广东省惠州市第一中学物理3.3探究安培力学案(粤教版选修31)

3.3探究安培力 学案（粤教版选修 3-1 ）第1课时问题情境1（1）在如图所示的实验中，上下交换磁 力的方向与什么因素有关？（2） 改变导线中电流的方向，发现导线受力的方向发生改变，这说明安培力的方向与什么因 素有关？ （3）仔细分析实验结果，安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？［来源归纳：一 •安培力方向1. ____________________ 安培力的方向与 方向、 方向有关.2. 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 ______ 进入，并使四指指向 _______ 的方向，这时 _____ 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）.3. 方向特点：F 丄B , F 丄I ，即F 垂直 于B 和I 所决定的平面. 问题情境2 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 结论：通电导线在同一磁场中受到的安培力 F 既与导线长度L 成正比又跟导线中的电流成正比，即与I 和L 的乘积成正比卩二|L分析归纳：说明 F 是反映磁场的性质，与放入什么样的通电导体 归纳： 二、磁感应强度1•定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力跟电流 I 和导线长度L 的乘积IL 的 叫磁感应强度•它是表示磁场的强弱和方向的物理量，通常用字母B 表示.2.公式：B = .3. 物理意义:4. 单位:5. B 是矢量，其方向就是磁场方向，即小磁针静止时N 极的指向或N 极磁感应强度B 是矢量，满足叠加原理.若空间同时存在几个磁场， 空间某处的磁场应该由这几个磁场 问题情境31类比于"匀强电场”来描述一下"匀强磁场”. 2. 匀强磁场的磁感线特点是什么？ 问题情境41.磁场的基本特征是什么?课前预习，这说明安培匀强磁场中的安培力的表达式是怎样的? 三、安培力的大小归纳： 1计算公式：F=BIL 2、适用条件： 1 ）匀强磁场 2 ）导线与磁场垂直 3）当B 与I 成B 角时，F = BILsin 0, B 是B 与I 的夹角. 问题延伸 1.弯曲导线的有效长度 L ,等于连接两端点直线的长度 （如图所示）;相应的电流沿L 由始端流向末端. 问题情境5 1•什么是磁通量？ 2•为什么要引入磁通量? 3.什么是磁通密度？ 归纳 四、磁通量 1.定义：设在磁感应强度为 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 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简 称磁通，用字母①表示. 2 .公式：①二BS 3.单位. 1 Wb = 1 T m2. 问题情境5延伸 1. 磁通量是标量，但有正、负，如何理解磁通量的正负？ 2. 若有两个方向相反的磁场穿过某一面积，则此时的磁通量应如何计算？ 3.当B 与S 存在夹角0时何计算? 1•当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受课 流I 和导线长度L 乘积的比值，叫磁感应强「，JB 单位T （特斯拉） 1T = 1N/（A m ） 矢量：大小由磁场本身决定 方向即磁场方向 2、安培力的大小计算公式： F=BIL （L 有效长度） ｛典型例题｝例1在匀强磁场中的 P 处放一个长度为L = 20 cm ,通电电流1 = 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 、0 B 、10 T ,方向沿竖直方向向上 C 、0.1 T ,方向沿竖直方向向上 D 、10 T ,方向肯定不沿竖直方向向上 例2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 （1）〜（4）所示.已知磁感应强度为 1 T ,试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向 图3例3.如图3所示，线圈平面与水平方向夹角 0= 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 = 0.6 T ,则穿过线圈的磁通量 ①为多少？ ILF 列图中能正确 作业本 入'一■匀 反映各量间关系的是 2.有关磁感应强度的方向 ，下列说法正确的是 【基础练习】 1.把一小段通电直导线垂直 ILA. B的方向就是小磁针N极所指方向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3•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4•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5.—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 NB . 0.2 N C. 0.1 N D . 0 N6•关于磁感应强度B,下列说法中正确的是A .根据磁感应强度定义B = F，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与I成反比B .磁感应强度B是标量，没有方向C.磁感应强度B是矢量，方向与F的方向相反D .在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的，不同点的磁感应强度B可能不同,磁感线密集的地方磁感应强度B大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度B小些【能力提升】7..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8•.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9. 请画出在图5所示的甲、乙、丙三种情况下，导线受到的安培力的方向10•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00 '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__________________________ .B 11. 如图所示，一段导线abed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、be和ed的长度均为L,且/ abe=Z bed= 135。

.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示.导线段abed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）ILB .■X XC.方向沿纸面向下，大小为(.2 + 1)ILB D .方向沿纸面向下，大小为(.2 —1)ILB12. 如图10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13•质量为m的通电细杆置于倾角为B的导轨上，导轨的宽度为(截面与导轨间的动摩擦因数为仏有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上•如下列选项所示图)，杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是例1 D ［由公式B=殳，把数值代入可以得到B= 10 T,公式中B是与L垂直的，方向肯定不沿竖直方向向上，故选 D.］例2 (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；(4) 1.732 X 10 2 N ,方向垂直纸面向里.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.⑵由左手定则知：安培力方向垂直导线水平向右，大小F2= BIL = 1X 0.1 X 0.2 N= 0.02 N .⑶安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小F3= BIL = 0.02 N .⑷安培力的方向垂直纸面向里，大小F4= BIL si n 60 = 1.732 X 10—2 N例 3 0.12 Wb解析方法一：把S投影到与B垂直的方向，贝U①二B Seos 0= 0.6X 0.4X cos 60 °Wb= 0.12 Wb. 方法二：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丄，B〃不穿过线圈，且B± = Beos 0 贝V ①二B±S= Beos 0 S= 0.6 X 0.4X cos 60 °Wb = 0.12 Wb.【基础练习】1. BC2.BD3. C ［磁通量尽管有正负之分，但却是标量，A错误；磁通量等于平面垂直于磁场时磁感应强度与面积的乘积，则同一线圈在同一磁场的同一位置，因放置方向不同，磁通量不同，当面与磁场方向平行时，磁通量为零，故C正确，B、D错误.4. D5.A6D【能力提升】7.BC 8.B9.110. B S ^BS 0 2BS11A.12.C13CD。