2018年河北省邢台市高中物理 第三章 磁场 3.3 通电导线在磁场中受到的力学案（无答案）新人教版选修3-1.docVIP

3.3 通电导线在磁场中受到的力 【学习目标】 1.探究安培力方向与哪些因素有关。 2.会用左手定则判断安培力的方向。 3.能够计算匀强磁场中安培力的大小。 4.了解磁电式电流表的基本构造及基本原理。 【知识导学】 1.安培力的方向 (1)安培力:通电导线在①磁场中受到的力称为安培力。 (2)左手定则:伸开②左手,使拇指与其余四指③垂直,并且都与手掌在④同一平面内;让磁感线从⑤掌心进入,并使四指指向⑥电流的方向,这时⑦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。 2.安培力的大小 (1)当导线与磁场方向垂直时:F=⑧ILB。 (2)当导线与磁场方向平行时:F=⑨0 。 (3)当导线与磁场方向的夹角为θ时:F =⑩ILBsin θ。 3.磁电式电流表 (1)原理:安培力与电流的关系。 (2)构造:磁铁、线圈、极靴、螺旋弹簧、软铁和指针。 (3)优缺点:磁电式电流表的优点是灵敏度高;缺点是允许通过的电流很小。 (4)刻度:线圈无论转到什么位置,它的平面都跟磁感线平行,所以表盘的刻度是均匀的。 【三“点”探究】 主题1:探究影响安培力方向的因素(重点探究) 阅读本节教材中“安培力的方向”标题下面的内容,按照第一节教材中图3.1-3(通电导线与磁体通过磁场发生相互作用)所示进行演示实验,回答下列问题。 (1)在探究安培力的方向与电流方向、磁场方向的关系时,能否同时改变二者的方向? (2)试探讨安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系。 主题2:电流之间的安培力 (1)电流之间通过什么发生相互作用? (2)以如图所示的两根直导线为例,分析如何判断电流之间安培力的方向。 主题3:安培力的大小(重点探究) 阅读教材中“安培力的大小”标题下面的内容,回答下列问题。 (1)通电导线如果在磁场中不受安培力作用,能否说明该处磁感应强度为零? (2)当通电导线与磁场方向既不垂直也不平行时,所受安培力如何计算? (3)磁场越强,放入磁场中的通电导线所受安培力一定越大吗? 主题4:磁电式电流表 (1)N、S两块磁极之间的磁场是匀强磁场吗? (2)磁电式电流表的工作原理是什么? 【知识运用】 1.请画出在下图所示的甲、乙、丙三种情况下,导线受到的安培力的方向。 2.关于磁场对通电直导线的作用力(安培力),下列说法正确的是( )。 A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用 B.安培力的方向一定跟磁场的方向垂直 C.安培力的方向一定跟电流的方向垂直 D.安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面 3.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,当两线圈通以如图所示的电流时,从左向右看,线圈L1将( )。 A.不动 B.顺时针转动 C.逆时针转动 D.向纸面内平动 4.一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线,放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,受到磁场力的大小可能是( )。 A.0.4 N B.0.2 N C.0.1 N D.0 【拓展提升】 拓展一、对公式F=ILB的理解 1.如图所示,在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线,电流为I,磁感应强度为B,求各导线所受到的安培力。 拓展二、安培力作用下的动态问题 2.如图所示,把轻质导线线圈用细线挂在磁铁的N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面。当线圈内通过如图所示方向的电流时,线圈将怎样运动? 拓展三、安培力作用下的平衡问题 3.如图所示,导体杆ab的质量为m,电阻为R,放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上,导轨间距为d,电阻不计,系统处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,电池内阻不计。问:若导线光滑,电源电动势E应为多大才能使导体杆静止在导轨上? 【补充学习材料】 【反思总结】 - 1 -