高中物理選修3-1第1部分 第三章《磁場》第2節(jié) 磁場對通電導(dǎo)線的作用——安培力 教科

《高中物理選修3-1第1部分 第三章《磁場》第2節(jié) 磁場對通電導(dǎo)線的作用——安培力 教科》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理選修3-1第1部分 第三章《磁場》第2節(jié) 磁場對通電導(dǎo)線的作用——安培力 教科（47頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

歡迎進入物理課堂 第三章 第2節(jié) 理解教材新知 把握熱點考向 應(yīng)用創(chuàng)新演練 知識點一 知識點二 考向一 考向三 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時跟蹤訓(xùn)練 考向二 1 磁場對通電導(dǎo)線的作用力稱為安培力 安培力的方向由左手定則判定 2 當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向平行時 導(dǎo)線不受安培力 當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時 導(dǎo)線受安培力作用 其大小為F BIL 3 電動機是靠安培力做功 將電能轉(zhuǎn)化成機械能的裝置 1 探究磁場對通電導(dǎo)線的作用 1 實驗原理 將通電導(dǎo)線置于磁場中 它將受到力的作用 取一蹄形磁鐵 認(rèn)為它的兩極間的磁場均勻 將一通電線框置于蹄形磁鐵的兩極間 電流的大小可以由滑動變阻器調(diào)節(jié) 通電導(dǎo)線在磁場中的長度可由并用的磁鐵數(shù)目改變 安培力的大小可通過彈簧測力計的讀數(shù)求出 自學(xué)教材 2 實驗裝置 如圖3 2 1所示 3 實驗器材 鐵架臺 蹄形磁體 2個 線框 彈簧測力計 電流表 電源 滑動變阻器 開關(guān) 導(dǎo)線若干 圖3 2 1 4 實驗過程 按如圖3 2 1所示裝置安裝 連接實驗器材 并使線框下端與磁場方向垂直 在接通電路前先觀察并記錄下彈簧測力計的讀數(shù)F0 接通電路 調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表讀數(shù)為I1 記錄彈簧測力計的讀數(shù)F1 繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表讀數(shù)為I2 I3 In 觀察并記錄彈簧測力計相應(yīng)的讀數(shù)F2 F3 Fn 分別計算出F1 F0 F2 F0 F3 F0 Fn F0 并填入表格中 列出Ii與Fi F0 i 1 2 3 n 的對應(yīng)關(guān)系 緊挨著蹄形磁體再并排放上一個相同的蹄形磁體 相同的極性在同一側(cè) 仍保持線框的豎直邊在磁場區(qū)外 重復(fù) 過程 5 實驗結(jié)論 當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向平行時 導(dǎo)線不受力 當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時 磁場對通電導(dǎo)線有力的作用 力的大小與導(dǎo)線中的電流 導(dǎo)線長度和磁場強弱有關(guān) 精確實驗表明 通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時 磁場對通電導(dǎo)線作用力的大小與導(dǎo)線長度和電流大小都成正比 比例系數(shù)與導(dǎo)線所在位置的磁場強弱有關(guān) 2 安培力的大小和方向 1 定義 磁場對通電導(dǎo)線的作用力 2 公式 F ILB 式中I的單位為安 A L的單位為米 m F的單位為牛 N 3 安培力方向的判定 左手定則內(nèi)容 伸出左手 四指并攏 使大拇指和其余四指垂直 并且都跟手掌在同一平面內(nèi) 讓磁感線垂直穿過手心 四指指向沿電流方向 則大拇指所指方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向 如圖3 2 2所示 圖3 2 2 重點詮釋 1 對安培力的理解 1 公式F ILB是在通電導(dǎo)線與磁場方向垂直的情況下得出的 2 安培力方向的特點 通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力方向 既與電流方向垂直 又與磁場方向垂直 或者說安培力方向垂直于電流方向和磁場方向所確定的平面 3 當(dāng)電流方向跟磁場方向不垂直時 安培力的方向仍垂直電流與磁場所決定的平面 所以仍可用左手定則來判斷安培力的方向 只是磁感線不再垂直穿過手心 4 注意區(qū)別安培力的方向和電場力的方向與場的方向的關(guān)系 安培力的方向總是與磁場的方向垂直 而電場力的方向與電場的方向平行 5 安培定則和左手定則的區(qū)別 安培定則確定的是電流方向和由電流產(chǎn)生的磁場方向之間的關(guān)系 左手定則確定的是磁場方向 電流方向和電流所受磁場的作用力 安培力 的方向之間的關(guān)系 2 電場力與安培力的區(qū)別 1 在圖3 2 3中標(biāo)出了磁場的方向 通電直導(dǎo)線中電流I的方向 以及通電直導(dǎo)線所受安培力F的方向 其中正確的是 圖3 2 3 解析 B選項導(dǎo)線和磁場方向平行 故通電導(dǎo)線不受安培力作用 再由左手定則 C選項正確 A D錯誤 答案 C 自學(xué)教材 1 直流電動機的工作原理 1 直流電動機的構(gòu)造 如圖3 2 4所示是一個直流電動機的工作模型 由磁場 磁體 轉(zhuǎn)動線圈 滑環(huán) 兩個半圓環(huán)A和B 電刷及電源組成 圖3 2 4 2 工作原理 當(dāng)電流由半圓環(huán)A流入時 則從B流出 當(dāng)電流由B流入時 則從A流出 因此 滑環(huán)在其中起了一個換向器的作用 當(dāng)線圈通電后 由于受到安培力的作用 線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)起來 2 電動機的分類 1 直流電動機 2 交流電動機 重點詮釋 1 兩個半圓環(huán)A和B的作用是改變線圈中的電流方向 從而確保線圈中安培力的方向與線圈轉(zhuǎn)動方向一致 2 無論直流電動機還是交流電動機 無論其結(jié)構(gòu)多復(fù)雜 但都是利用磁場對通電導(dǎo)線的作用把電能轉(zhuǎn)化為機械能的 2 下列關(guān)于直流電動機的說法 錯誤的是 A 直流電動機是將電能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置B 直流電動機能把電能全部轉(zhuǎn)化為動能C 直流電動機是依靠磁場對電流的作用工作的D 直流電動機工作時也會有發(fā)熱現(xiàn)象 是電流的熱效應(yīng) 解析 從能量角度來看直流電動機是把電能轉(zhuǎn)化成機械能的裝置 其工作原理是利用了磁場對電流的作用 但由于線圈有一定的電阻 直流電動機在工作過程中會產(chǎn)生一定的焦耳熱 答案 B 例1 如圖3 2 5所示 一金屬直桿MN兩端接有導(dǎo)線 懸掛于線圈上方 MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi) 為使MN垂直于紙面向外運動 可以 圖3 2 5 A 將a c端接在電源正極 b d端接在電源負(fù)極B 將b d端接在電源正極 a c端接在電源負(fù)極C 將a d端接在電源正極 b c端接在電源負(fù)極D 以上判斷都不正確 思路點撥 首先分析導(dǎo)線MN處線圈產(chǎn)生的磁場分布情況 再根據(jù)左手定則判斷MN的受力情況 解析 按照A選項中接法 由安培定則知螺線管上端為N極 MN中電流方向自左向右 由左手定則知MN垂直于紙面向外運動 B選項中的接法使螺線管上端為S極 MN中電流方向自右向左 故由左手定則可判斷 MN垂直于紙面向外運動 所以A B正確 而C選項中螺線管上端為S極 MN中電流方向自左向右 則由左手定則可判知 MN垂直于紙面向內(nèi)運動 所以選項C不正確 答案 AB 對于這類 安培定則 左手定則 同時應(yīng)用的題目 弄清它們的應(yīng)用范圍是分析問題的關(guān)鍵 安培定則適用于分析 因電而生磁 類問題 而 左手定則 適用于分析 因電而受力 類問題 1 如圖3 2 6所示 一根長直導(dǎo)線穿過載有恒定電流的金屬環(huán)的中心且垂直于環(huán)面 導(dǎo)線中和環(huán)中電流方向如圖所示 那么金屬環(huán)受到的磁場力為 A 沿圓環(huán)半徑向外B 等于零C 沿圓環(huán)半徑向內(nèi)D 水平向左 圖3 2 6 解析 環(huán)形電流與直線電流激發(fā)的磁場處處平行 故環(huán)形電流I1不受磁場力 故B正確 答案 B 例2 如圖3 2 7所示 把輕質(zhì)導(dǎo)電線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近 磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面 當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖方向的電流后 則線圈 A 向左運動B 向右運動C 靜止不動D 無法確定 圖3 2 7 審題指導(dǎo) 解答本題應(yīng)注意以下三點 1 熟悉條形磁鐵周圍空間的磁場分布 2 通電線圈可等效成小磁針 3 通電線圈也可看成由許多電流元組成 解析 法一 等效法 把通電線圈等效成小磁針 由安培安則 線圈等效成小磁針后 左端是S極 右端是N極 異名磁極相吸引 線圈向左運動 法二 電流元法 如圖所示 取其中的上 下兩小段分析 根據(jù)其中心對稱性線圈所受安培力的合力水平向左 故線圈向左運動 答案 A 判斷安培力作用下導(dǎo)體運動方向的常用方法 2 如圖3 2 8所示 在蹄形磁鐵的上方用橡皮繩懸掛一根直導(dǎo)線CD 當(dāng)導(dǎo)線中通有沿CD方向的電流時 在磁場力的作用下 直導(dǎo)線CD將 A 向下平動 橡皮繩再伸長一些B 向紙面外平動 橡皮繩再伸長一些C C端向紙面外轉(zhuǎn)動 D端向紙里轉(zhuǎn)動 橡皮繩再伸長一些D D端向紙面外轉(zhuǎn)動 C端向紙里轉(zhuǎn)動 橡皮繩縮短一些 圖3 2 8 解析 用左手定則判斷導(dǎo)線CD左邊受安培力垂直紙面向外 導(dǎo)線CD右邊受安培力垂直于紙面向里 故C端向紙面外轉(zhuǎn)動 D端向紙面里轉(zhuǎn)動 同時CD還受到向下的安培力 故橡皮繩中張力增大 橡皮繩的伸長量也增大一些 故C正確 答案 C 例3 在傾角為 的光滑斜面上 放置一通有電流I 長l 質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒 如圖3 2 9所示 試問 1 欲使棒靜止在斜面上 外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的最小值和方向 2 欲使棒靜止在斜面上且對斜面無壓力 外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小和方向 圖3 2 9 審題指導(dǎo) 解答本題時應(yīng)注意以下三點 1 斜面光滑 棒不受摩擦力作用 棒靜止 其合力為零 2 導(dǎo)體棒平衡 所受安培力最小 對應(yīng)磁感應(yīng)強度最小 3 若棒對斜面無壓力 必有安培力與棒重力等大反向 這是一道力 電 磁綜合問題 解決這類問題的基本思路是 1 若是立體圖 則先將立體圖轉(zhuǎn)換為平面圖 2 對物體受力分析 要注意安培力方向的確定 3 根據(jù)平衡條件或物體的運動狀態(tài)列出方程 4 如果用到其他規(guī)律 如閉合電路歐姆定律 牛頓第二定律 能量的轉(zhuǎn)化與守恒等 也要列出相應(yīng)的方程 5 解方程求解并驗證結(jié)果 點擊下圖片進入 隨堂基礎(chǔ)鞏固 點擊下圖片進入 課時跟蹤訓(xùn)練 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全