高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 磁场对通电导线的作用力学案

      3.4  磁场对通电导线的作用力

              编写：吴维根    审核：陶海林

【知识要点】

一、安培力的方向——左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场，让磁感线穿过            ，让伸开的四指指向            方向，那么       所指方向即为安培力方向。

二、安培力的大小

(1)当B与I垂直时，F=      。

(2)当B与I成角时，F=            。

三、磁电式电流表

(1)电流表的构造：

(2)电流表的工作原理：

I 与角成       比.

【典型例题】

1、下列各图中都标出了磁场的方向，通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是(      )

2、如图所示，一个不会变形的通电矩形线框abcd所在平面跟匀强磁场垂直，电流I的方向从a→b→c→d→a，则(      )

A.bc边所受安培力方向向上，ad边所受安培力方向向下

B.bc边所受安培力方向向左，ad边所受安培力方向向向右

C.ab边、cd边受安培力作用，bc边、ad边不受安培力作用

D.整个线框受到的安培力的合力为零

3、把长L=0.15m的导体棒置于磁感应强度B=1.0×10－2T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=2.0A，方向向左，求导体棒受到的安培力大小,标出安培力的方向.

4、在倾角为的光滑斜面上，水平地放一根质量为m长为L的导体棒a，整个装置处于匀强磁场B中，如图所示，今在导体棒a中通以垂直纸面向里的电流I。

(1)若导体棒受安培力沿斜面向上，则磁场方向应怎样？

(2)若要求导体能静止在斜面上，则所加磁场的最小值为多大？

(3)若要求导体棒静止且对斜面的压力为零，则所加的磁场的磁感应强度B为多大？方向如何？

【课堂检测】

1、如图所示磁场中有一条通电导线，其方向与磁场方向垂直。图甲、乙、丙分别标明了电流、磁感应强度和安培力三个量中两个量的方向，试画出第三个量的方向。

2、把一根通电的硬直导线ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图所示。导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a向b。

(1)请描述导线的运动情况。

(2)虚线框内有产生以上弧形磁感线的磁场源，它可能是条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管、直线电流。请你分别按每种可能考虑，大致画出它们的安放位置。

3、如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数n=9，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。

(1)导出用已知量和测量得到的量n、m、L、I计算B的表达式。

(2)当l=10.0cm，I=0.10A，m=8.78g时，磁感应强度是多少？

        3.4  磁场对通电导线的作用力

      班级         姓名              学号        

1、画出下图中通电导线受到的安培力的方向。

2、质量为m的金属导体棒置于倾角为的导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数为μ。当导体棒通电时，恰能在导轨上静止。在如图中，标出了四种匀强磁场方向，其中棒      与导轨间的摩擦力可能为零的是(      )

3、两条直导线互相垂直，如图所示，但相隔一小段距离，其中AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流电流按图所示方向通入两条导线时，CD导线将(      )

A.逆时针方向转动，同时靠近导线AB

B.顺时针方向转动，同时靠近导线AB

C.逆时针方向转动，同时离开导线AB

D.顺时针方向转动，同时离开导线AB

4、如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相等方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1。当加入与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为

A .F2       B .F1－F2  

C. F1+F2        D.2F1－F2

5、如图所示，竖直向上的匀强磁场磁感应强度B=0.4T，一段长L=1m的通电直导线放在该磁场中，导线与水平方向的夹角=37°，导线中电流I=0.5A，则此导线所受安培力为多大?

6、两条水平金属导轨上放置一根导电棒ab，处于竖直向上的匀强磁场中，如图所示，导电棒质量为1.2kg，长为1m，当棒中通入3A电流时，它可在导轨上匀速滑动，若电流增大为5A时，棒可获得2m/s2的加速度，求该装置所处的磁感应强度的大小。

7、倾角为=30°的光滑导体滑轨A和B的上端接入一电动势E=3V、内阻不计的电源，滑轨间距为L=10cm，将一个质量为m=30g，电阻R=0.5Ω的金属棒ab水平放置在滑轨上，若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在滑轨上，如图所示。求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小。

8、如图所示，电源电动势E=2V，r=0.5Ω,竖直导轨的电阻可忽略不计，金属棒的质量m=0.1kg，电阻R=0.5Ω，它与导轨间的最大静摩擦力是正压力的0.4倍，有效长度为0.2m，靠在导轨的外侧，为使金属棒不下滑，我们可加一个与导轨所在平面成30°角、与棒垂直且向里的磁场，g取10m/s2。求：

(1)此磁场是斜向上还是斜向下？

(2)B的范围是多少？