第3章3 安培定则的应用技巧—2020-2021 高中物理选修3-1学案
高中物理选修3-1学案：2.1 电源和电流
第1节电源和电流学习目标核心提炼1.了解电流的形成条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。
2个概念——电源、电流2个公式——I＝qt、I＝nqs v 3个速率——电荷的定向移动速率电场的传导速率电荷的热运动速率2.理解电流的定义，知道电流的单位、方向规定，会用公式q＝It分析相关问题。
3.从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。
一、电源1.电荷的移动与电流的形成如图1所示，A、B分别带正、负电荷，如果在它们之间连接一条导线R，导线R 中自由电子会在静电力的作用下定向移动，电子移动方向为B→A(选填“A→B”或“B→A”)，导线中瞬间电流方向为A→B(选填“A→B”或“B→A”)，此种情况下，导线R中的电流只是瞬时的。
图12.电源(1)定义：把电子从正极搬运到负极的装置。
(2)作用：①维持电路两端有一定的电势差。
②使电路中保持持续的电流。
二、恒定电流1.恒定电场(1)定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场称为恒定电场。
(2)形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
(3)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化。
2.恒定电流(1)定义：把大小、方向都不随时间变化的电流，称为恒定电流。
(2)表达式：I＝q t。
(3)物理意义：表示电流强弱程度。
(4)单位：国际单位制中的单位是安培，简称安，符号是A。
常用的单位还有：毫安(mA)、微安(μA)。
1 A＝103 mA＝106 μA。
(5)方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
思考判断1.静电场中的电势、电势差与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用。
(√)2.电流既有大小，又有方向，是矢量。
(×)3.电流的方向与电荷定向移动的方向相同。
(×)4.恒定电流的大小、方向均不变。
(√)5.由于I＝qt，所以说I正比于q，反比于t。
(×)对电流的理解[要点归纳]1.电流的形成电荷的定向移动形成电流。
第3章4 安培定则与左手定则的比较—2020-2021 高中物理选修3-1学案
答案：(1)安培力方向竖直向下 F＝0.6 N (2)m＝0.1 kg 解析：金属棒通电后，闭合回路电流 I＝UR＝122ΩV＝6 A，导体棒受到安培力 F＝BIL＝0.6 N。根据左手定则可判断金属棒受到安培力方向竖直向下，开关闭合前 2×k×0.5×10－2 ＝ mg，开关闭合后 2×k×(0.5＋0.3)×10－2 ＝mg＋F，解得 m＝0.1 kg。
答案：L((MI1＋v22－m)Ia2vv2212) 解析：设运动中受总阻力 Ff＝kv2，炮弹与金属架在磁场力和阻力合力作用下加速，根 据牛顿第二定律，获得 v1 速度时，有：BI1L－kv21＝(M＋m)a，当炮弹速度最大时，有：BI2L ＝kv22 解得垂直轨道的磁感强度为：B＝L((MI1＋v22－m)Ia2vv2212)。
安培定则与左手定则的比较
安培定则(右手螺旋定则)
左手定则
应用
判断电流的磁场方向
判断电流在磁场中的受 力方向
具体 情况
直线电流
环形电流或通电螺线管
电流在磁场中
四指弯曲的方向指向电 磁感线穿过手掌心，四
内容 条件 大拇指指向电流的方向
流的环绕方向
指指向电流方向
四指弯曲方向表示磁感 大拇指指向轴线上的磁 大拇指指向电流受到的
支点和底端分别与电源的正极和磁铁都接触良好但不固定，这样整个线框就可以绕电池旋转
起来。下列判断正确的是( C )
A．线框能旋转起来，是因为电场力 B．俯视观察，线框沿逆时针方向旋转 C．电池输出的电功率大于线框旋转的机械功率 D．导线框将上下振动 解析：线框能旋转起来，是因为通电导线在磁场中受到安培力的缘故，选项 A 错误； 磁体的上面为 N 极，产生斜向上的辐射状的磁感线，导线的右半部分有向下的电流，根据 左手定则可知受到向外的磁场力，同理左半部分受到向里的磁场力，可知俯视观察，线框沿 顺时针方向旋转，选项 BD 错误；电池输出的电功率一部分要转化成线框的热功率，则电池 的输出功率大于线框旋转的机械功率，选项 C 正确。 3．(2019·重庆一中高二上学期期末)如图，一长为 10 cm 的金属棒 ab 用两个完全相同的 弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为 1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧 上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为 12 V 的电池相连，电路总电 阻为 2 Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为 0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹 簧的伸长量与开关断开时相比均改变了 0.3 cm。重力加速度大小取 10 m/s2。 (1)判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向及大小； (2)求出金属棒的质量。
2020_2021学年高中物理第三章磁场5运动电荷在磁场中受到的力课件新人教版选修3_1
Wf′=
1 2
mv′2-0,Wf′>Wf,所以v′<v。故B正确,A、C、D错误。
【素养训练】
1.带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场,恰做匀速直线运动,如图所示,若油滴
质量为m,磁感应强度为B,则下述说法正确的是 ( )
A.油滴必带正电荷,电荷量为 mg
B.油滴必带正电荷,比荷 q vq0B
m
C.油滴必带负电荷,电荷量为
(1)来自太阳高能带电粒子在地磁场中受到什么力的作用? 提示:洛伦兹力 (2)极光为什么常出现于高纬度地区? 提示:由于带电粒子在地磁场中受到洛伦兹力的作用,这些高能粒子转向极区,所 以极光常见于高纬度地区。
【典例示范】 【典例】一质子在匀强磁场中运动,不考虑其他场力(重力)作用,下列说法正确 的是 ( ) A.可能做类平抛运动 B.一定做匀变速直线运动 C.可能做匀速直线运动 D.只能做匀速圆周运动
【拓展例题】考查内容:洛伦兹力作用下的力学综合 【典例】如图所示,质量m=1.0×10-4 kg的小球放在绝缘的水平面上,小球带电 荷量q=2.0×10-4 C,小球与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,外加水平向右的匀强 电场E=5 V/m,垂直纸面向外的匀强磁场B=2 T,小球从静止开始运动。(取g= 10 m/s2)求: (1)小球具有最大加速度的值为多少? (2)小球的最大速度为多少?
2
3.初速度为v0的电子,沿平行于通电长直导线的方向射出,直导线中电流方向与
电子初始运动方向如图,则
()
A.电子将向左偏转,速率不变
B.电子将向左偏转,速率改变
C.电子将向右偏转,速率不变
D.电子将向右偏转,速率改变
【解析】选C。由安培定则可知导体右侧磁场方向垂直于纸面向里,然后根据左
人教版高中物理选修3-1通电导线在磁场中受到的力(学案)
通电导线在磁场中受到的力学案【学习目标】1、认识安培力。
2、会判断安培力的方向。
3、会计算匀强磁场中的安培力。
4、会判断通电导线在磁场中的运动情况。
5、了解磁电式电流表的基本原理。
【学习重点和难点】1、安培力方向的判断。
2、通电导线在磁场中的运动情况的判断。
【自主学习】一、安培力的方向1．安培力：通电导线在中受的力．2．决定安培力方向的因素：(1) 方向；(2) 方向．3．左手定则：如右图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且拇指与手掌在同一平面内．让磁感线从进入并使四指指向，这时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．4．安培力的特点与电流方向、磁感应强度的方向都，即安培力F 于B和I决定的平面．二、安培力的大小1．当长为L的导线，垂直于磁场B放置，通过的电流为I时，F＝，此时电流受力最大．2．当磁感应强度B的方向与通电导线时，导线受力为零．3．当磁感应强度B的方向与通电导线方向成θ角时，F＝ .这是一般情况下安培力的表达式．其中B sinθ是B垂直于电流方向的分量．三、磁电式电流表1．基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的2．工作原理：如右图所示，磁场的方向总沿着均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是的，保证B的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈平面，当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就，螺旋弹簧的形变也就，I与指针偏角θ成正比，表盘刻度(选填“均匀”、“不均匀”)．所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小．3．优、缺点：优点是高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱.【合作探究】为什么平行导线间同向电流相互吸引，反向电流相互排斥？“安培定则(右手螺旋定则)”和“左手定则”有何区别和联系？磁电式电流表线圈处的磁场为何是辐射状的？【精讲点拨】1．判定安培力的方向应注意的问题在解决有关磁场对电流的作用问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力方向时要注意以下几点：(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．所以判断时要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)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，而是斜穿过手心．(3)在具体判断安培力的方向时．初学者由于受到静电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，应该把静电力和安培力进行比较，搞清力的方向与场的方向的关系及区别．例、下图表示放在匀强磁场里的通电直导线，直导线与磁场方向垂直，图中分别标出了电流、磁感应强度和安培力这三个量中的两个的方向，试标出第三个量的方向．(注：一般用“⊗”表示电流垂直纸面向里，用“⊙”表示电流垂直纸面向外．)2．安培力大小的计算计算安培力大小时，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.弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如下图所示)；相应的电流沿L 由始端流向末端．(2)当磁场和电流成θ角时，如下图所示．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．F ＝B ⊥IL ＝BIL sin θ，即F ＝BIL sin θ.(3)安培力公式一般用于匀强磁场，或通电导线所处区域的B 的大小和方向处处相同．如果导线各部分所处的位置B 的大小、方向不相同，应将导体分成若干段，使每段导线所处的范围B 的大小和方向近似相同，求出各段导线受的磁场力，然后再求合力．3．通电导线在安培力作用下运动情况的判断方法（1）基本方法：首先确定导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况，再根据力和运动的关系确定导线的的运动情况。
【高中物理】高中物理(人教版)选修3-1同步教师用书：-第3章-3-几种常见的磁场
3 几种常见的磁场学习目标知识脉络1.知道磁现象的电本质，了解安培分子电流假说．2．知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布．(重点)3．会用安培定则判断电流的磁场方向．(难点)4．知道匀强磁场、磁通量的概念．(重点)磁感线安培定则[先填空]1．磁感线(1)定义：用来形象描述磁场的强弱及方向的曲线．(2)特点：①磁感线的疏密表示磁场的强弱．②磁感线上某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向．2．安培定则(1)直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向，如图3-3-1甲所示．图3-3-1(2)环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向，如图3-3-1乙所示．(3)通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，或拇指指向螺线管的N极，如图3-3-1丙所示．3．安培分子电流假说(1)内容：安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流，即分子电流．分子电流使每个物质微粒都成为小磁体，它的两侧相当于两个磁极．(2)意义：能够解释磁化以及退磁现象，解释磁现象的电本质．(3)磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的．[再判断]1．通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆环．(√)2．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的．(×)3．磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．(√)4．除永久性磁铁外，一切磁场都是由运动电荷产生的．(×)5．一般的物体不显磁性是因为物体内的分子电流取向杂乱无章．(√)[后思考]1．有同学认为磁感线总是从磁体北极指向南极，你认为对吗？【提示】不对，在磁体外部磁感线从磁体北极指向南极，而在磁体内部，磁感线是从南极指向北极．2．怎样可以使磁铁的磁性减弱或失去磁性？【提示】高温或猛烈的撞击可以使分子电流取向变得杂乱无章，从而失去磁性．[合作探讨]如图3-3-2所示，螺线管内部小磁针静止时N极指向右方．图3-3-2探讨1：螺线管内部磁场沿什么方向？螺线管c、d端，哪端为N极？【提示】由c指向d.d端为N极．探讨2：小磁针放在螺线管上方e处，静止时N极指向什么方向？【提示】向左．探讨3：电源的a、b端，哪端为正极？【提示】a端．[核心点击]1．磁感线的特点(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在．(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱．(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极．(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．(5)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向．2．磁感线与电场线的比较两种线磁感线电场线相似点引入目的形象描述场而引人的遐想线,实际不存疏密场的强弱切线方向场的方向相交不能相交(电场中无电荷空间不相交)不同点闭合曲线不闭合，起始于正电荷，终止于负电荷3.常见永磁体的磁场图3-3-34．三种常见的电流的磁场安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极(1)磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性；当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向变得大致相同时，两端显示较强的磁性作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了，即磁化的实质是分子电流由无序变为有序．(2)磁体的消磁：磁体受到高温或猛烈撞击状况时，即在激烈的热运动或机械运动影响下，分子电流的取向又会变得杂乱无章，使得磁体磁性消失．1．如图3-3-4所示，表示蹄形磁铁周围的磁感线，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是()图3-3-4A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a>B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a<B bC．蹄形磁铁的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，终止于蹄形磁铁的S极D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零【解析】由题图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以B a<B b，故A错，B对；磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，故C错；在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在，故D错．【答案】 B2．为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是()【解析】地磁场是从地球的南极附近出来，进入地球的北极附近，除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量，由安培定则，环形电流外部磁场方向向北、可知，B正确．A图地表上空磁场方向向南，A错误．C、D在地表上空产生的磁场方向是东西方向，C，D错误．故选B.【答案】 B安培定则记忆口诀“直对直，弯对弯”．即在应用安培定则时，四指始终弯曲，拇指始终伸直，当是直线电流时，拇指指向电流方向，四指指向磁场方向；当是环形电流时，四指弯曲指向电流方向，拇指指向磁场方向．匀强磁场和磁通量[先填空]1．匀强磁场(1)定义：强弱、方向处处相同的磁场．(2)磁感线特点：疏密均匀的平行直线．2．磁通量(1)定义：匀强磁场中磁感应强度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：国际单位制是韦伯，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝1_T·m2.(4)引申：B＝ΦS，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度B又叫磁通密度．[再判断]1．在匀强磁场中面积越大，磁通量一定越大．(×)2．磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量．(√)3．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量．(×)4．将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等．(×) [后思考]若通过某面积的磁通量等于零，则该处一定无磁场，你认为对吗？【提示】不对．磁通量除与磁感应强度、面积有关外，还与环面和磁场夹角有关，当环面与磁场平行时，磁通量为零，但仍能存在磁场．[合作探讨]如图3-3-5所示，匀强磁场B0竖直向下，且与平面BCFE垂直，已知平面BCFE的面积为S.图3-3-5探讨1：平面BCFE的磁通量是多大？【提示】B0S.探讨2：平面ABCD的磁通量是多大？【提示】B0S.探讨3：平面AEFD的磁通量是多大？【提示】0.[核心点击]1．磁通量的物理意义：表示磁场中穿过某一平面的磁感线条数，且为穿过的磁感线的净条数．2．磁通量的计算(1)匀强磁场，磁感线与平面垂直时：Φ＝BS.(2)匀强磁场，磁感线与平面不垂直时：Φ＝BS sin θ，公式中的θ是平面与磁感线的夹角，S sin θ是平面在垂直于磁感线方向的投影面积．3．磁通量的正、负值含义(1)磁通量是标量，但有正、负．若规定磁感线从某平面穿入时，磁通量为正值，则磁感线从该平面穿出时即为负值．(2)若某一平面有正反两个方向的磁感线穿过，穿过正向的磁通量为Φ1，反向的磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2.4．磁通量与磁感应强度的关系(1)磁感应强度的另一种定义：由Φ＝BS得B＝ΦS，此为磁感应强度的另一定义式，表示穿过垂直于磁场方向的单位面积的磁感线条数，所以B又叫作磁通密度．(2)磁感应强度的另一个单位：由B＝ΦS得磁感应强度的另一个单位是Wbm2，且1 T＝1 Wbm2＝1NA·m.3．如图3-3-6所示，在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环，设通过线圈A、B的磁通量为ΦA、ΦB，则()【导学号：34522039】图3-3-6A．ΦA＝ΦBB．ΦA<ΦBC．ΦA>ΦBD．无法判断【解析】在条形磁铁的周围，磁感线是从N极出发，经外空间磁场由S 极进入磁铁内部．在磁铁内部的磁感线从S极指向N极，又因磁感线是闭合的平滑曲线，所以条形磁铁内外磁感线条数一样多，从下向上穿过A、B环的磁感线条数一样多，而从上向下穿过A环的磁感线多于B环，则从下向上穿过A环的净磁感线条数小于B环，所以通过B环的磁通量大于通过A环的磁通量．【答案】 B4．如图3-3-7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？图3-3-7若从初始位置转过180°角，则穿过线框平面的磁通量变化为多少？【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上面向下看的俯视图，如图所示．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.即磁通量变化了2BS.【答案】BS 12BS02BS求ΔΦ的三种方法导致磁通量变化的原因不同，求解磁通量变化量的方法也有差异，常见以下三种情景：(1)磁感应强度B不变，由于有效面积S发生变化导致磁通量变化，这种情况的ΔΦ利用BΔS求解．(2)面积S不变，由于磁感应强度B发生变化导致磁通量变化，这种情况的ΔΦ利用ΔBS求解．(3)磁感应强度B和有效面积S均发生变化，这种情况的ΔΦ＝B2S2－B1S1，不能用ΔB·ΔS求解磁通量变化量．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。
2020--2021学年人教版高二物理选修3—1第3章 磁场附答案
2020--2021人教物理选修3—1第3章磁场附答案人教选修3—1第三章磁场1、磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是()A．磁体的吸铁性B．磁极间的相互作用规律C．电荷间的相互作用规律D．磁场对电流的作用原理2、如图所示，两条通电直导线平行放置，长度为l1的导线中电流为I1，长度为l2的导线中电流为I2，l2所受l1的磁场力大小为F2，且由l1产生的磁场的磁感应强度方向在l2处垂直于纸面向外，其大小为()A．B＝F2I2l2B．B＝F2I1l1C．B＝F2I2l1D．B＝F2I1l23、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∶1 B．1∶2C．1∶4 D．4∶14、(双选)如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线(电流方向如图中箭头方向)，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是()A B C D5、如图为电视机显像管的偏转线圈示意图，线圈中心O处的黑点表示电子枪射出的电子，它的方向垂直纸面向外，当偏转线圈中的电流方向如图所示时，电子束应()A．向左偏转B．向上偏转C．向下偏转D．不偏转6、(双选)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。
设D形盒半径为R，若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f，则下列说法正确的是()A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfRB．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子7、如图所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的正电荷(重力忽略不计)以速度v沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了θ角。
2022-2021学年高二物理粤教版选修3-1 第三章 第3讲 探究安培力 学案
第3讲探究安培力[目标定位] 1.知道安培力的概念，会用左手定则推断安培力的方向，会用公式F＝BIL计算安培力的大小.2.理解磁感应强度的定义，把握磁感应强度的方向.3.知道匀强磁场以及匀强磁场的磁感线分布特点.4.知道磁通量的概念，会依据公式Φ＝BS计算磁通量.一、安培力1.磁场对电流的作用力称为安培力.2.安培力的方向通电直导线所受安培力可以用左手定则来推断：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.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，通电导线所受安培力F跟电流I和导线长度L的乘积的比值叫做磁感应强度.(2)公式：B＝FIL.(3)单位：特斯拉，符号是T.(4)磁感应强度为矢(填“矢”或“标”)量，其方向为该处磁场方向.(5)磁感应强度和磁感线：磁感线上每一点的切线方向都与该点的磁感应强度的方向全都，磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小.(6)匀强磁场：在磁场的某一区域里，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.安培力的大小(1)把一段通电直导线放在磁场里，当导线方向与磁场方向垂直时，导线所受到的安培力最大；当导线方向与磁场方向全都时，导线所受到的安培力等于零；当导线方向与磁场方向斜交时，所受到的安培力介于最大值和零之间.(2)在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的状况下，电流所受的安培力的F＝BIL.三、磁通量1.磁场的磁感应强度B与平面的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示，则有Φ＝BS，其中S为平面垂直磁场方向的面积.2.磁通量的单位是韦伯，符号是Wb,1 Wb＝1_T·m2.3.由B＝ΦS可知，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上的磁通量，因此磁感应强度又称为磁通密度.一、安培力的方向1.安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，即安培力的方向总是垂直于磁场和电流所打算的平面.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打算的平面，所以仍用左手定则来推断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心.例1画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向.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打算的平面，且满足左手定则.二、磁感应强度1.磁感应强度的大小(1)在定义式B＝FIL中，通电导线必需垂直于磁场方向放置，由于沿不同方向放置导线时，导线受到的安培力不相等.(2)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.(3)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 ＝Fq 中的“摸索电荷”.2.磁感应强度的方向(1)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，或者是N 极受到磁场对它的作用力的方向，通电导线受力的方向不是磁感应强度的方向.(2)同一空间有多个磁场时，其叠加时遵循矢量叠加的方法，即平行四边形定则.例2 磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，导线中通过的电流是2.5 A ，导线长为1 cm ，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；(2)假如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；(3)假如通电导线在磁场中某处不受到安培力的作用，是否能确定在这里没有磁场？ 答案 (1)2 T (2)2 T (3)不能确定 解析 (1)由磁感应强度的定义式得 B ＝FIL ＝ 5.0×10－22.5×1×10－2T ＝2 T.(2)磁感应强度B 是由磁场自身打算的，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)假如通电导线在磁场中某处不受到安培力的作用，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.借题发挥 磁感应强度B ＝FIL 是反映磁场中力的性质的物理量，是接受比值的方法来定义的，该公式是定义式而不是打算式，磁场中各处的B 值是确定的，与放入该点的检验电流的大小、方向等无关.试验表明：安培力方向是与磁场方向垂直的，在这一点上磁场与电场是不一样的.例3 如图1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场，下列说法正确的是( )图1A.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 两点处磁感应强度的方向不同 答案 C解析 由安培定则可知，两导线在O 点产生的磁场方向均竖直向下，合磁感应强度确定不为零，故选项A 错误；由安培定则，两导线在a 、b 两处产生的磁场方向均竖直向下，由对称性可知，电流M 在a 处产生磁场的磁感应强度等于电流N 在b 处产生磁场的磁感应强度，电流M 在b 处产生磁场的磁感应强度等于电流N 在a 处产生磁场的磁感应强度，所以a 、b 两处磁感应强度大小相等、方向相同，选项B 错误；依据安培定则可知，两导线在c 、d 处产生的磁场分别垂直c 、d 两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知，c 、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，故选项C 正确、选项D 错误.三、安培力的大小对安培力F ＝BIL sin θ的理解1.安培力大小的计算公式F ＝BIL sin θ，θ为磁感应强度方向与导线方向的夹角. (1)当θ＝90°，即B 与I 垂直时，F ＝BIL . (2)当θ＝0，即B 与I 平行时，F ＝0.2.当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L 等于连接两端点直线的长度(如图2所示)；相应的电流沿L 由始端流向末端.图2例4 长度为L 、通有电流为I 的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B ，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是( )答案 A解析 A 图中，导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上，故F ＝BIL cos θ，A 正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，B错误；C图中导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，C错误；D图中导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，D错误.针对训练如图3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(垂直于纸面对里)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所受到的安培力的合力()图3 A.方向沿纸面对上，大小为(2＋1)BILB.方向沿纸面对上，大小为(2－1)BILC.方向沿纸面对下，大小为(2＋1)BILD.方向沿纸面对下，大小为(2－1)BIL答案A解析导线段abcd的有效长度为线段ad，由几何学问知L ad＝(2＋1)L，故导线段abcd所受安培力的合力大小F＝BIL ad＝(2＋1)BIL，导线有效长度的电流方向为a→d，据左手定则可以确定导线所受合力方向竖直向上，故A项正确.四、磁通量的理解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)当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B方向的投影面积进行计算，即Φ＝BS⊥.2.物理意义：磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示；若磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和).温馨提示磁通量的正、负既不表示大小，也不表示方向，它表示磁通量从某个平面穿入还是穿出，若规定穿入为正，则穿出为负，反之亦然.例5如图4所示，线圈平面与水平方向的夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面的面积S＝0.4 m2，匀强磁场的磁感应强度B＝0.6 T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？图4答案0.12 Wb解析方法一：把S投影到与B垂直的方向，则Φ＝B·S cos θ＝0.6×0.4×cos 60° Wb＝0.12 Wb.方法二：把B分解为平行于线圈平面的重量B∥和垂直于线圈平面的重量B⊥，B∥不穿过线圈，且B⊥＝B cos θ，则Φ＝B⊥S＝B cos θ·S＝0.6×0.4×cos 60° Wb＝0.12 Wb.安培力的方向1.如图5所示，其中A、B图已知电流方向及其所受安培力的方向，试推断磁场方向.C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试推断电流方向.图5答案A图磁场方向垂直纸面对外；B图磁场方向在纸面内垂直F向下；C、D图电流方向均垂直于纸面对里.安培力的大小2.如图6所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()图6A.0B.12BIl C.BIl D.2BIl答案C解析V形通电导线的等效长度为图中虚线部分，所以F＝BIl，故选C.磁感应强度的方向及叠加3.有关磁感应强度的方向，下列说法正确的是()A.B 的方向就是小磁针N 极所指的方向B.B 的方向与小磁针在任何状况下N 极受力方向全都C.B 的方向与小磁针在任何状况下S 极受力方向全都D.B 的方向就是通电导线的受力方向 答案 B4.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，电流的方向垂直纸面对里.如图7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7A.b 、d 两点的磁感应强度相等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. 对磁通量的理解5.如图8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时，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8 答案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 ⊥＝S2，所以磁通量相同，都等于BS2.(时间：60分钟) 题组一 安培力的方向1.下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是( )答案 C2.如图1所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成.当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的放射速度.下列各俯视图中正确表示磁感应强度B 方向的是( )图1答案 B解析 由左手定则可知，图A 所示的磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向后；图B 所示的磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前；图C 和图D 中，B 与I 平行，安培力为零，只有 B 符合实际.3.(双选)通电矩形导线框abcd 与无限长通电直导线MN 在同一平面内，电流方向如图2所示，ab 边与MN 平行.关于MN 的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是( )图2A.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向左D.线框将绕MN转动答案BC解析通电矩形线框abcd在无限长直通电导线形成的磁场中，受到安培力的作用，对于ad边和bc边，所在的磁场相同，但电流方向相反，所以ad边、bc边所受的安培力大小相同、方向相反，即ad边和bc边所受安培力的合力为零.而对于ab和cd两条边，由于在磁场中，离长直导线的位置不同，ab边近而且由左手定则推断所受的安培力向左，cd边远而且由左手定则推断所受的安培力向右，所以ab边、cd边所受安培力的合力方向向左，故B、C选项正确.4.(双选)所图3所示中装置可演示磁场对通电导线的作用.电磁铁上、下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆.当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动.下列说法正确的是()图3A.若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B.若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C.若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D.若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动答案BD解析若a接正极，b接负极，则依据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接正极，f接负极，L中将通有向外的电流，依据左手定则可知L向左运动，A错；若a接正极，b接负极，则依据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，依据左手定则可知L向右运动，B正确；若a接负极，b接正极，则依据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接正极，f接负极，L中将通有向外的电流，依据左手定则可知L向右运动，C错；若a接负极，b接正极，则依据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，依据左手定则可知L向左运动，D正确.题组二安培力的大小5.如图4所示，水平面内的四边形通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到安培力的合力()图4A.竖直向上B.方向垂直于ad斜向上C.方向垂直于bc斜向上D.为零答案D6.如图5所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则金属杆MN所受安培力大小为()图5A.F＝BIdB.F＝BId sin θC.F＝BIdsin θD.F＝BId cos θ答案C解析题中磁场和电流垂直，θ角仅是导线框与金属杆MN间夹角，不是电流与磁场的夹角.7.先后在磁场中A、B两点引入长度相等的短直导线，导线与磁场方向垂直.如图6所示，图中a、b两图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受的力F与通过导线的电流I的关系.下列说法中正确的是()图6A.A、B两点磁感应强度相等B.A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度C.A点的磁感应强度小于B点的磁感应强度D.无法比较磁感应强度的大小答案B解析导线受到的安培力F＝BIL.对于题图给出的F－I图线，直线的斜率k＝BL，由题图可知k a>k b，又因A、B两处导线的长度L相同，且与磁场方向垂直，故A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度，B项正确.题组三磁感应强度的理解及矢量的叠加8.下列说法中正确的是()A.磁场中某点的磁感应强度可以这样测定：测出一小段通电导线受到的安培力F，与该导线的长度L、以及通过的电流I，依据B＝FIL可算出该点的BB.通电导线在某点不受安培力的作用，则该点的磁感应强度确定为零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.放置在磁场中的1 m长的导线，通以1 A的电流，受力为1 N，该处的磁感应强度大小为1 T答案C9.(双选)在磁场中的同一位置，先后引入长度相等的直导线a和b，a、b导线的方向均与磁场方向垂直，但两导线中的电流不同，因此所受的力也不一样.下列几幅图象表示的是导线所受的力F与通过导线的电流I的关系.a、b各自有一组F、I的数据，在图象中各描出一个点.在A、B、C、D四幅图中，正确的是()答案BC10.(双选)如图7所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为B＝1 T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四个点，已知a点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是()图7A.直导线中的电流方向垂直纸面对外B.b点的实际磁感应强度为 2 T，方向斜向上，与B的夹角为45°C.c点的实际磁感应强度也为零D.d点的实际磁感应强度跟b点的相同答案AB解析由a点合磁感应强度为零知，该电流在a点产生的磁场的磁感应强度方向向左，大小为1 T，由安培定则知A项正确，另由平行四边形定则知B项也正确.11.如图8所示，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()图8A.a点B.b点C.c点D.d点答案C解析要使合磁感应强度为零，必有I1和I2形成两个磁场的磁感应强度在某一位置等大反向，只有c点有可能，选C.题组四磁通量的分析和计算12.如图9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9A.πBR2B.πBr2C.nπBR2D.nπBr2答案B13.如图10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________.若使框架绕OO′从初始位置转过60°角，则穿过框架平面的磁通量为____________；若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为____________；若从初始位置转过180°角，则穿过框架平面的磁通量的变化量是________.图10答案BS 12BS02BS解析初始位置Φ1＝BS；框架转过60°角时Φ2＝BS⊥＝BS cos 60°＝12BS；框架转过90°角时Φ3＝BS⊥′＝BS cos90°＝0；若规定初始位置磁通量为“正”，则框架转过180°角时磁感线从反面穿出，故末态磁通量为“负”，即Φ4＝－BS，所以ΔΦ＝|Φ4－Φ1|＝|(－BS)－BS|＝2BS.。
2020-2021学年高中物理人教版选修3-1学案：2.1 电源和电流 Word版含解析
姓名，年级：时间：第二章恒定电流1 电源和电流1．电源的作用(1)维持电源的正、负极间有一定的电势差．(2）在闭合电路中，使导线中的自由电子发生定向移动，保持恒定的电流．如图，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A 运动到水池B.A、B之间的高度差很快消失,在这种情况下，水管中的水很快就不流动了．怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？提示:可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差,从而使水管中有源源不断的水流．2．恒定电场(1）定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场．(2)形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．(3）特点:任何位置的电场强度都不随时间发生变化．导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．这些电荷也在运动，电荷的分布却是稳定的，这是为什么?提示：电荷虽然在流动，但有的电荷流走了，另外的电荷又补充上来，所以电荷的分布是稳定的．3．恒定电流（1)恒定电流：由于恒定电场的作用，电路中的电流保持恒定．我们把大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．（2）电流:①定义：通过导体截面的电荷量q与通过这些电荷量所用时间t的比值，叫做电流强度，简称电流．②公式表达:I＝qt，或写成电荷量的表达式：q＝It.电流也是既有大小又有方向的,是矢量,还是标量?提示：电流是标量,其运算遵循代数法则．既有大小,又有方向,运算遵循平行四边形定则的物理量是矢量．考点一电流的分析与计算1．电流的形成电荷的定向移动形成电流,当把导体和电源连接后，导体中形成稳定的电场，导体中的自由电荷因受到电场力的作用而定向移动形成电流．（1)产生电流的条件:导体两端有电压．（2）形成持续电流的条件：导体两端有持续电压．（3)电源的作用：电源在电路中起着提供持续电压的作用，在外电路中，导体中的自由电子从电源负极移向电源正极，而电源再把电子通过电源内部从正极搬运到负极，使电源正、负极始终保持一定的电势差，从而产生持续的电流．2．电流定义式I＝qt的理解(1)I＝错误!是电流的定义式，电流与电量无正比关系，电流与时间也无反比关系．“电量越大电流越大”，“时间越长电流越小”等这些说法都是错误的．（2）在应用I＝错误!计算时注意：①各个物理量的单位都用国际制单位．②电量q与时间t要对应．③q只代入电量的绝对值．电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．电流定义中的横截面指的是某一横截面，而与横截面大小无关，也不是指单位横截面积。
2020--2021学年高二物理上学期人教版选修3--1第三章 磁场
2020--2021人教物理选修3—1第三章磁场含解析人教选修3—1第三章磁场1、如图所示，假如将一个小磁针放在地球的北极附近的磁极上方，那么小磁针的N极将()A．指北B．指南C．竖直向上D．竖直向下2、磁性是物质的一种普遍属性，大到宇宙星体，小到电子、质子等微观粒子，几乎都会有磁性，地球就是一个巨大的磁体。
在一些生物体内也会含有微量磁性物质，鸽子就是利用这种体内外磁性的相互作用来辨别方向的。
若在鸽子身上绑一块永久磁铁，且其产生的磁场比附近的地磁场强的多，则在长距离飞行中()A．鸽子仍能如平时一样辨别方向B．鸽子会比平时更容易的辨别方向C．鸽子会迷失方向D．不能确定鸽子是否会迷失方向3、磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是()A．NA·mB．N·AmC．N·Am2D．NA·m24、如图所示，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场，下列说法正确的是()A．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两点处磁感应强度的方向不同5、(双选)关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法正确的是()A．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同B．该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C．使线圈平面始终与磁感线平行D．该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度大小都相等6、有一个通入交变电流的螺线管如图所示，当电子以速度v沿着螺线管的轴线方向飞入螺线管后，它的运动情况将是()A．做匀速直线运动B．做匀加速直线运动C．做匀减速直线运动D．做往复的周期运动7、在直角坐标系xOy的第一象限内，存在一垂直于xOy平面、磁感应强度大小为2 T的匀强磁场，如图所示，一带电粒子(重力不计)在x轴上的A点沿着y轴正方向以大小为2 m/s的速度射入第一象限，并从y轴上的B点穿出。
高中物理选修3-1全套教案
高中物理选修3-1 全套教案目录第一章静电场 (1)1.1电荷及其守恒定律 (2)1.2库仑定律 (5)1.3.1电场强度 (7)1.3.2专题：静电平衡 (11)1.4电势能电势 (14)1.5电势差 (16)1.6电势差与电势强度的关系 (18)1.7电容器与电容 (20)1.8带电粒子在电场中的运动 (22)第二章、恒定电流 (25)2.1、导体中的电场和电流（1课时） (25)2.2、电动势（1课时） (27)2.3、欧姆定律（2课时） (29)2.4、串联电路和并联电路（2课时） (31)2.5、焦耳定律（1课时） (33)第三章磁场教案 (35)3.1 磁现象和磁场（1课时） (35)3.2 、磁感应强度（1课时） (37)3.3 、几种常见的磁场（1.5课时） (39)3.4 、磁场对通电导线的作用力（1.5课时） (42)3.5、磁场对运动电荷的作用（1课时） (45)3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习） (48)认识静电教学目标1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．4．知道电荷守恒定律．5．知道什么是元电荷．重点：电荷守恒定律难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。
教学过程：一、复习初中知识：【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电．【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引． 正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示．把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示． 电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．二、进行新课：（1）原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。
2020-2021学年人教版物理选修3-1学案：2.1 电源和电流 含解析
〔情景切入〕现代家庭离不开电。
电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律?产生哪些效应？怎样才能做到安全用电和节约用电？……这一章我们就来探究恒定电流的基本规律。
〔知识导航〕本章是在上章场强、电势、电势差(电压)、电场力做功的基础上,分析和研究直流电路的基本规律。
本章知识在实际中有广泛而重要的应用,不但是学习后续知识的基础，而且是学习电工和电子技术的基础，在日常生活中也经常用到。
本章内容可分为三部分：第一部分以部分电路欧姆定律为中心,主要研究直流电路的基本参量、串并联电路的规律、伏安法测电阻、电功和电热等问题；第二部分以闭合电路的欧姆定律为中心，主要研究了电源的作用、闭合电路中功率的分配和能量转化关系、电路的分析和计算等问题；第三部分以电流表、电压表、滑动变阻器等电工仪表的使用为中心，结合学生实验，研究了仪器的选择和使用，数据的处理和误差分析等问题.本章的核心内容是欧姆定律,重点是电路的分析和计算，难点是电路的设计。
〔学法指导〕1。
注重基本概念、基本规律的理解本章有电阻、电流、电压、电动势、电功率、电热、电阻率等七个概念，要结合实例深刻理解它们，确切明白这些概念的物理意义、特点。
对于部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律两个基本定律，一定要能够结合具体的电路灵活运用。
2.要注意研究方法的学习在本章学习中要掌握分析解决问题的方法，比如动态分析法、等效法的应用，模型的转化，非电学量和电学量的转化，以及极限法、赋值法的应用技巧等.3。
要注重加强实验能力的提高高考考查的四个电学实验,全部属于本章内容，要认真做实验，要从基本原理、基本方法入手，循序渐进，逐步掌握.要学会正确使用电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等基本实验仪器，要切实掌握各种仪器的原理、使用方法、注意事项才能以不变应万变。
1 电源和电流素养目标定位※理解电源的形成过程，知道电源在电路中的作用※理解恒定电场和恒定电流的形成过程。
知道恒定电场与静电场相同※※掌握电荷量、电流、通电时间等物理量之间的关系素养思维脉络知识点1 电源1．定义电源是不断把负电荷从__正极__搬运到__负极__从而维持正负极之间一定__电势差__的装置。
人教版高二物理选修3-1第三章《磁场》专题五《安培力的应用》学案
选修3-1 第三章磁场专题5安培力的应用年级：班级：学号：姓名：学习目标：1.会用左手定则判断安培力的方向和导体的运动方向.2.会分析导体在安培力作用下的平衡问题.3.会结合牛顿第二定律求导体棒的瞬时加速度．学习过程：【新知探究】一、安培力作用下导体运动方向的判断方法1．电流元法即把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向．2．特殊位置法把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向．3．等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁．条形磁铁也可以等效成环形电流或通电螺线管．通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析．4．利用结论法(1)两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；(2)两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势．5．转换研究对象法因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律，定性分析磁体在电流产生的磁场中的受力和运动时，可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力．例1如图1所示，把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以在空间自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)()A．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，同时上升针对训练1直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，线圈可以自由运动．当通过如图2所示的电流时(同时通电)，从左向右看，线圈将()图2A．顺时针转动，同时靠近直导线AB B．顺时针转动，同时离开直导线ABC．逆时针转动，同时靠近直导线AB D．不动二、安培力作用下导体的平衡1．解题步骤(1)明确研究对象；(2)先把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上；(3)正确受力分析(包括安培力)，然后根据平衡条件：F合＝0列方程求解．2．分析求解安培力时需要注意的问题(1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力方向；(2)安培力大小与导体放置的角度有关，但一般情况下只要求导体与磁场垂直的情况，其中L 为导体垂直于磁场方向的长度，为有效长度．例2如图3所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m的平行导轨上垂直导轨放一质量为0.3 kg的金属棒ab，ab中有由b→a、I＝3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止．求：(g＝10 m/s2)图3(1)匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab棒对导轨的压力．．针对训练2如图4所示，金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，金属棒中通以由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()图4A．金属棒中的电流变大，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角变小例3如图5所示，条形磁铁放在桌面上，一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图所示．则这个过程中磁铁受到的摩擦力(磁铁保持静止)()图5A．为零B．方向由向左变为向右C．方向保持不变D．方向由向右变为向左三、安培力和牛顿第二定律的综合例4如图6所示，光滑的平行金属导轨倾角为θ，间距为L，处在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源．电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m、长度为L的导体棒由静止释放，导体棒的两端与导轨接触良好，求导体棒在释放瞬间的加速度的大小．(重力加速度为g)图6【练习拓展】1．(安培力作用下导体的运动)两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图7所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是()图7A．都绕圆柱体转动B．彼此相向运动，且具有大小相等的加速度C．彼此相向运动，电流大的加速度大D．彼此背向运动，电流大的加速度大2. (安培力作用下导体的运动)一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图8所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受到安培力的作用后的运动情况为()图8A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管3．(安培力作用下的平衡)(多选)如图9所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面的压力为F N1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为F N2，则以下说法正确的是()图9 A ．弹簧长度将变长B ．弹簧长度将变短C ．F N1＞F N2D ．F N1＜F N24．(安培力作用下的平衡)如图10所示，用两根轻细金属丝将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处，置于匀强磁场内．当棒中通以从a 到b 的电流I 后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( )图10A.mg Iltan θ，竖直向上B.mg Iltan θ，竖直向下 C.mg Ilsin θ，平行于悬线向下 D.mg Ilsin θ，平行于悬线向上【归纳整理】。
2020-2021学年教科版高中物理选修3-1教案3.3磁感应强度磁通量
3磁感应强度磁通量1．磁感应强度的方向物理学中把小磁针在磁场中静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向．2．磁感应强度的大小(1)电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫作电流元．(2)磁感应强度的定义：将一个电流元垂直放入磁场中的某点，电流元受到的磁场力F跟该电流元IL的比值叫作该点的磁感应强度．(3)定义式：B＝F IL.(4)磁感应强度的单位：在国际单位制中的单位是特斯拉，简称特，符号为T.由力F、电流I和长度L的单位决定，1 T＝1NA·m，长度为1_m的导线通入1_A的电流，垂直放在磁场中，若受到的力为1_N，该磁场的磁感应强度就是1 T.物理学中引入“电流元”这一概念的作用是什么？它具有什么特点？提示：电流元的作用与试探电荷的作用类似，是检验某点磁场的强弱，其特点是：电流足够小，导线足够短．3．磁通量(1)定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量．(2)公式：Φ＝BS，单位：韦伯，符号：WB．(3)磁通密度：磁感应强度又叫磁通密度，B＝ΦS，等于垂直穿过单位面积的磁通量．磁通量是标量，但有正负，你是如何理解磁通量中的正负的？提示：磁通量有正负之分，其正负是这样规定的：任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入为正磁通量，则磁感线从反面穿入时磁通量为负值．考点一对公式B＝FIL的正确理解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，还与导线的方向有关．导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同．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，这可能是电流方向与B的方向在一条直线上造成的．2．研究磁感应强度是分步进行的，其方向由磁场中小磁针N极所受磁场力方向确定，其大小根据电流元受力来计算．通电导线受力的方向不是磁场磁感应强度的方向．3．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称作“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”．4．我们要找的是磁场中某一点磁感应强度的大小，因此要把电流元放入磁场中某一点，这要求电流元要足够短．【例1】(多选)由磁感应强度的定义式B＝FIL可知，下列说法正确的是()A．磁感应强度B与磁场力F成正比，方向与F方向相同B．同一段通电导线垂直于磁场放在不同磁场中，所受的磁场力F 与磁感应强度B成正比C．公式B＝FIL只适用于匀强磁场D．只要满足L很短，I很小的条件，B＝FIL对任何磁场都适用审题时应把握以下两点：(1)磁感应强度B由磁场本身决定．(2)B的定义式适用于任何磁场．【答案】BD【解析】某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身的性质决定，磁感应强度的大小与磁场中放不放通电导线、放什么样的通电导线及与通电导线所通入的电流大小、通电导线所受的磁场力的大小都没有关系，所以不能认为B与F成正比，且B的方向与F的方向不相同，故A错．由B＝FIL得到F＝ILB，在IL相同时，F与B成正比，故B正确．磁感应强度的定义式，对任何磁场都适用，故C错，D正确．总结提能磁感应强度由磁场本身决定，与磁场中是否放入通电导线、导线放入的位置无关．用垂直于磁场方向的通电导线所受力的大小来量度磁感应强度．下列有关磁感应强度的说法，正确的是(A)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磁场某点不受力的作用，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I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小解析：磁感应强度的引入目的是用来描述磁场强弱的，因此选项A正确；通电导线若放置方向与磁场方向平行时，也不受磁场力的作用，故选项B错误；根据磁感应强度的定义，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线”，选项C错误；在磁场场源稳定的情况下，磁场中各点的磁感应强度(包括大小和方向)都是确定的，与放入该点的检验电流、导线无关，故选项D错误．考点二电场强度和磁感应强度的对比电场强度磁感应强度定义的依据①电场对电荷q有作用力F ①磁场对电流元IL有作用力F②对电场中任一点，F∝q，Fq＝恒量(由电场决定)②对磁场中任一点，F与磁场方向、电流方向有关，对于电流方向垂直于磁场方向的情况：F∝IL，FIL＝恒量(由磁场决定)③对不同位置，一般说恒量的值不同③对不同位置，一般说恒量的值不同④比值Fq表示电场的强弱④比值FIL表示磁场的强弱定义E＝Fq B＝FIL物理意义描述电场的性质描述磁场的性质方向某点的电场强度方向：①就是通过该点的电场线的切线方向②也是放入该点正电荷的受力方向某点的磁感应强度方向：①就是通过该点的磁感线的切线方向②也是放入该点小磁针N极受力方向大小表示用电场线疏密程度形象地表示E的大小用磁感线疏密程度形象地表示B的大小单位 1 N/C＝1 V/m 1 T＝1NA·m磁感应强度的方向绝非通电导线受力方向，实际上通电导线受力方向永远垂直于磁感应强度B的方向.【例2】如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平，某同学在实验室里，用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度，他测得的数据记录如下所示，请你算出通电螺线管中的磁感应强度B．已知：CD段导线长度：4×10－2 m天平平衡时钩码重力：4×10－5 N通过导线的电流：0.5 A解答本题时可按以下思路分析：【答案】 2.0×10－3 T【解析】由题意知，I＝0.5 A，G＝4×10－5 N，L＝4×10－2 m．电流天平平衡时，导线所受磁场力的大小等于钩码的重力，即F＝G.由磁感应强度的定义式B＝FIL得：B＝FIL＝4.0×10－50.5×4.0×10－2T＝2.0×10－3T.所以通电螺线管中的磁感应强度为2.0×10－3 T.总结提能在使用电流天平探究磁场力时，要保持磁感应强度的大小和方向都不变，并使电流方向与磁场方向垂直．在这种情况下得出的公式F＝ILB，仅适用于匀强磁场中的通电导体．若导体中电流方向与磁场方向成θ角时，则F＝ILB sinθ.(多选)下列说法中正确的是(AC)A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零B．一小段通电导线在磁场中某处不受力的作用，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，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解析：电荷在电场中一定受电场力作用，且电场中某点的电场的强弱可由电荷所受电场力与电荷量的比值来表示，这就是电场强度的定义．但通电导线在磁场中的受力情况不仅与磁场强弱、电流大小及导线长短有关，还与导线放置的方向有关．考点三对磁通量的理解1．物理意义：穿过某一平面的磁感线条数，且为穿过平面的磁感线的净条数．2．计算：Φ＝BS(1)公式运用的条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直．(2)匀强磁场中，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的投影面积．3．磁通量是标量，有正、负之分磁通量的正、负既不表示大小，也不表示方向，它表示磁通量从某一个面穿入还是穿出，若规定穿入为正，则穿出为负，反之亦然．4．与磁感应强度的关系(1)磁感应强度B主要描述磁场中某点的磁场情况，与位置对应；而磁通量用来描述磁场中某一个给定面上的磁场情况，它与给定面对应．(2)由Φ＝BS得B＝Φ/S，即为磁感应强度的另一定义式，表示穿过垂直于磁场方向的单位面积的磁感线条数，所以B又叫做磁通密度．5．与磁感线条数的关系：磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”，当有不同方向的磁场同时穿过同一面积时，磁通量指的是合磁场的磁感线穿过其面积的条数，即此时的磁通量为合磁通量．,1.磁通量是针对某个面来说的，与给定的线圈的匝数多少无关.2.当线圈转过180°时，磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ1－Φ2|＝2BS.【例3】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＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6 T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则穿过线圈的磁通量的变化量为多少？解答本题时，可按以下思路分析：【答案】0.12 Wb0.36 Wb【解析】线圈在垂直磁场方向上的投影面积S⊥＝S cos60°＝0.4×12m2＝0.2 m2，穿过线圈的磁通量Φ1＝BS⊥＝0.6×0.2 Wb＝0.12 WB．线圈沿顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量Φ2＝－BS＝－0.6×0.4 Wb＝－0.24 WB．故磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－0.24－0.12| Wb＝0.36 WB．总结提能(1)只有在匀强磁场中B⊥S时，Φ＝BS才适用，若B 与S不垂直，应将S投影，也可以将B分解，即Φ＝BS⊥＝B⊥S.(2)磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，在具体的计算中，一定要注意Φ1及Φ2的正、负问题．关于磁通量，正确的说法有(C)A．磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量B．在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大C．磁通量大，磁感应强度不一定大D．把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处的磁通量比在N处的大，则M处的磁感应强度一定比N处大解析：磁通量是标量，大小与B、S及放置角度均有关，只有C 项说法正确．1．下列关于磁场力、磁感应强度的说法中正确的是(D)A．通电导线不受磁场力的地方一定没有磁场B．将I、L相同的通电导线放在同一匀强磁场中的不同位置，所受磁场力一定相同C．通电导线所受磁场力的方向就是磁感应强度的方向D．以上说法都不正确解析：通电导线受到磁场力与B、I、L的大小有关，还与B与I 的夹角有关，故A、B选项错误；磁感应强度的方向是在该处放一小磁针，静止时小磁针N极所指的方向，不是通电导线受力的方向，故选项C错误，选项D正确．2．下列关于通电直导线在磁场中受到的磁场力的说法，正确的是(C)A．受力的大小只与磁场的强弱和电流的大小有关B．如果导线受到的磁场力为零，导线所在处的磁感应强度必为零C．如果导线受到的磁场力最大，导线必与磁场方向垂直D．所受磁场力的方向只与磁场的方向有关，与电流的方向无关解析：通电导线在磁场中受力，由F＝BIL可知，安培力跟磁场、电流以及导线垂直磁场的长度等物理量都有关系，如果磁场、电流、导线长度一定时，只有导线与磁场垂直时，磁场力最大，故C选项正确．3．(多选)有关磁感应强度B的方向，下列说法正确的是(BD) A．B的方向就是小磁针N极所指的方向B．B的方向与小磁针在任何情况下N极受力方向一致C．B的方向就是通电导线的受力方向D．B的方向就是该处磁场的方向解析：磁场的方向就是磁感应强度的方向，规定为小磁针静止时N极所指方向或小磁针N极受力方向，它与通电导线所受力的方向是不一致的．- 1 -4．(多选)一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，已知电流元的电流I 、长度L 和受力F ，则可以用F IL 表示磁感应强度B的是( AC )解析：当通电导线垂直于磁场方向时，可用F IL 表示B ．5．如图所示线圈平面与水平方向成θ角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B ，线圈面积为S ，则穿过线圈的磁通量Φ＝BS cos θ.解析：线圈平面abcd 与磁感应强度B 方向不垂直，不能直接用Φ＝BS 计算，处理时可以用不同的方法．方法1：把S 投影到与B 垂直的方向，即水平方向，如图中a ′b ′cd ，S ⊥＝S cos θ，故Φ＝BS ⊥＝BS cos θ.方法2：把B 分解为平行于线圈平面的分量B ∥和垂直于线圈平面的分量B ⊥，显然B ∥不穿过线圈，且B ⊥＝B cos θ，故Φ＝B ⊥S ＝BS cos θ.。
高中物理(人教版)选修3-1 优秀学案--3.4《磁场对通电导线的作用力》
选修3-1第三章3.4 磁场对通电导线的作用力课前预习学案一、预习目标1、知道什么是安培力，写出安培力公式2、知道左手定则的内容3、了解磁电式电流表的工作原理。
二、预习内容1．磁场对的作用力通常称为安培力。
2．磁场方向的通电直导线，受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度有关，导线长作用力；导线短，作用力。
用公式表示为。
3．如果磁场方向与电流方向夹角为θ时，安培力的大小，方向仍可用定则判定。
4．左手定则：让磁感线垂直穿入，四指指向方向，拇指所指的方向。
5．在磁电式电流表中，蹄形磁铁和铁心间的磁场是的。
三、提出疑惑课内探究学案一、学习目标1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。
2、掌握洛伦兹力大小的推理过程。
3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
4、了解电视机显像管的工作原理。
二、学习过程例1．如图2所示，把一重力不计可自由运动的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，当通以图示方向的电流时，导线的运动情况是（从上往下看）（）A. 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，同时上升解答：两个磁极对电流的安培力方向不同，把电流分为两部分，图2左半部分受力方向向外，右半部分受力向里。
从上往下看，通电导线将沿着逆时针方向转动。
当导线转到垂直于纸面的方向时，电流受力向下，导线将向下运动。
所以C选项正确。
例2．如图4所示，长L、质量为m的金属杆，被两根竖直的金属丝静止吊起，金属杆处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。
当金属杆中通有方向a→b的电流I时，每根金属丝的拉力大小为T。
当金属杆通有方向b→a的电流I时，每根金属丝的拉力大小为2T。
求磁场的磁感应强度B的大小。
例3．如图5两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将（）A ． 吸引B ． 排斥C ． 保持静止D ． 边吸引边转动解答：两个线圈内的电流产生的磁场方向相同，互相吸引。
高中物理安培定则的教案
高中物理安培定则的教案
教学目标：
1. 了解安培定则的原理和公式
2. 掌握安培定则在解决电流问题中的应用
3. 进一步理解电流的概念和特性
教学重点和难点：
重点：安培定则的原理和公式
难点：安培定则在解决实际问题中的应用
教学准备：
1. 教学课件和实验演示器材
2. 安培表和示波器等实验仪器
3. 相关课堂练习题和作业
教学步骤：
一、导入（5分钟）
1. 引导学生回顾前几节课学过的电流和电路知识
2. 提出引导性问题：什么是安培定则？它和电流有什么关系？
二、讲解安培定则（15分钟）
1. 通过图示和实验演示，介绍安培定则的概念和原理
2. 分析安培定则的公式及其推导过程
3. 讲解安培定则在电路中的应用和计算方法
三、示范实验（15分钟）
1. 使用安培表和示波器等实验仪器进行实验演示
2. 让学生观察和记录实验现象，并通过实验数据验证安培定则
四、课堂练习（10分钟）
1. 布置相关课堂练习题，检测学生对安培定则的掌握程度
2. 辅导解答学生疑问，引导学生进行讨论
五、总结（5分钟）
1. 总结本节课的内容和重点
2. 强调安培定则在实际生活中的应用和重要性
3. 鼓励学生积极思考和探索更深层次的物理知识
教学反思：
通过本节课的教学，学生对安培定则的概念和应用有了更深入的理解，同时也提高了他们动手实验和解决问题的能力。
在以后的教学中，可以增加更多的实验环节和案例分析，进一步激发学生的学习兴趣和探究欲望。
第3章3 安培定则的应用技巧—2020-2021 高中物理选修3-1学案
安培定则的应用技巧(1)分清“因”和“果”：在判定直线电流的磁场的方向时，拇指指“原因”——电流方向；四指指“结果”——磁感线绕向。
在判定环形电流的磁场方向时，四指指“原因”——电流绕向；拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向，即指N极。
(2)优先采用整体法：一个任意形状的电流(如三角形、矩形等)的磁场，从整体效果上可等效为环形电流的磁场，再根据安培定则确定磁场的方向，即磁感线的方向。
(3)若研究磁体与环形电流、通电螺线管的相互作用力，可根据安培定则将环形电流或通电螺线管等效成小磁针或条形磁铁，如图所示，然后根据磁极之间的相互作用规律进行分析。
案例接通电源后，小磁针A按下图所示方向运动，则电源的__左__(填“左”或“右”)侧为电源正极，小磁针B的N极指向__垂直纸面向外__方向。
解析：小磁针A的N极向右运动，故说明螺线管左侧为S极，右侧为N极，电流从左侧流入，则电源的左侧为电源的正极；将整个线路等效为一个环形电流，其电流方向沿逆时针，由安培定则判断出下方小磁针B处的磁场方向向外，小磁针B的N极指向为垂直纸面向外。
1．(2019·江苏省淮安市高二上学期期末)如图所示，将磁铁悬挂于放有铁屑的甘油中，便可模拟磁铁周围磁感线的形状，该现象可以说明(C)A．磁感线是真实存在的B．甘油中没有铁屑的地方就没有磁场C．磁铁周围的磁场分布情况D．将铁屑换成铜屑也可达到相同的实验效果解析：磁感线是为了描述磁场而引入的，它并不客观存在；而磁场是真实存在的，没有铁屑的地方也有磁场。
故A、B错误。
磁铁悬挂于放有铁屑的甘油中，便可模拟磁铁周围磁感线的形状，而磁感线可以描述磁场分布情况，故C正确；磁场对铁屑有力的作用对铜屑没有力作用，故D错误。
2．(2019·山东师大附中)为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。
在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是(B)解析：本题考查了对地磁场的认识，由安培定则可知环形电流应自东向西，B项正确。
高中物理选修3-1教案3.4磁电式电流表
普通高中课程标准实验教科书—物理选修3－1[人教版]第三章磁场3.4 磁场对通电导线的作用力★新课标要求（一）知识与技能1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BIL sinθ。
2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
3、了解磁电式电流表的工作原理。
（二）过程与方法通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。
（三）情感、态度与价值观1、通过推导一般情况下安培力的公式F=BIL sinθ，使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。
2、通过了解磁电式电流表的工作原理，感受物理知识的相互联系。
★教学重点安培力的大小计算和方向的判定。
★教学难点用左手定则判定安培力的方向。
★教学方法实验观察法、逻辑推理法、讲解法★教学用具：蹄形磁铁多个、导线和开关、电源、铁架台、两条平行通电直导线、投影片，多媒体辅助教学设备★教学过程（一）引入新课教师：通过第二节的学习，我们已经初步了解磁场对通电导线的作用力。
安培在这方面的研究做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。
这节课我们对安培力作进一步的讨论。
（二）进行新课1、安培力的方向教师：安培力的方向与什么因素有关呢？演示：如图所示，连接好电路。
实验（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。
教师：如何判断安培力的方向呢？［出示投影片］通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，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。
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安培定则的应用技巧(1)分清“因”和“果”：在判定直线电流的磁场的方向时，拇指指“原因”——电流方向；四指指“结果”——磁感线绕向。
在判定环形电流的磁场方向时，四指指“原因”——电流绕向；拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向，即指N极。
(2)优先采用整体法：一个任意形状的电流(如三角形、矩形等)的磁场，从整体效果上可等效为环形电流的磁场，再根据安培定则确定磁场的方向，即磁感线的方向。
(3)若研究磁体与环形电流、通电螺线管的相互作用力，可根据安培定则将环形电流或通电螺线管等效成小磁针或条形磁铁，如图所示，然后根据磁极之间的相互作用规律进行分析。
案例接通电源后，小磁针A按下图所示方向运动，则电源的__左__(填“左”或“右”)侧为电源正极，小磁针B的N极指向__垂直纸面向外__方向。
解析：小磁针A的N极向右运动，故说明螺线管左侧为S极，右侧为N极，电流从左侧流入，则电源的左侧为电源的正极；将整个线路等效为一个环形电流，其电流方向沿逆时针，由安培定则判断出下方小磁针B处的磁场方向向外，小磁针B的N极指向为垂直纸面向外。
1．(2019·江苏省淮安市高二上学期期末)如图所示，将磁铁悬挂于放有铁屑的甘油中，便可模拟磁铁周围磁感线的形状，该现象可以说明(C)A．磁感线是真实存在的B．甘油中没有铁屑的地方就没有磁场C．磁铁周围的磁场分布情况D．将铁屑换成铜屑也可达到相同的实验效果解析：磁感线是为了描述磁场而引入的，它并不客观存在；而磁场是真实存在的，没有铁屑的地方也有磁场。
故A、B错误。
磁铁悬挂于放有铁屑的甘油中，便可模拟磁铁周围磁感线的形状，而磁感线可以描述磁场分布情况，故C正确；磁场对铁屑有力的作用对铜屑没有力作用，故D错误。
2．(2019·山东师大附中)为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。
在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是(B)解析：本题考查了对地磁场的认识，由安培定则可知环形电流应自东向西，B项正确。
3．(2019·河南省驻马店市高二上学期期末)如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，在以导线截面的中心O为圆心的圆周上有a、b、c、d四点，已知a点的磁感应强度为2B，方向也是竖直向下，则d点的磁感应强度的大小和方向分别为(D)A．大小为B，方向竖直向上B．大小为2B，方向水平向右C．大小为2B，方向垂直纸面向外D．大小为2B，方向斜向右下方解析：磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场，已知a点的磁感应强度为2B，方向也是竖直向下，那么通电直导线在a点的磁感应强度大小为B，方向竖直向下，则通电直导线在d点的磁感应强度的大小仍为B，根据右手螺旋定则，其方向水平向右；依据矢量的合成法则，则d点的合磁感应强度的大小B d＝B2＋B2＝2B，其方向斜向右下方，故ABC错误，D正确。
[练案23]基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1．(2019·北京市平谷区高二上学期期末)关于磁感线，下列说法正确的是(C)A．磁感线只能表示磁场的方向B．磁感线只能表示磁场的强弱C．磁感线的疏密能形象描述磁场的强弱D．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的解析：磁感线是人们为形象描述磁场的特点而引入的，不是真实存在的，磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强度的方向，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱程度，故选项C正确，ABD错误。
2．用一根条形磁铁的一端去吸引三枚大头针的根部，待平衡后，如图所示结果正确的是(C)解析：大头针被磁化后，相靠近一端的磁极相同而排斥，选项C正确。
3．如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图，甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的，乙棒内部各分子电流取向大致相同，则下列说法中正确的是(C)A．两棒均显磁性B．两棒均不显磁性C．甲棒不显磁性，乙棒显磁性D．甲棒显磁性，乙棒不显磁性解析：根据安培的分子电流假说可知，分子电流使每个分子相当于一个小磁针，甲铁棒中各分子电流取向是杂乱无章的，磁性抵消，对外不显示磁性；乙棒内部各分子电流取向大致相同，分子电流的磁性增强，对外显示磁性，C正确。
4．(2019·黑龙江大庆实验中学高二上学期期末)如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1＞S2＝S3，且“3”线圈处于磁铁的正中间。
设各线圈中的磁通量依次为Φ1、Φ2、Φ3。
则它们的大小关系是(C)A．Φ1＞Φ2＞Φ3B．Φ1＞Φ2＝Φ3C．Φ1＜Φ2＜Φ3D．Φ1＜Φ2＝Φ3解析：在条形磁铁内外都有磁场，套在条形磁铁外的三个线圈的磁通为内部向左的磁通减去外部向右的磁通，而内部向左的磁通相同，外部向右的磁通越大，抵消越多，总磁通越少，1,2 在同一位置，1的外部面积大，则向右的磁通大，故Φ2＞Φ1；2,3面积一样，3位置外部B 小，则外部向右磁通小，则Φ3＞Φ2；可知：Φ1＜Φ2＜Φ3，选项C 正确。
5．(2019·宁夏中卫一中高二上学期期末)下列各图中，已标出电流I 、磁感应强度B 的方向，其中符合安培定则的是( BC )解析：根据安培定则可判定B 、C 选项正确。
6．彼此绝缘、相互交叉的两根通电直导线与闭合线圈共面，图中穿过线圈的磁通量可能为零的是( AD )解析：根据安培定则判定电流I 1、I 2在闭合线圈内的磁场方向，可知选项A 、D 中的磁通量可能为零。
二、非选择题7．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 ＝0.4 m 2，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？把线圈以cd 为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？答案：0.12 Wb 0.36 Wb解析：线圈在垂直磁场方向上的投影面积S ⊥＝S cos 60°＝0.4×12m 2＝0.2 m 2 穿过线圈的磁通量Φ＝BS ⊥＝0.6×0.2 Wb ＝0.12 Wb 。
线圈以cd 为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量Φ2＝－BS ＝－0.6×0.4 Wb ＝－0.24 Wb 。
故磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ|＝|－0.24－0.12| Wb ＝0.36 Wb 。
能力提升一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1．阿明有一个磁浮玩具，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示。
若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是(C)A．电路中的电源必须是交流电源B．电路中的a端点须连接直流电源的正极C．若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度D．若将可变电阻的电阻值调大，可增加玩偶飘浮的最大高度解析：由题意可知，玩偶稳定地飘浮起来，且下端为S极，则线圈的上端为S极，根据右手螺旋定则可得，电源通的是直流电，且a端为电源的负极，故A、B错误，若增加环绕软铁的线圈匝数，从而增加线圈的磁场，导致玩偶飘浮的最大高度增加，故C正确；若将可变电阻的电阻值调大，则线圈中的电流减小，导致玩偶飘浮的最大高度减小，故D错误。
2．如图所示，质量为m的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止，此时细线与竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是(C)A．回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为mg tan θB．回形针静止时受到的细线的拉力大小为mg cos θC．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流消失了解析：回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小和方向都不确定，拉力大小也不能确定，故A、B错误；对回形针加热，回形针磁性消失是因为分子电流排列无序了，所以选项C 正确，D错误。
3．(2019·新疆乌鲁木齐七十中高二上学期期末)如图所示，一个面积为2S的矩形线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与线框平面夹角为30°角，O1O2分别为bc边和ad边的中点。
现将线框的右半边绕逆时针旋转90°，在这一过程中，通过线框的磁通量的变化量的大小为(B)A．3－22BS B．3－12BSC．3＋12BS D．(3－1)BS解析：当线框转动前，穿过矩形线框的磁通量为：Φ1＝2BS sin 30°＝BS；当线框右半边转动后，整个面的磁通量为：Φ2＝BS sin 30°＋BS cos 30°＝1＋32BS，磁通量变化量为：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝3－12BS，故选项B正确，ACD错误。
4．如图所示，长直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者串联在同一电路中，它们之间相距较远，产生的磁场互不影响，开关S闭合后，图中所示的四个可自由转动的小磁针a、b、c、d的北极(黑色一端)静止时的指向正确的是(B)A．a B．bC．c D．d解析：可自由转动的小磁针在磁场中静止时的北极指向与其所在处磁感线的方向一致，通过直导线AB周围的磁感线是以导线AB上各点为圆心的同心圆，且都在与导线垂直的平面上，其方向为逆时针方向(俯视)，A错误。
通电螺线管C周围的磁感线分布与条形磁铁周围的磁感线分布相似，可知小磁针b处的磁感线方向由右指向左，小磁针c处的磁感线方向由左指向右，B正确，C错误。
电磁铁D周围的磁感线分布与蹄形磁铁周围的磁感线分布相似，可知小磁针d处的磁感线方向是由左指向右，D错误。
5．(2019·湖北武汉外国语学校高二上学期期末)如图，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场，下列说法正确的是(CD)A．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两点处磁感应强度的方向相同解析：根据安培定则可知M、N导线中的电流在O点产生的磁场方向均垂直MN连线，由a→d，故O处的磁感应强度不为零，选项A错误；由于M、N两导线中电流大小相等，根据对称性知B a＝B b，磁感应强度方向均垂直于M、N连线，方向相同，选项B错误；c、d关于O点对称，M、N两导线中的电流在c、d两点产生的磁感应强度的矢量和相等且方向均为c→d，选项C正确；由于a、b、c、d四点磁感应强度方向均相同，选项D正确。