，主要结构：定子 和 转子 ．
图 232
【解析】
据左手定则，让磁感线穿入手心，四指指向电流方向．则大拇
指所指的方向即通电导线所受安培力方向．由此可判断此时：ab 边受安培力方 向垂直纸面向里，dc 边受安培力方向垂直纸面向外，而 ad 边和 bc 边此时不受 安培力作用，因此线框 ab 边向里转，cd 边向外转，即从上向下看线框顺时针转 动．
【提示】 电流的大小、导线的长度、磁感应强度及电流的方向．
1．安培力的方向 (1)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． (2)注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系，安培力的方 向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行．
固定不动 部分． (1)定子：
课堂新坐标2016_2017学年高中物理第3章打开电磁学的大门第3节洛伦兹力的应用课件
1．带电粒子在磁场中发生偏转的物理原理可运用于各种科学实验和电器中， 下面利用了此物理原理的装置有( )
【解析】 磁流体发电机是利用带电粒子在磁场中受洛伦兹力向 A、B 两极偏 转，从而保证 A、B 两极间有足够的正负电荷形成电源两极；电子显像管是利用磁 场中电子受洛伦兹力偏转打到荧光屏上显像；回旋加速器是利用带电粒子在磁场 中偏转半周达到回旋再加速的目的；洗衣机是磁场对电流产生安培力，从而使洗 衣机转动，故选 A、B、C.
回旋加速器
【问题导思】 1．使带电粒子获得能量的是磁场还是电场？
【提示】 电场．
2．带电粒子获得的能量大小和加速电压大小有关吗？
【提示】 无关．
1．回旋加速器：美国科学家劳伦斯于 1932 年制成了第一台回旋加速器，其 结构如图 335 所示，核心部件为两个 D 形盒(加匀强磁场)，其间的狭缝加加速电 场．
磁流体发电机的工作原理
【问题导思】 1．带电粒子在两极板间运动时受什么力作用？
【提示】 受电场力和洛仑兹力． 2．两极间电压只与离子射入速度有关吗？ 【提示】 不对．
1．装置 如图 332 所示，A、B 为两个极板，极板间有匀强磁场，磁场方向向外，等 离子束穿过磁场，根据左手定则可以判断，正电荷偏向 B 极，负电荷偏向 A 极．
图 336
3．电场的作用：回旋加速器的两个 D 形盒之间的狭缝区域存在周期性变化的 并垂直于两个 D 形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速． 4．加速电压的作用：为保证粒子每次经过狭缝时都被加速，使之能量不断提 高，需在狭缝两侧加上跟带电粒子在 D 形盒中运动周期相同的加速电压．
如图 337 所示，回旋加速器由两个 D 形盒组成，在 D 形盒的缝隙 处加加速电压，整个装置处在匀强磁场中．从 O 点射入的带电粒子经过电场加速 和磁偏转，反复运动，最终可以从边缘由导出装置导出．已知加速电压的频率等 于粒子在磁场中回旋的频率． 试讨论： 粒子射出时速度 vm 的大小由哪些因素决定？
课堂新坐标2016_2017学年高中物理第1章电磁感应章末分层突破粤教版选修3_2资料
第1章电磁感应[自我校对]①电生磁②磁生电③B④S⑤E感⑥I感⑦S⑧B⑨L⑩v⑪自身结构电磁感应中的图象问题通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图11(b)所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是( )图11【解析】本题可由法拉第电磁感应定律判断．由题图(b)可知在cd间不同时间段内产生的电压是恒定的，所以在该时间段内线圈ab 中的磁场是均匀变化的，则线圈ab中的电流是均匀变化的，故选项A、B、D错误，选项C 正确．【答案】 C(2016·扬州高二检测)如图12所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B.一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域．取沿a→b→c→d的感应电流为正，则下列选项中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是( ) 【导学号：90270047】图12【解析】线框bc边从L到2L的过程中，bc边切割磁感线，且bc边的有效切割长度均匀增大，在2L处最大，故回路电流均匀增大，由右手定则判断电流方向为正方向；在2L 到3L，ad边切割磁感线，且有效切割长度增大，用右手定则判定电流方向为负方向，综上分析，C项正确．【答案】 C解决线框进出磁场问题需要注意的事项1．线框是什么形状的？切割磁感线的有效长度是否变化，如何变化？2．若只有一个磁场且足够宽，关注两个过程即可：进入磁场的过程；离开磁场的过程．3．若有两个不同的磁场，还需注意两条边分别在不同磁场时产生感应电流方向的关系．电磁感应中的电路问题回路中的部分导体做切割磁感线运动或穿过回路的磁通量发生变化时，回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源．因此，电磁感应问题往往和电路问题联系在一起，解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是：1．明确哪一部分电路产生感应电动势，则这部分电路就是等效电源，该部分电路的电阻是电源的内阻，而其余部分电路则是用电器，是外电路．2．分析电路结构，画出等效电路图．3．用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小，再运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质、电功、电热等知识求解．(2016·黄冈高二期末)如图13所示，OAC是半径为l、圆心角为120°的扇形金属框，O点为圆心，OA边与OC边电阻不计；圆弧AC单位长度的电阻相等，总阻值为4r.长度也为l、电阻为r的金属杆OD绕O点从OA位置以角速度ω顺时针匀速转动，整个过程中金属杆两端与金属框接触良好．求：图13(1)金属杆OD 转过60°时它两端的电势差U OD ；(2)金属杆OD 转过120°过程中，金属杆OD 中的电流I 与转过的角度θ的关系式．【解析】 (1)设金属杆OD 旋转切割磁感线产生的感应电动势为E ，有：E ＝12B ωl 2①金属杆OD 转过60°时，由题意可知：R AD ＝R DC ＝2r ②由串并联电路的规律可知： 电路外电阻R ＝R AD R DCR AD ＋R DC③由闭合电路欧姆定律有：U OD ＝－RR ＋r E ④ 由①～④式可得：U OD ＝－B ωl 24.(2)设金属杆OD 转过θ时，由题意可知：R AD ＝6θπr ⑤ R DC ＝⎝⎛⎭⎪⎫4－6θπr ⑥ 由闭合电路欧姆定律有：I ＝E R ＋r⑦ 由①③式及⑤～⑦式可得：I ＝B ωπ2l 2π2＋12πθ－18θ2r ⎝ ⎛⎭⎪⎫0≤θ≤2π3. 【答案】 (1)－B ωl 24(2)见解析求解电磁感应中电路问题的关键电磁感应中的电路问题，实际上是电磁感应和恒定电流问题的综合题．感应电动势大小的计算、方向的判定以及电路的等效转化，是解决此类问题的关键．电磁感应中的力与能量问题1.方法步骤(1)画出等效电路图．(2)求出导体棒上电流的大小及方向．(3)确定导体棒所受安培力的大小及方向．(4)分析其他外力，列动力学或平衡方程求解．2．收尾速度的求解导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→速度变化→电动势变化→……周而复始循环．循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态．3．能量分析解决电磁感应中能量转化问题的一般思路：(1)在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源．(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了转化．如：①有摩擦力做功，必有内能产生．②克服安培力做功，就有电能产生．③如果安培力做正功，就有电能转化为其他形式的能．(3)列有关能量的关系式求解．(2016·中山高二检测)如图14甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略．让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．图14(1)由b 向a 方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图；(2)在加速下滑过程中，当ab 杆的速度大小为v 时，求此时ab 杆中的电流及其加速度的大小；(3)求在下滑过程中，ab 杆可以达到的最大速度．【解析】 (1)ab 杆受到的力有：重力mg ，竖直向下；支持力N ，垂直斜面向上；安培力F ，沿斜面向上．受力示意图如图所示．(2)当ab 杆速度为v 时，感应电动势E ＝BLv ， 此时电路中电流I ＝E R ＝BLvR， ab 杆受到的安培力F ＝BIL ＝B 2L 2vR，根据牛顿运动定律，有mg sin θ－F ＝mg sin θ－B 2L 2v R ＝ma ，则a ＝g sin θ－B 2L 2vmR .(3)当a ＝0即B 2L 2vR ＝mg sin θ时，ab 杆达到最大速度v m ＝mgR sin θB 2L 2.【答案】 (1)见解析 (2)BLv R g sin θ－B 2L 2v mR (3)mgR sin θB 2L 2如图15所示，两根相同的劲度系数为k 的金属轻弹簧用两根等长的绝缘线悬挂在水平天花板上，弹簧的上端通过导线与阻值为R 的电阻相连，弹簧的下端接一质量为m 、长度为L 、电阻为r 的金属棒，金属棒始终处于宽度为d 的垂直纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场中．开始时弹簧处于原长，金属棒从静止释放，其下降高度为h 时达到了最大速度．已知弹簧始终在弹性限度内，且当弹簧的形变量为x 时，它的弹性势能为12kx 2，不计空气阻力和其他电阻，求： 【导学号：90270048】图15(1)金属棒的最大速度是多少？ (2)这一过程中R 消耗的电能是多少？【解析】 (1)当金属棒有最大速度时，加速度为零，金属棒受向上的弹力、安培力和向下的重力作用，有2kh ＋BId ＝mgI ＝Bdv max R ＋rv max ＝mg －2kh R ＋rB 2d2. (2)据能量关系得mgh －2×(12kh 2)－12mv 2max ＝E 电又知R 、r 共同消耗了总电能E R E r ＝Rr，E R ＋E r ＝E 电 整理得R 消耗的电能为E R ＝RR ＋r E 电＝RR ＋r [mgh －kh 2－m mg －2kh 2R ＋r22B 4d4]．【答案】 (1)mg －2kh R ＋rB 2d2(2)RR ＋r [mgh －kh 2－m mg －2kh 2R ＋r22B 4d4]1．(多选)(2016·全国卷甲)法拉第圆盘发电机的示意图如图16所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P 、Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B 中．圆盘旋转时，关于流过电阻R 的电流，下列说法正确的是( )图16A ．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B ．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a 到b 的方向流动C ．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D ．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R 上的热功率也变为原来的2倍 【解析】 由右手定则知，圆盘按如题图所示的方向转动时，感应电流沿a 到b 的方向流动，选项B 正确；由感应电动势E ＝12Bl 2ω知，角速度恒定，则感应电动势恒定，电流大小恒定，选项A 正确；角速度大小变化，感应电动势大小变化，但感应电流方向不变，选项C 错误；若ω变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由P ＝I 2R 知，电流在R 上的热功率变为原来的4倍，选项D 错误．【答案】 AB2.(2015·全国卷Ⅱ)如图17，直角三角形金属框abc 放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向平行于ab 边向上．当金属框绕ab 边以角速度ω逆时针转动时，a 、b 、c 三点的电势分别为U a 、U b 、U c .已知bc 边的长度为l .下列判断正确的是( ) 【导学号：90270049】图17A ．U a >U c ，金属框中无电流B ．U b >U c ，金属框中电流方向沿a →b →c →aC ．U bc ＝－12Bl 2ω，金属框中无电流D ．U bc ＝12Bl 2ω，金属框中电流方向沿a →c →b →a【解析】 金属框abc 平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B 、D 错误．转动过程中bc 边和ac 边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断U a ＜U c ，U b ＜U c ，选项A 错误．由转动切割产生感应电动势的公式得U bc ＝－12Bl 2ω，选项C 正确．【答案】 C3．(2016·北京高考)如图18所示，匀强磁场中有两个导体圆环a 、b ，磁场方向与圆环所在平面垂直．磁感应强度B 随时间均匀增大．两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为E a 和E b .不考虑两圆环间的相互影响．下列说法正确的是( )图18A ．E a ∶E b ＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向B ．E a ∶E b ＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向C ．E a ∶E b ＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向D ．E a ∶E b ＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向【解析】 由楞次定律知，题中圆环感应电流产生的磁场与原磁场方向相反，故感应电流沿顺时针方向．由法拉第电磁感应定律知E ＝ΔΦΔt ＝ΔBS Δt ＝ΔB ·πR 2Δt ，由于两圆环半径之比R a ∶R b ＝2∶1，所以E a ∶E b ＝4∶1，选项B 正确．【答案】 B4．(2016·浙江高考)如图19所示，a 、b 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长l a ＝3l b ，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则( )图19A ．两线圈内产生顺时针方向的感应电流B ．a 、b 线圈中感应电动势之比为9∶1C ．a 、b 线圈中感应电流之比为3∶4D ．a 、b 线圈中电功率之比为3∶1【解析】 当磁感应强度变大时，由楞次定律知，线圈中感应电流的磁场方向垂直纸面向外，由安培定则知，线圈内产生逆时针方向的感应电流，选项A 错误；由法拉第电磁感应定律E ＝S ΔB Δt 及S a ∶S b ＝9∶1知，E a ＝9E b ，选项B 正确；由R ＝ρL S ′知两线圈的电阻关系为R a ＝3R b ，其感应电流之比为I a ∶I b ＝3∶1，选项C 错误；两线圈的电功率之比为P a ∶P b ＝E a I a ∶E b I b ＝27∶1，选项D 错误．【答案】 B5．(多选)(2016·江苏高考)电吉他中电拾音器的基本结构如图110所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音．下列说法正确的有( ) 【导学号：90270050】图110A ．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B ．取走磁体，电吉他将不能正常工作C ．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D ．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化【解析】 铜不能被磁化，铜质弦不能使电吉他正常工作，选项A 错误；取走磁体后，弦的振动无法通过电磁感应转化为电信号，音箱不能发声，选项B 正确；增加线圈匝数，根据法拉第电磁感应定律E ＝N ΔΦΔt知，线圈的感应电动势变大，选项C 正确；弦振动过程中，线圈中感应电流的磁场方向发生变化，则感应电流的方向不断变化，选项D 正确．【答案】 BCD6.(2014·全国卷Ⅱ)半径分别为r 和2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r 、质量为m 且质量分布均匀的直导体棒AB 置于圆导轨上面，BA 的延长线通过圆导轨中心O ，装置的俯视图如图111所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B ，方向竖直向下．在内圆导轨的C 点和外圆导轨的D 点之间接有一阻值为R 的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O 逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小为g .求：图111(1)通过电阻R 的感应电流的方向和大小；(2)外力的功率．【解析】 根据右手定则、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律及能量守恒定律解题．(1)根据右手定则，得导体棒AB 上的电流方向为B→A，故电阻R 上的电流方向为C→D. 设导体棒AB 中点的速度为v ，则v ＝v A ＋v B 2 而v A ＝ωr ，v B ＝2ωr根据法拉第电磁感应定律，导体棒AB 上产生的感应电动势E ＝Brv根据闭合电路欧姆定律得I ＝E R ，联立以上各式解得通过电阻R 的感应电流的大小为I ＝3B ωr 22R. (2)根据能量守恒定律，外力的功率P 等于安培力与摩擦力的功率之和，即P ＝BIrv ＋fv ，而f ＝μmg解得P ＝9B 2ω2r 44R ＋3μmg ωr 2. 【答案】 (1)方向为C→D 大小为3B ωr 22R(2)9B 2ω2r 44R ＋3μmg ωr 27．(2016·全国卷甲)如图112所示，水平面(纸面)内间距为l 的平行金属导轨间接一电阻，质量为m 、长度为l 的金属杆置于导轨上．t ＝0时，金属杆在水平向右、大小为F 的恒定拉力作用下由静止开始运动．t 0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ.重力加速度大小为g .求：图112(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；(2)电阻的阻值．【解析】 (1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a ，由牛顿第二定律得ma ＝F －μmg ①设金属杆到达磁场左边界时的速度为v ，由运动学公式有v ＝at 0②当金属杆以速度v 在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律，杆中的电动势为 E ＝Blv ③联立①②③式可得E ＝Blt 0⎝ ⎛⎭⎪⎫F m －μg .④ (2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆中的电流为I ，根据欧姆定律I ＝E R⑤ 式中R 为电阻的阻值．金属杆所受的安培力为f ＝BlI ⑥因金属杆做匀速运动，由牛顿运动定律得F －μmg －f ＝0⑦联立④⑤⑥⑦式得R ＝B 2l 2t 0m.⑧ 【答案】 (1)Blt 0⎝ ⎛⎭⎪⎫F m －μg (2)B 2l 2t 0m我还有这些不足： (1) (2) 我的课下提升方案： (1) (2)。
课堂新坐标2016_2017学年高中物理第1章电磁感应第3节感应电流的方向课件
[核心点击] 右手定则与楞次定律的区别与联系 楞次定律 研究对象 区 别 整个闭合回路 右手定则 闭合回路的一部分， 即做切 割磁感线运动的导体 只适用于导体在磁场中做 切割磁感线运动的情况
适用范围
各种电磁感应现象
应用 联系
对于磁感应强度随时间变化而 对于导体棒切割磁感线产 产生的电磁感应现象较方便 生的电磁感应现象较方便
【解析】 条形磁铁从左边进入螺线管的过程中，在螺线管内产生的磁场 方向向右，穿过螺线管的磁通量不断增加，根据楞次定律，感应电流的方向是 a→G→b.条形磁铁从螺线管中向右穿出的过程中， 在螺线管中产生的磁场方向仍 向右，穿过螺线管的磁通量不断减小，根据楞次定律，感应电流的方向是 b→G→a，故 C 正确．
右手定则是楞次定律的特例
4．下列选项图表示闭合电路中的一部分导体 ab 在磁场中做切割磁感线运 动的情景，其中能产生由 a 到 b 的感应电流的是( )
【解析】 A 中电流方向由 a→b，B 中电流方向由 b→a，C 中电流沿 a→c→b→a 方向，D 中电流方向由 b→a.
【答案】 A
5.如图 138 所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直， 导体 ef 与环接触良好，当 ef 向右匀速运动时( )
图136
)
【解析】 当磁铁向下运动时，闭合回路的磁通量增加，根据楞次定律可 判断出 P、Q 将相互靠拢，故 A 正确，B 错误；磁铁受向上的斥力，故磁铁的加 速度小于 g，所以 C 错误，D 正确．
【答案】 AD
楞次定律中几种“阻碍”的表现形式 1．阻碍原磁通量的变化——增反减同． 2．阻碍导体和磁体之间的相对运动——来拒去留． 3．通过改变线圈的面积来“反抗”磁通量的变化——增缩减扩．
[合作探讨] 如图 137 所示，导体框架放在匀强磁场中，导体棒 bc 放在框架上，向右 做切割磁感线运动．
2017-2018学年高中物理(SWSJ)选修3-1教学案：第三章第1节磁现象和磁场含答案
第1节磁现象和磁场1．磁体是具有磁性的物体,磁体有N、S两个极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.2．奥斯特发现了电流的磁效应,首次揭示了电与磁的联系。
3．磁场是一种特殊的物质，它对放入其中的磁体、电流有力的作用.4．地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此,磁针并非准确地指向南北,其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角。
5．火星上没有一个全球性的磁场，所以指南针在火星上不能工作。
一、磁现象及电流的磁效应1．磁现象（1)磁性：物质具有吸引铁质物体的性质叫磁性。
(2）磁体：天然磁石和人造磁铁都叫做磁体.(3）磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极。
能够自由转动的磁体,静止时指南的磁极叫做南极（S极），指北的磁极叫做北极(N极).(4）磁极间相互作用规律:自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
2．电流的磁效应（1）奥斯特实验：把导线沿南北方向放置在指向南北的磁针上方,通电时磁针发生了转动。
（2）意义:奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场,首先揭示了电与磁的联系。
二、磁场1．磁体、电流间的相互作用（1）磁体与磁体间存在相互作用。
（2)通电导线对磁体有作用力,磁体对通电导线也有作用力。
(3）两条通电导线之间也有作用力。
2．磁场（1）定义:磁体与磁体之间，磁体与通电导线之间,以及通电导线与通电导线之间的相互作用，是通过磁场发生的,磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质。
(2)基本性质：对放入其中的磁体或通电导线有力的作用。
三、地球的磁场1．地磁场图3。
1。
1地球本身是一个磁体，N极位于地理南极附近,S极位于地理北极附近.自由转动的小磁针能显示出地磁场的方向，这就是指南针的原理。
2．磁偏角小磁针的指向与正南方向之间的夹角.3．太阳、月亮、其他行星等许多天体都有磁场。
1．自主思考——判一判（1）奥斯特实验说明了磁场可以产生电流。
（×)（2）天然磁体与人造磁体都能吸引铁质物体。
课堂新坐标2016_2017学年高中物理第3章打开电磁学的大门章末分层突破
第3章打开电磁学的大门[自我校对]①左手②B和I ③BIL ④0 ⑤相吸⑥相斥⑦左手⑧B和v ⑨qvB ⑩0 ⑪不做功⑫汤姆孙⑬原子1.把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断每小段电流元所受的安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动的方向．2．等效分析法环形电流可等效为小磁针，条形磁铁可等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或小磁铁．3．特殊位置分析法把通电导体转到一个便于分析的特殊位置后判断其安培力方向，从而确定运动方向．4．转换研究对象法因为电流之间、电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后用牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向．如图31所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况(从上往下看)( )图31A．顺时针方向转动，同时下降B．顺时针方向转动，同时上升C．逆时针方向转动，同时下降D．逆时针方向转动，同时上升【解析】特殊位置法：作出通电瞬间直导线所在处的磁场分布如图甲所示，由左手定则得N极正上方导线受到的安培力垂直纸面向外，S极正上方导线受到的安培力垂直纸面向里．可见从上往下看，导线在两安培力作用下按逆时针转动．当转动到导线与纸面垂直时，如图乙所示，导线受到的安培力方向竖直向下，导线继续向下运动，故导线在安培力作用下逆时针转动(从上往下看)，同时下降．甲 乙【答案】 C1.若v ∥B 2．若v ⊥B ，带电粒子在垂直于磁场的平面内以v 做匀速圆周运动．(1)向心力由洛伦兹力提供：qvB ＝m v 2R.(2)轨道半径公式：R ＝mvBq. (3)周期公式：T ＝2πR v ＝2πmqB.频率：f ＝1T ＝qB2πm .角速度：ω＝v R ＝qBm. (4)动能公式：E k ＝12mv 2＝ BqR22m.如图32中MN 表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B ，一带电粒子从平板上的狭缝O 处以垂直于平板的初速度v 射入磁场区域，最后到达平板的P 点．已知B 、v 以及P 到O 的距离l ，不计重力，求此粒子的电荷q 与质量m 之比．图32【解析】 粒子初速度v 垂直于磁场，粒子在磁场中受洛伦兹力而做匀速圆周运动，设其半径为R ，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律，有qvB ＝m v 2R.①因粒子经O 点时的速度垂直于OP ，故OP 是直径，l ＝2R .②由此得q m ＝2v Bl.③【答案】 2v /Bl章末综合测评(三) 打开电磁学的大门(分值：100分 时间：60分钟)一、选择题(本题共8个小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分．)1．发电机和电动机的发明使人类步入电气化时代．其中电动机依据的物理原理是( ) A ．磁场对电流的作用 B ．磁铁间的相互作用 C ．惯性定律D ．万有引力定律【解析】 电动机依据的物理原理是磁场对电流的作用． 【答案】 A2．关于洛伦兹力的特点下列说法正确的是( ) A ．洛伦兹力既垂直磁场方向又垂直电荷运动方向B ．洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力，静止的电荷不会受到洛伦兹力C ．当电荷运动方向和磁场方向相同或相反的时候，电荷不受洛伦兹力D ．只要电荷放在磁场中，就一定受到洛伦兹力【解析】 静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力，当电荷运动方向与磁场方向平行时，也不受洛伦兹力，故只有D 错误．【答案】 ABC3．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将( )A ．竖直向下沿直线射向地面B ．相对于预定地点，稍向东偏转C ．相对于预定地点，稍向西偏转D ．相对于预定地点，稍向北偏转【解析】 地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核，带正电．根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东．【答案】 B4．如图所示的四个实验现象中，不能表明电流能产生磁场的是( )甲 乙 丙 丁A ．图甲中，导线通电后磁针发生偏转B ．图乙中，通电导线在磁场中受到力的作用C ．图丙中，当电流方向相同时，导线相互靠近D ．图丁中，当电流方向相反时，导线相互远离【解析】 图甲中导线通电后小磁针发生偏转是导线中电流产生的磁场所至，图丙、图丁中两通电导线间的相互作用，也是一导线电流形成的磁场对另一通电导线产生作用所至，图乙是通电导线在永磁体的磁场中受安培力作用产生偏离，故选B.【答案】 B5．关于回旋加速器，下列说法正确的是( )A ．回旋加速器是利用磁场对运动电荷的作用使带电粒子的速度增大的B ．回旋加速器使粒子获得的最大动能与加速电压成正比C ．回旋加速器是通过多次电场加速使带电粒子获得高能量的D ．带电粒子在回旋加速器中不断被加速，因而它做圆周运动一周所用的时间越来越短 【解析】 回旋加速器是利用电场加速，磁场偏转的，粒子在磁场中运动的时间与运动速度的大小无关，由R ＝mv m Bq 得v m ＝BqR m 所以 E km ＝12mv 2m ＝B 2q 2R22m，即粒子获得的最大动能与加速电压无关，故只有C 正确．【答案】 C6．如图1所示，水平桌面上放一根条形磁铁，磁铁正中央上方吊着跟磁铁垂直的导线，当导线中通入指向纸内的电流时( )图1A ．悬线上的拉力将变大B ．悬线上的拉力将不变C ．磁铁对水平桌面的压力将变大D ．磁铁对水平桌面的压力将不变【解析】如图所示，画出一条通过导线所在处的磁感线，磁场方向水平向左，由左手定则知，导线受安培力方向竖直向上，所以悬线的拉力将变小，A、B均错；根据牛顿第三定律可知，通电导线对磁铁的作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大，C对D错．【答案】 C7．如图2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，此时是线上有拉力．为了使拉力等于零，可以( )图2A．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【解析】由左手定则可知棒MN所受安培力方向竖直向上，此时线上有拉力说明安培力大小小于棒的重力，要使拉力等于零，必须保持安培力的方向不变，增大安培力的大小，所以只有C可能．【答案】 C8．一长方形金属块放在匀强磁场中，将金属块通以电流，磁场方向和电流方向如图3所示，则在金属块两表面M、N上 ( )图3A．M集聚了电子B．M集聚了正电荷C．N集聚了电子D．N集聚了正电荷【解析】在金属中自由电子的定向移动形成电流，所以图中的电流可以看成是相反方向运动的电子流，由左手定则可知电子受洛伦兹力向上，所以M面上聚集了电子．【答案】AD二、非选择题(本题共4个小题，共52分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分．有数值计算的题，答案中应明确写出数值和单位．)9．(10分)通电直导线A 与圆形通电导线环B 固定放置在同一水平面上，通有如图4所示的电流时，通电直导线A 受到水平向________的安培力作用．当A 、B 中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A 所受到的安培力方向水平向________．图4【解析】 由图可知，直导线A 位于导线环B 产生的垂直向里的磁场中，根据左手定则，可判断导线A 受到的安培力方向向右．当A 、B 中的电流方向改变时，A 导线处于导线B 产生的垂直向外的磁场中，同时导线A 的电流方向改变，依据左手定则可以判定，A 受安培力仍水平向右．【答案】 右 右10．(10分)如图5所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝0.5 T ，方向图5垂直纸面向外，在纸面内放置长L ＝0.5 m 的直导线ab ，当通以I ＝2 A 的电流(b →a )时，导线受到的安培力大小为__________，方向为________．【解析】 由安培力F ＝BIL 得：F ＝0.5×2×0.5 N＝0.5 N ；再由左手定则可确定方向是垂直导线ab 、磁场方向向右．【答案】 0.5 N 垂直导线和磁场方向向右11．(16分)一初速度为v 的带电粒子，垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，已知带电粒子的质量是m ，电量是q ，求带电粒子所受的洛伦兹力和轨道半径的大小．【解析】 因为B 与v 垂直，所以带电粒子所受的洛伦兹力F ＝qvB由洛伦兹力提供向心力，则qvB ＝m v 2r所以r ＝mvqB. 【答案】 见解析12．(16分)电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图6所示.1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到10 km/s 的电磁炮(常规炮弹的速度约为2 km/s)，若轨道宽2 m ，长为100 m ，通过的电流为10 A ，试问轨道间所加匀强磁场的磁感应强度是多大？(轨道摩擦不计)图6【解析】 由于弹体做匀加速直线运动，由运动学公式v 2＝2as得a ＝v 22s ＝ 104 22×100m/s 2＝5×105 m/s 2由牛顿第二定律得F 安＝ma得F 安＝2.2×10－3×5×105N ＝1.1×103N 由安培力公式F 安＝BIl得B ＝F 安Il ＝1.1×10310×2T ＝55 T.【答案】 55 T。
【课堂新坐标】(教师用书)高中物理 第3章 第1节 磁场中的通电导线课后知能检测 鲁科版选修1-1
【课堂新坐标】（教师用书）2014-2015学年高中物理第3章第1节磁场中的通电导线课后知能检测鲁科版选修1-11．关于磁感应强度，下列说法中正确的是( )A．由B＝FIl可知，B与F成正比，与Il成反比B．由B＝FIl可知，一小段通电导线在某处不受磁场力，则说明该处一定无磁场C．通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强D．磁感应强度的方向就是小磁针北极受力的方向【解析】磁场中某点的磁感应强度B是客现存在的，与是否放通电导线，通电导线受力的大小无关，所以选项A、C均错．当电流方向与磁场方向平行时，磁场对电流无作用力，但磁场却存在，所以选项B错．磁感应强度的方向就是小磁针静止时N极的指向，而不是通电导线的受力方向．【答案】 D2．在如图中，标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是( )【解析】由左手定则判断可知C正确．【答案】 C3．一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( )【解析】A图中导线不受力，故它不会弯曲，A错．B图中导线受到垂直纸面向里的安培力，它不会向右弯曲，B错．C中导线受到水平向右的安培力，导线不会向左弯曲，C 错．D中导线受到水平向右的安培力，故它向右弯曲，D对．【答案】 D4．如图3－1－9所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用F N表示磁铁对桌面的压力，用F 表示桌面对磁铁的摩擦力，导线中通电后与通电前相比较( )图3－1－9A．F N减小，F＝0 B．F N减小，F≠0C．F N增大，F＝0 D．F N增大，F≠0【解析】如右图所示，画出一条通过电流I处的磁感线，电流I处的磁场方向水平向左．由左手定则知电流I受安培力方向竖直向上，根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大．由于磁铁没有相对于桌面的运动趋势，故桌面对磁铁无摩擦力作用．【答案】 C5．关于磁电式电流计，下列说法正确的是( )A．电流计的工作原理是安培力对通电线框的转动作用B．电流计的工作原理是安培力对通电线框的加速作用C．电流计指针偏转的角度与所通电流的大小成正比D．电流计指针偏转的角度与所通电流的大小成反比【解析】电流计的工作原理是通电线圈在磁场中受到安培力的作用，并产生转动．电流越大，线框受到的安培力越大，指针偏转角度越大，故A、C正确，B、D不正确．【答案】AC6．通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，ab与MN平行，电流方向如图3－1－10所示．关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是( )图3－1－10A．线框有两条边所受的安培力方向相同B．线框有两条边所受的安培力大小相同C．线框所受安培力的合力朝左D．cd边不受安培力的作用【解析】先判定导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里如图所示，且离导线MN越近，磁场越强；越远，磁场越弱，由此可判定bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反，ab边所受安培力比cd边大，即F ab>F cd，方向相反，由此可判定线框所受安培力的合力向左．故B、C选项正确．【答案】BC7．关于磁场对通电直导线的作用力，下列说法中正确的是( )A．通电直导线跟磁场方向平行时作用力最小，等于零B．通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大C．作用力的方向既垂直磁场方向，又垂直电流方向D．通电直导线跟磁场方向不垂直时没有作用力【解析】磁场对通电直导线的作用力的方向既垂直磁场方向，又垂直电流方向，故C 对；当I∥B时，F安＝0，此时最小，故A对；当I⊥B时，F安＝BIl，此时最大，故B对；当I与B不垂直时，0≤F安<BIl，故D错．【答案】ABC8．如图3－1－11所示，一导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，并与金属导轨组成闭合回路．当回路中通有电流时，导体棒受到安培力作用．要使安培力增大，可采用的方法有( )图3－1－11A．增大磁感应强度B．减小磁感应强度C．增大电流D．减小电流【解析】由F＝BIL sin θ知，安培力大小与磁感应强度B、电流I和导体与磁场方向的夹角θ有关，且随B、I的增大而增大．【答案】AC9．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3－1－12所示．过c点的导线所受安培力的方向( )图3－1－12A．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【解析】根据同向电流相互吸引知，c处电流受a、b电流的安培力分别沿ca和cb 方向，这两个力大小相等，故c处导线受这两个安培力的合力向左与ab垂直．【答案】 C10．节日里，大街小巷，彩灯闪烁，很是好看．某校学生王亮学习了安培力后，与兴趣小组成员制作了彩灯闪烁装置．把一根柔软的螺旋弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面接触，并使它与小彩灯泡、电池、开关、导线组成如图3－1－13所示电路．闭合开关后，彩灯不停地闪烁起来．请你分析一下彩灯的闪烁原理．图3－1－13【解析】 闭合开关后，弹簧通电彩灯亮，弹簧可看作多个同向电流圆线圈，每个圆线圈受其他线圈的安培力，相互吸引而纵向收缩、变短，下端离开水银面而断电，彩灯不亮．安培力消失，在重力作用下，弹簧下端又接触水银面通电，彩灯再亮，弹簧再收缩，如此反复下去．彩灯就能不停地闪烁起来．【答案】 见解析11．在磁感应强度是4.0×10－2T 的匀强磁场里，有一条与磁场方向垂直，长8 cm 的通电导线ab (如图3－1－14所示)，通电导线ab 所受的安培力是1.0×10－2 N ，方向垂直纸面指向外，求导线中电流的大小和方向．图3－1－14【解析】 根据左手定则，可以判断导线中的电流的方向由b 指向a .利用安培力的计算公式可得：I ＝F Bl ＝ 1.0×10－24.0×10－2×8×10－2A≈3.1 A. 【答案】 I ≈3.1 A 方向由b 指向a12．在赤道上，地磁场可看成是沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度的大小是0.50×10－4T.如果赤道上有一根沿东西方向的直导线，长为100 m ，载有从东向西的电流50 A ，地磁场对这根导线的作用力有多大？方向如何？【解析】 因电流和磁场方向垂直，所以F ＝BIL＝0.50×10－4×50×100 N＝0.25 N由左手定则知安培力方向向下．【答案】 0.25 N 方向向下。
课堂新坐标高中物理第3章打开电磁学的大门第1节磁场中的通电导线课件鲁科版选修1101241151
第三十三页，共37页。
【解析】 由左手定则知 A 项对，由公式 F＝BIL 可知 C 项正确． 【答案】 AC
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3．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则 此导线( )
第二十三页，共37页。
如图 3-1-5 所示，在水平向右的匀强磁场中，放有矩形线框 abcd，线 框可绕其中心轴线自由转动，若线框中通入图中所示电流．试判断此时线框的转 动方向．(从上向下看)
图 3-1-5
第二十四页，共37页。
【解析】 根据左手定则，让磁感线穿入手心，四指指向电流方向．则大拇 指所指的方向即通电导线所受安培力方向．由此可判断此时：ab 边受安培力方向 垂直纸面向里，dc 边受安培力方向垂直纸面向外，而 ad 边和 bc 边此时不受安培 力作用，因此线框 ab 边向里转，cd 边向外转，即从上向下看线框顺时针转动．
2．当磁场方向、电流方向、安培力方向两两垂直时，只要已知其中任意两个 方向，就可以判断第三者的方向．
3．当不能确定磁场方向和电流方向垂直时，若已知磁场方向(或电流方向)与 安培力的方向，电流方向(或磁场方向)不唯一．
第十二页，共37页。
安培定则反映的是电流方向与它产生的磁场方向之间的关系，而左手定则反 映的是电流方向、磁场方向和安培力方向三者之间的关系，注意区分．
图 3-1-8
第三十六页，共37页。
【解析】 要使悬线张力为零，AB 导线受到的磁场力必须向上，由左手定则
可判断电流的方向是 A→B.
设悬线张力刚好为零，由二力平衡得 BIL＝mg
所以 I＝mBLg.
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磁场中的通电导线
(建议用时：45分钟)
1．关于磁感应强度，下列说法中正确的是( )
【导学号：31870022】A．由B＝可知，B与F成正比，与Il成反比
B．由B＝可知，一小段通电导线在某处不受磁场力，则说明该处一定无磁场
C．通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强
D．磁感应强度的方向就是小磁针北极受力的方向
【解析】 磁场中某点的磁感应强度B是客现存在的，与是否放通电导线，通电导线受力的大小无关，所以选项A、C均错．当电流方向与磁场方向平行时，磁场对电流无作用力，但磁场却存在，所以选项B 错．磁感应强度的方向就是小磁针静止时N极的指向，而不是通电导线的受力方向．
【答案】 D
2．在如图中，标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是( )
【解析】 由左手定则判断可知C正确．
【答案】 C
3．各地地磁场磁感应强度(水平分量)B x有所不同，可以在相关手册上查到．下表给出我国几个城市的B x值.
地名北京广州上海武汉
B x/10－4
0.2890.3750.3330.343
T
现将同一根通电直导线分别在以上四地竖直放置，则使导线受磁场力最大的是( )
A．北京 B．广州
C．上海 D．武汉
【解析】 由安培力公式F＝BIL可知，同一根通电直导线竖直放置时，地磁场磁感应强度水平分量B x越大，导线所受安培力越大，故导线在广州所受磁场力最大，B正确．
【答案】 B
4．如图319所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用F N表示磁铁对桌面的压力，用F表示桌面对磁铁的摩擦力，导线中通
电后与通电前相比较( )
图319
A．F N减小，F＝0 B．F N减小，F≠0
C．F N增大，F＝0 D．F N增大，F≠0
【解析】 如图所示，画出一条通过电流I处的磁感线，电流I处的磁场方向水平向左．由左手定则知电流I受安培力方向竖直向上，根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大．由于磁铁没有相对于桌面的运动趋势，故桌面对磁铁无摩擦力作用．
【答案】 C
5．关于磁电式电流计，下列说法正确的是( )
A．电流计的工作原理是安培力对通电线框的转动作用
B．电流计的工作原理是安培力对通电线框的加速作用
C．电流计指针偏转的角度与所通电流的大小成正比
D．电流计指针偏转的角度与所通电流的大小成反比
【解析】 电流计的工作原理是通电线圈在磁场中受到安培力的作用，并产生转动．电流越大，线框受到的安培力越大，指针偏转角度越大，故A、C正确，B、D不正确．
【答案】 AC
6．通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，ab 与MN平行，电流方向如图3110所示．关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是( )
图3110
A．线框有两条边所受的安培力方向相同
B．线框有两条边所受的安培力大小相同
C．线框所受安培力的合力朝左
D．cd边不受安培力的作用
【解析】 先判定导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里如图所示，且离导线MN越近，磁场越强；越远，磁场越弱，由此可判定bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反，ab边所受安培力比cd边大，即F ab>F cd，方向相反，由此可判定线框所受安培力的合力向左．故B、
C选项正确．
【答案】 BC
7．有一小段通电导线，长为1 cm，电流为5 A，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
【解析】 如果通电导线是垂直磁场方向放置的，此时所受磁场力
最大，F＝0.1 N，则该点磁感应强度为B＝＝ T＝2 T
如果通电导线不是垂直磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直放置时受的力，垂直放置时受力将大于0.1 N，由定义式可知，B将大于2 T．应选C.
【答案】 C
8．如图3111所示，一导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，并与金属导轨组成闭合回路．当回路中通有电流时，导体棒受到安培力作用．要使安培力增大，可采用的方法有( )
图3111
A．增大磁感应强度
B．减小磁感应强度
C．增大电流
D．减小电流
【解析】 由F＝BIL sin θ知，安培力大小与磁感应强度B、电流I和导体与磁场方向的夹角θ有关，且随B、I的增大而增大．
【答案】 AC
9．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3112所示．过c点的导线所受安培力的方向( )
图3112
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
【解析】 根据同向电流相互吸引知，c处电流受a、b电流的安培力分别沿ca和cb方向，这两个力大小相等，故c处导线受这两个安培力的合力向左与ab垂直．
【答案】 C
10．节日里，大街小巷，彩灯闪烁，很是好看．某校学生王亮学习了安培力后，与兴趣小组成员制作了彩灯闪烁装置．把一根柔软的螺旋弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面接触，并使它与小彩灯泡、电池、开关、导线组成如图3113所示电路．闭合开关后，彩灯不停地闪烁起来．请你分析一下彩灯的闪烁原理．
图3113
【解析】 闭合开关后，弹簧通电彩灯亮，弹簧可看作多个同向电流圆线圈，每个圆线圈受其他线圈的安培力，相互吸引而纵向收缩、变短，下端离开水银面而断电，彩灯不亮．安培力消失，在重力作用下，弹簧下端又接触水银面通电，彩灯再亮，弹簧再收缩，如此反复下去．彩灯就能不停地闪烁起来．
【答案】 见解析
11．在磁感应强度是4.0×10－2T的匀强磁场里，有一条与磁场方向垂直，长8 cm的通电导线ab(如图3114所示)，通电导线ab所受的安培力
是1.0×10－2 N，方向垂直纸面指向外，求导线中电流的大小和方向．
图3114
【解析】 根据左手定则，可以判断导线中的电流的方向由b指
向a.
利用安培力的计算公式可得：
I＝＝ A≈3.1 A.
【答案】 I≈3.1 A 方向由b指向a
12．在赤道上，地磁场可看成是沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度的大小是0.50×10－4T.如果赤道上有一根沿东西方向的直导线，长为100 m，载有从东向西的电流50 A，地磁场对这根导线的作用力有多大？方向如何？
【解析】 因电流和磁场方向垂直，所以F＝BIL
＝0.50×10－4×50×100 N
＝0.25 N
由左手定则知安培力方向向下．【答案】 0.25 N 方向向下。