磁场对通电导线的作用力 导学案-高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

试卷第=page66页，共=sectionpages66页试卷第=page11页，共=sectionpages33页1.1磁场对通电导线的作用力【学习目标】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。3．了解磁电式电流表的工作原理。【学习重点】安培力的大小计算和方向的判定。【学习难点】用左手定则判定安培力的方向。【学习过程】一、安培力的方向实验1：探究安培力的方向与什么因素有关（1）改变电流的方向，观察发生的现象。［现象］________________________________________。（2）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象。［现象］________________________________________。［结论］①安培力的方向和_____________、_____________有关系。②安培力的方向_______________________________________，也就是说，安培力的方向总是____________________________________________________。左手定则：伸开_________，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___________，并使伸开的四指指向_________的方向，那么，__________所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。【例】判断下图中导线A所受磁场力的方向。实验2：探究通电平行直导线间的作用力方向（1）电流的方向相同时，观察发生的现象。［现象］____________________________________。（2）电流的方向相反时，观察发生的现象。［现象］____________________________________。［结论］________________________________________________________________________。二、安培力的大小将磁感应强度B分解为与导线垂直的分量B⊥和与导线平行的分量BB⊥=所以F=三、磁电式电流表1．结构：______________________________________________________________。2．原理：在磁电式电流表中，极靴和铁质圆柱之间构成一个特殊的磁场分布，磁场方向沿着____________________，电流通过电流表的矩形线圈时，线圈的两条边线始终与磁感应强度方向垂直，受到大恒定的安培力，安培力将促使线圈绕轴转动，同时螺旋弹簧被收紧，将产生一个______的转动效果，当两种转动效果抵消时，指针会指在一个相应的位置，从而指示出电流值。【巩固练习】一、单选题1．在地处上海的学校实验室里，某同学将通电直导线东西向水平放置，导线内通有自西向东方向的恒定电流，地磁场对该导线的作用力方向为（）A．南偏上 B．南偏下 C．北偏上 D．北偏下2．如图所示，光滑斜面上放置一根垂直于纸面且通有恒定电流的导体棒，空间有垂直斜面向上的匀强磁场，导体棒处于静止状态，则关于导体棒电流方向及所受安培力方向，下列说法正确的是（）A．所受安培力方向竖直向上 B．所受安培力方向水平向左C．电流方向垂直于纸面向外 D．电流方向垂直于纸面向里3．如图所示，通电导线在纸面内由Ⅰ位置绕垂直纸面的固定轴转到Ⅱ位置，其他条件不变，该导线所受安培力大小()A．变大 B．变小C．不变 D．不能确定4．如图所示，无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I，导线正上方沿竖直方向有一绝缘细线悬挂着的正方形线框。线框中通有沿逆时针方向的恒定电流I，线框的边长为L，线框下边与直导线平行，且到直导线的距离也为L。已知在长直导线的磁场中距长直导线r处的磁感应强度大小为（k为常量），线框的质量为m，则剪断细线的瞬间，线框的加速度为（）A．0 B． C． D．5．如图甲是高中物理电学实验中常用的磁电式电流表的结构，其内部磁场分布和线圈中电流流向剖面示意如乙图所示。关于磁电式电流表的下列各项说法中正确的是（）A．线圈a在磁场中受到的安培力为逆时针方向，线圈b在磁场中受到的安培力为逆时针方向B．线圈中电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也越大，线圈偏转的角度也越大C．电流表中的磁场是匀强磁场D．线圈无论转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，所以线圈不受安培力6．由12根互不连通的等长导线构成正方体abcd－efgh，若在ab边和dc边通上方向如图所示，大小为I的电流时，ab边受到的安培力大小为F，若在ef和hg边也通上和ab边、dc边方向相同，大小相等的电流时，则dc边受到的安培力大小为（已知通电直导线在周围形成的磁场，大小满足（）A． B． C． D．二、解答题7．某工程小组计划在赤道附近架设直流高压输电线路。其中一段长为20m沿东西方向的直导线，载有2.0×103A方向由东向西的电流。已知赤道附近地磁场的磁感应强度大小约为5.0×10-5T，且可视为南北方向的匀强磁场地磁场。对这段导线的作用力有多大？方向如何？8．如图，两平行金属导轨间的距离L＝0.40m，导轨平面与水平夹角θ＝37°，空间分布着垂直于导轨平面的匀强磁场B＝0.5T。导轨的一端接有电动势E＝4.5V、内阻r＝0.50Ω的直流电源。现把一个质量为m＝0.040kg的导体棒ab垂直导轨放置，导体棒恰好静止。导体棒的电阻R0＝2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2.已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求：（1）通过导体棒的电流；（2）导体棒受到的安培力大小；（3）导体棒受到的摩擦力大小。9．在垂直纸面向里的有界匀强磁场中，一宽d＝0.5m、高h＝0.8m的单匝矩形闭合导体用轻质细线悬挂在天花板上，矩形导体的在磁场内，在磁场外，如图所示。已知闭合导体的质量为0.5kg，当导体中通有逆时针方向、I＝10A的电流时，细线中的张力T＝3N，取重力加速度大小，求：（1）匀强磁场的磁感应强度大小B；（2）穿过闭合导体的磁通量。10．我们在必修3学习磁场的时候，知道同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。你能利用这节课学习的安培力的知识，来解释这样的现象吗？11．中国在军事上有了顶级杀手铜，电磁炮技术取得巨大成功，舰载电磁炮已经进行实弹射击，测试性能相当优秀，海洋强国指日可待。电磁炮的原理模型如图所示，光滑水平加速导轨M、N电阻不计，轨道的宽度为L=0.2m，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B=2T，“弹体”总质量m=0.02kg，弹体在轨道间的电阻R=1Ω，可控电源的电动势可以调控，若初态E=1V、内阻r=4Ω，以保证“电磁炮”匀加速发射，不计空气阻力。