选修3-1第6章第1节探究磁场对电流的作用习题课详解.ppt

目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 探究磁场对电流的作用 高中物理·选修3-1·鲁科版 第六章 磁场对电流和运动电荷的作用 第二讲 探究磁场对电流的作用习题课 1 知道安培力的定义，理解并熟练应用安培力的计算公式F＝ILBsin θ 2 掌握左手定则，会用左手定则判断安培力的方向 3 知道电流表的基本构造和基本原理 目标定位 4 通过观察实验现象，体会控制变量法在科学研究中的作用 一、安培力的方向 1．判断安培力方向的方法：左手定则 2．判定安培力的方向应注意的问题 (1)安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面． 课堂讲义 (2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平面，所以仍用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心． 特别提醒　　F⊥I，F⊥B，但B与I不一定垂直． 课堂讲义 【例1】 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向． 解析 F F F F F F F F 课堂讲义 二、安培力的大小 对安培力F＝ILBsin θ的理解 1．公式中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响 2．公式中L指的是导线在磁场中的“有效长度”， 弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图6-1-4所示)；相应的电流沿L由始端流向末端． 课堂讲义 3. 公式中θ是B和I方向的夹角，当θ=90°时sin θ=1，公式变为F＝ILB 4. 公式中Bsin θ可以理解为磁感应强度B在垂直L方向的分量，Lsin θ也可以理解为L在垂直于磁场方向的“有效长度”． 课堂讲义 【例2】长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是 （ ） A. F=BILcosθ B. F=BILcosθ C. F=BILsinθ D. F=BILsinθ 课堂讲义 解析　A图中，导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上， B图中，导线和磁场方向垂直 C图中导线和磁场方向垂直 D图中导线和磁场方向垂直 F=BIL F F=BILcosθ方向垂直纸面向外 B F F=BIL F=BIL F √ × × × A 根据左手定则可以确定安培力的方向 可算出各段导线的有效长度 合力大小为整段导线的等效长度所受的安培力 课堂讲义 A 课堂讲义 不计摩擦力 可知电流方向 结合电流方向就可知安培力方向 导体棒受力的合力为零，处于平衡状态 转换研究对象，先求导轨对棒的支持力 课堂讲义 【例4】 如图3-4-11所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m的平行导轨上放一质量为m＝0.3 kg的金属棒ab，通以从b→a，I＝3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止．求： (1)匀强磁场磁感应强度的大小； (2)ab棒对导轨压力的大小．(g＝10 m/s2) 三、安培力作用下的物体平衡 【例4】 如图3-4-11所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m的平行导轨上放一质量为m＝0.3 kg的金属棒ab，通以从b→a，I＝3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止．求： (1)匀强磁场磁感应强度的大小； (2)ab棒对导轨压力的大小．(g＝10 m/s2) 解析 (1)ab棒静止，受力情况如图所示，沿斜面方向受力平衡，则 mgsin θ＝BILcos θ. 课堂讲义 60° mg FN F B 【例4】 如图3-4-11所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m的平行导轨上放一质量为m＝0.3 kg的金属棒ab，通以从b→a，I＝3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止．求： (1)匀强磁场磁感应强度的大小； (2)ab棒对导轨压力的大小．(g＝10 m/s2) 借题发挥　有些同学在处理此类问题时常常感到比较困难，原因是空间观念不强，对磁场方向、电流方向、安培力方向的关系分辨不清，这时可由立体图画出正视图、侧视图或俯视图，则三者之间的关系就一目了然了．例如本题画出侧视图，不但磁感应强度、电流、安培力三者方向关系确定了，安培力、重力、支持力的关系也清楚了． 课堂讲义 B mg FN mg FN mg FN mg FN F B F B F B F 显然，只有AC可能静止在斜面上 AC 课堂讲义 四、电动机和磁电式电流计 磁场均匀辐射分布，线圈在磁场内转动时，始终与磁感线平行 弹簧产生阻碍线圈转动的力矩 F F √ ×