高中物理 3.3探究安培力学案 粤教版选修31.doc

第三节探究安培力1通过实验认识安培力，会用左手定则判断安培力的方向，会计算匀强磁场中安培力大小2理解磁感应强度的定义，会用磁感应强度的定义式进行有关计算3知道磁通量，能计算穿过某面积的磁通量1磁场对电流的作用力称为安培力2安培力方向：用左手定则判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，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，大拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受的安培力的方向3磁感应强度：物理学规定，当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力f跟电流i和导线长度l的乘积il的比值叫做磁感应强度定义式：b4磁场方向：小磁针静止时n极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场方向5匀强磁场：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域内的磁场叫匀强磁场在匀强磁场中，磁感线是一组平行且等间距的直线6磁通量(1)定义：磁感应强度b与垂直于磁场方向的面积s的乘积叫做穿过这个面的磁通量(2)定义式：bsfblisin (为b、l间的夹角)，高中只要求掌握0(不受安培力)和90两种情况如图所示，一根长为0.2 m的金属棒放在倾角为37的光滑斜面上，并通以i5 a电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度为b0.6 t，竖直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？ 解析：金属棒受力如图所示，由平衡条件得：沿斜面方向有： fcos gsin ，棒所受的磁场力为： fbil，由解得棒的重力为：g2.4 n.答案：2.4 n总结：安培力是通电导体受的磁场力，从力学角度分析，对通电导体仍可借助定律、功能关系等力学规律分析一、单项选择题1磁感应强度的单位是特斯拉(t)，与它等价的是(a)a. b.c. d. 2.如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流i时，导线的运动情况是(从上往下看)(a)a顺时针转动，同时下降b顺时针转动，同时上升c逆时针转动，同时下降d逆时针转动，同时上升 解析：画出蹄形磁铁的两条磁感线，在磁感线与电流相交处分别取一小段电流，如图中的bc、ad两段，由左手定则可知，ad段受安培力垂直纸面向外，bc段受垂直纸面向里的安培力，故导线将绕轴线oo顺时针旋转(俯视)当导线转动90时(特殊位置法)，由左手定则可知，导线受向下的安培力作用，所以导线在顺时针转动的同时还向下运动3下图中磁感应强度b，电流i和安培力f之间的方向关系错误的是(d)解析：根据左手定则，f一定垂直于i和l，d项错误4一段长0.2 m，通过2.5 a电流的直导线，关于在磁感应强度为b的匀强磁场中所受安培力f的情况，正确的是(c)a如果b2 t，f一定是1 nb如果f0，b也一定为零c如果b4 t，f有可能是1 nd如果f有最大值时，通电导线一定与b平行解析：当导线与磁场方向垂直放置时，fbil，力最大，当导线与磁场方向平行放置时，f0，当导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0fbil，a、d两项不正确，c项正确；磁感应强度是磁场本身的性质，与受力f无关，b不正确二、不定项选择题5如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源e，导轨平面与水平面间的夹角30.金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好整个装置处于磁感应强度为b的匀强磁场中当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是(b)a减小磁感应强度bb调节滑动变阻器使电阻减小c增大导轨平面与水平面间的夹角d将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变解析：对金属杆受力分析，沿导轨方向：mgsin 0，若想让金属杆向上运动，则增大，a项错误；电阻减小，增大，则b项正确；若增大，则mgsin 增大，c项错误；若电流反向，则金属杆受到的安培力反向，d项错误6质量为m的通电细杆置于倾角为的导轨上，导轨的宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数为，有垂直于纸面向里的电流通过杆，杆恰好静止于导轨上在如下图所示的a、b、c、d四个图中，杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是(cd)解析：对通电杆进行受力分析如下：根据平衡条件可以判断出c和d一定受到摩擦力的作用，正确选项为c、d.此题要求考生能够对通电杆进行正确的受力分析，并根据平衡条件进行判断7首先对电磁作用力进行研究的是法国科学家安培如图所示的装置，可以探究影响安培力大小的因素，实验中如果想增大导体棒ab摆动的幅度，可能的操作是(bc)a把磁铁的n极和s极换过来b增大通过导体棒的电流强度ic把接入电路的导线从、两条换成、两条d更换磁性较小的磁铁解析：安培力的大小与磁场强弱成正比，与电流强度成正比，与导线的长度成正比，b、c正确8(2013长春高三检测)关于电场线和磁感线的说法正确的是(acd)a电场线和磁感线都是利用疏密表示场的强弱的b电场线是客观存在的，而磁感线是不存在的c静电场的电场线是不闭合的，而磁感线是闭合的曲线d电场线和磁感线都不可能相交三、非选择题(按题目要求作答解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位) 9.如图所示，在倾角为30的斜面上，固定一宽l0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器r.电源电动势e12 v，内阻r1 ，一质量m20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好整个装置处于磁感应强度b0.80 t，垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)金属导轨是光滑的，取g10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求： (1)金属棒所受到的安培力；(2)通过金属棒的电流；(3)滑动变阻器r接入电路中的阻值解析：(1)金属棒静止在金属轨道上受力平衡，f安mgsin 30，得出f安0.1 n.(2)由f安bil，得i，代入数据得i0.5 a.(3)设滑动变阻器接入电路的阻值为r0，根据闭合电路欧姆定律得：ei(r0r)，解得r0r23 .答案：(1)0.1 n(2)0.5 a(3)23 10如图所示，光滑的平行导轨倾角为，处在竖直向下匀强磁场中，导轨中接入电动势为e、内电阻为r的直流电源，电路中除电阻r外其余电阻不计；将质量为m、长度为l的导体棒放在平行导轨上恰好能够处于静止状态，求磁感应强度b.解析：以导体棒为研究对象，对其受力分析如图所示，可得：bilmgtan ，i，解得：b.答案：11如图所示，pq和mn为水平、平行放置的金属导轨，相距l1 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m0.2 kg，棒的中点用细线经滑轮与物体相连，物体的质量m0.3 kg，棒与导轨的动摩擦因数0.5，匀强磁场的磁感应强度b0.2 t，方向竖直向下，为使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？(g取10 m/s2) 解析：对导体ab，由平衡条件得：fnmg0，bilff0，对物体，由平衡条件得：fmg0，又ffn，联立以上四式解得i20 a，由左手定则知电流方向应为由b到a.答案：20 a从b流向a12如图所示，在与水平方向成60的光滑金属导轨间连一电源，在相距1 m的平行导轨上放一重力为3 n的金属棒ab，棒上通以3 a的电流，磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止求：(1