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

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 磁场对通电导线的作用力学案，共9页。学案主要包含了安培力的方向，安培力的大小，质量等内容，欢迎下载使用。


授课题目
1.1磁场对通电导线的作用力(1)
教学目标
1.知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BILsinθ。
2.知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
重点难点
重点:知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BILsinθ。
难点：知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
考纲要求
1级
一、安培力的方向
（1）改变电流的方向 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 现象：导体又向相反的方向运动。
通过上述现象分析得出结论：安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。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。
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：左手定则：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____________，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。
例：如图，两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时，它们相互间的作用力的方向如何?

说明：分析通电导线在磁场中的受力时，要先确定导线所在处的磁场方向，然后根据左手定则确定通电导线的受力方向。电流产生的磁场是什么样的呢？请利用右手螺旋定则判定，电流处在电流产生的磁场中，电流所受的安培力方向利用左手定则判定。反过来要分析电流所受的安培力方向，应该怎么分析呢？如果通电电流方向相反时，两个电流的受力情况呢？
通过分析可知：电流的方向相同时两平行导线相互靠近。
电流的方向相反时两平行导线相互远离。
二、安培力的大小
通过第二节课的学习，我们已经知道，垂直于磁场B放置的通电导线L，所通电流为I时，它在磁场中受到的安培力F=BIL
当磁感应强度B的方向与导线平行时，导线受力为零。
问题：当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ时，导线受的安培力多大呢？将磁感应强度B分解为与导线垂直的分量和与导线平行的分量，则，因不产生安培力，导线所受安培力是产生的，故安培力计算的一般公式为：
注意：如图所示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，相应的电流沿L由始端流向末端。
课堂检测：
典题强化1.
典题强化2.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”).
例一、如图所示，长度为L=10cm的一段直导线ab，与磁场方向垂直放置在磁感应强度的匀强磁场中.今在导线中通以I=10A的电流，方向从b流向a.导线绕固定点O转动（设） ，由图中位置在纸面内按顺时针方向转过60°角时，求：
（1）导线受到的安培力的大小和方向；
（2）如果在ab所在的竖直面上， 从图中位置绕O点转动，由纸面向纸面外转30°角时，情况又如何?
集体研讨记录
课堂检测（检）
课堂记录及课下安排（用）
教学反思
授课题目
1.1磁场对通电导线的作用力(二)
教学目标
会分析导体安培力作用的运动问题
重点难点
重点、难点：会分析导体安培力作用的运动问题
考纲要求
1级
1.（电流元法）如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5 g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5 T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流为(g取10 m/s2)( )
A．0.1 A B．0.2 A
C．0.05 A D．0.01 A
2.（等效法）如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图．当圆盘高速绕中心轴OO′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是( )

A．竖直向上 B．竖直向下
C．水平向里 D．水平向外
3.（特殊位置法）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受磁场力后的运动情况为( )
A．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
4.（等效法或者电流元法）如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是( )
A．线圈向左运动
B．线圈向右运动
C．从上往下看顺时针转动
D．从上往下看逆时针转动
5.（转换研究对象法）如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是（ ）
A．静止不动
B．向纸外平动
C．N极向纸外，S极向纸内转动
D．N极向纸内，S极向纸外转动
6.（结论法）两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（ ）
A.顺时针方向转动，同时靠近ab B.逆时针方向转动，同时离开ab
C.顺时针方向转动，同时离开ab D.逆时针方向转动，同时靠近ab
【课堂检测】
1．（多选）如图所示，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FN1，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FN2，则以下说法正确的是( )
A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短
C．FN1>FN2 D．FN1跟踪演练2. 某同学自制的简易电动机示意图如图所示．矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴．将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方．为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将( )
A．左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉
B．左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉
C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉
D．左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉
集体研讨记录
课堂检测（检）
课堂记录及课下安排（用）
教学反思
授课题目
1.1磁场对通电导线的作用力(三)
教学目标
会根据安培定则判断磁感应强度，共会用左手定则它判断安培力的方向。
会分析导体安培力作用的运动问题
重点难点
重点：会根据安培定则判断磁感应强度，共会用左手定则它判断安培力的方向。
难点：安培力与力学综合应用
考纲要求
1级
磁电式电流表
（1）电流表主要由哪几部分组成的？
（2）为什么电流表可测出电流的强弱和方向？
（3）电流表中磁场分布有何特点呢？为何要如此分布？
（4）磁电式仪表的优缺点是什么？
做一做：旋转的液体
液体为什么会旋转？旋转的方向该如何判定？
练习：实验室经常使用的电流表是磁电式仪表。这种电流表的构造如图甲所示，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的，让线圈通以如乙图所示的稳恒电流（b端电流方向垂直纸面向内）。下列说法正确的是（ ）
A．当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上
B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动
C．线圈通过的电流越大，指针偏转角也越大
D．电流表表盘刻度是均匀的
例三、质量、长度的通电细杆置于倾角的平行放置的导轨上，导轨的宽度，杆与导轨间的动摩擦因素，磁感应强度的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示．现调节滑动变阻器的滑片，试求：为使杆静止，通过杆的电流范围为多少？（取）
跟1.如图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中电流方向于L2中的相同，与L3中相反。下列说法正确的是（ ）
A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直
B．L3所在处磁场的方向水平向左
C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1：1：
D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为：：1
例二、如图1所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．从t＝0时刻起，棒上有如图2所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图1中I所示方向为电流正方向．则金属棒
A．一直向右移动B．速度随时间周期性变化
C．受到的安培力大小不随时间而变化D．受到的安培力在一个周期内做正功
《配7》如图所示为电流天平，它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，磁感应强度大小为B，方向与线圈平面垂直。当线圈中通过方向如图所示的电流I时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向，大小不变，这时为使天平两臂再达到新的平衡，则需（ ）
A．在天平右盘中增加质量m=nBILg的砝码 B．在天平右盘中增加质量m=2nBILg的砝码
C．在天平左盘中增加质量m=nBILg的砝码 D．在天平左盘中增加质量m=2nBILg的砝码
《配6》如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接，已如导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为（ ）
A.2F
D.0
集体研讨记录
课堂检测（检）
课堂记录及课下安排（用）
教学反思
授课题目
1.1磁场对通电导线的作用力(习题课)
教学目标
会分析导体安培力作用的运动问题
重点难点
重点、难点：会分析导体安培力作用的运动问题
考纲要求
1级
1．如图所示，两根通电直导体棒用四根长度相等的绝缘细线悬挂于O1、O2两点，已知O1O2连线水平，导体棒静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为θ，保持导体棒中的电流大小和方向不变，在导体棒所在空间加上匀强磁场后绝缘细线与竖直方向的夹角均增大了相同的角度，下列分析正确的是( )
A．两导体棒中的电流方向一定相同
B．所加磁场的方向可能沿x轴正方向
C．所加磁场的方向可能沿z轴正方向
D．所加磁场的方向可能沿y轴负方向
2．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．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
3．如图所示，位于同一水平面上的两根平行导电导轨，放置在斜向左上方、与水平面成60°角的匀强磁场中．一根通有恒定电流的金属棒正在导轨上向右做匀速运动，在匀强磁场沿顺时针缓慢转过30°的过程中，金属棒始终保持匀速运动，则磁感应强度B的大小变化可能是（ ）．
A．始终不变B．始终变小C．先变大后变小D．先变小后变大
4．图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
A．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
5．如图所示，用细绳悬挂一矩形导线框且导线框底边水平，导线框通有逆时针方向的电流（从右侧观察）．在导线框的正下方、垂直于导线框平面有一直导线PQ．原PQ中无电流，现通以水平向右的电流，在短时间内（ ）
A．从上往下观察导线框顺时针转动
B．从上往下观察导线框向右平移
C．细绳受力会变得比导线框重力大
D．导线框中心的磁感应强度变大
6．如图所示，有两根长为L，质量为m的细导体棒a、b；a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x，当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是（ ）
A．方向水平向右
B．大小为
C．要使a仍保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移
D．若使b下移，a将不能保持静止
集体研讨记录
课堂检测（检）
课堂记录及课下安排（用）
教学反思