选修34 通电导线在磁场中受到的力导学案及答案

3.4《通电导线在磁场中受到的力》导学案

【学习目标】

1、知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力为零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受安培力的大小F=BIL ；电流方向与磁场方向夹角为θ时，安培力F=BILsinθ。

2、左手定则熟练地判定安培力的方向。

3、知道电流表的基本构造，知道电流表测电流大小和方向的基本原理，了解电流表的基本特点

【重点难点】

安培力的大小、方向，左手定则。

【学法指导】

认真阅读教材，观察插图，体会磁场对电流的作用力大小与什么因素有关？力的方向有什么特点？

【知识链接】

什么是磁感应强度？其定义式为：_______________，注意电流源必须_____________放置。

【学习过程】

一、安培力的方向

用左手定则判定，安培力始终垂直于         和            所决定的平面，但         和          不一定垂直。若它二者中任一量反向，F将                。

二、安培力的大小：

如图：一根长为L的直导线，处于磁感应强度为B的匀强磁场中且与B的夹角为，当通过电流I时，安培力的大小可表示为F=            。

当=90°时，安培力最大，Fmax=               [来源:学科网]

当=0°或=180°时，安培力为                   。

【典型例题】

例1、见课本94页第1题

[来源:学科网ZXXK]

例2、如图所示，两根平行放置的导电轨道，间距为L，倾角为，轨道间接有电动势为E（内阻不计）的电源，现将一根质量为m、电阻为R的金属杆ab与轨道垂直放于导电轨道上，轨道的摩擦和电阻均不计，要使ab杆静止，

（1）所加垂直于导轨平面方向的匀强磁场的磁感应强度多大？ 方向如何？[来源:学|科|网Z|X|X|K]

（2）所加竖直方向的匀强磁场的磁感应强度多大？方向如何？

【训练测试】

1.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是(　　)

A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的

B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直

C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直

D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直

2．(2009·汕头模拟)如图所示，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

3．一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示．在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力(　　)

A．大小不变，方向不变

B．由零增大到最大，方向时刻变

C．由最大减小到零，方向不变

D．由零增大到最大，方向不变

4．已知质量为m的通电细杆ab与导轨间的摩擦系数为μ，有电流时，ab恰好在导轨上静止，如图所示，下图是它的四个侧视图四种可能的匀强磁场方向，其中能使杆ab与导轨之间摩擦力为零的图是

 (　　)

5．如图所示，接通开关时，观察到金属棒动起来这说明________，断开开关后，将滑动变阻器的滑动片向左滑动一段距离后，再接通开关时你观察到________；这种现象说明________．[来源:Z+xx+k.Com]

6．如图所示，两平行光滑导轨相距为20cm，金属棒MN的质量为10g，电阻R＝8Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝0.8T，方向竖直向下，电源电动势E＝10V，内阻r＝1Ω，当电键K闭合时，MN恰好平衡，求变阻器R1的取值为多少？设θ＝45°.

[来源:学_科_网Z_X_X_K]

【参考答案】

1.答案：D

解析：电流放入磁场中，不管电流与磁场是否垂直，安培力均垂直磁场和电流所确定的平面，即安培力总是垂直磁场方向，安培力总是垂直电流方向．[来源:学科网]

2．答案：C

解析：为使F＝0，则F安必竖直向上且F安＝mg，由左手定则可判定磁场一定是垂直纸面向里，故选项C正确．

3．答案：D

解析：导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导体不受安培力；当导体转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导体受到安培力的作用；当导体转过90°时，电流与磁场垂直，此时导体所受安培力最大．根据左手定则判断知，力的方向始终不变．选项D正确．

4．答案：AB

解析：用左手定则判断各图中导电细杆的受力方向，再判断通电细杆所受的合力．

5．答案：通电导线在磁场中受到力的作用；金属棒摆动的角度更大些；电流越强，导线受到的安培力越大[来源:Zxxk.Com]

6．答案：7Ω

解析：先根据左手定则判定安培力的方向，然后根据平衡条件列方程，再利用安培力公式以及闭合电路欧姆定律进行求解．

金属棒平衡时的平面受力图，如图2所示．

当MN平衡时，有mgsinθ－BILcosθ＝0①

由全电路欧姆定律，得I＝②

由①、②式联立并代入数据，得R1＝7Ω.

【学习反思】

安培力的方向、磁感应强度的方向、电流的方向三者之间的关系怎样？画图说明。