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1、2022年高中物理 通電導線在磁場中受到的力導學案 新人教版選修3-1
【學習目標】
1、認識安培力。
2、會判斷安培力的方向。
3、會計算勻強磁場中的安培力。
4、了解磁電式電流表的基本原理
〖前置作業(yè)〗
1、左手定則:
。
2、垂直于磁場B放置、長為L的一段導線,當通過的電流為I時,它所受的安培力F為 。當
2、磁感應強度B的方向與導線方向夾角成角時,它可以分解為 和 的分量。導線所受的安培力只是
的分量產生的,安培力的大小為
3、磁電式儀表最基本的組成部分是 和 。為了使電流表表盤的刻度均勻,兩磁極間裝有極靴,極靴中間又有一個鐵質圓柱,使磁場都沿 方向,線圈始終跟磁感線 。
〖課堂探究〗
知識點1.左手定則
磁感線方向——穿過手心
??? 電流方向——四指
3、指向
??? 安培力方向——拇指指向
[例1]
關于通電導線所受安培力F的方向與磁感應強度B的方向和電流方向之間的關系,下列說法正確的是______
A.F、B、I三者總是互相垂直的
B.F總是與B和I垂直,但F、B之間可以不垂直
C.B總與F和I垂直,但F、I之間可以不垂直
D.I總與F和B垂直,但F、B之間可以不垂直
[總結] 。
[變式訓練1] 如圖所示,條形磁鐵放在水平桌面上,它
的上方有一與磁鐵垂直的長直導線,正緩慢的自左向右
移動
4、,直導線中通以垂直紙面向里外的電流,則磁鐵受
S
N
V
桌面的摩擦力作用為(磁鐵始終不動)
A、先減少后增大
B、先增大后減少
C、一直增大
D、一直減少
知識點2. 安培力的大小
[例2] 如圖所示,在勻強磁場中放有下列通電導線,長度為L、電流強度為I、磁感應強度為B,求各導線所受的安培力的大小和方向。
(1)
(2)
α
B
I
BI
B2
M
N
b
c
d
a
[變式訓練2]如圖所示,
5、ab邊與MN平行,
關于線框的受力下列敘述正確的是( )
A、線框有兩條邊所受安培力方向相同
B、線框有兩條邊所受安培力大小相同
C、線框所受的安培力的合力方向向左
D、線框所受的安培力的合力方向向右
S
N
〖難點精析〗由于磁感應強度B的方向、電流的方向、安培力的方向涉及三維空間,所以要熟練掌握把立體圖形改畫成平面圖形的方法技巧,以便于畫受力圖分析受力情況。安培力的方向用左手定則判斷,但更要明確電流與磁感應強度方向不一定垂直,但所決定的平面一定與安培力垂直。
〖綜合拓展〗[例3] 如圖所示,把一重力不計的
通電直導線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方,導
線可以
6、自由轉動,當導線通入圖示方向電流時,
導線的運動情況是(俯視圖)( )
A、順時針方向轉動,同時下降
B、順時針方向轉動,同時上升
C、逆時針方向轉動,同時下降
D、逆時針方向轉動,同時上升
〖基礎達標〗
1、根據(jù)已知的兩個量的方向,標明第三個量的方向。
B
F
A
B
I
B
C
F
I
F
I
D
E
I
B
F
I
F
2、.條形磁鐵放在水平桌面上,它的上方靠S極一側吊掛一根與它垂直的導電棒,如圖所示,當導體棒內通入流向紙內的電流時,在通電的一瞬間,可能產生的情況是
7、_______
A.磁鐵對桌面的壓力減小
B.磁鐵對桌面的壓力增大
C.磁鐵受向左的摩擦力
D.磁鐵受向右的摩擦力
I
I
3、兩根平行放置的通電直導線電流方向如圖所示,
兩根導線都可以自由運動,則( )
A、 兩根導線在紙面內相互靠攏
B、 兩根導線在紙面內相互遠離
C、 右導線上端向紙內旋轉,左導線上端向紙外旋轉
D、 右導線上端向紙外旋轉,左導線上端向紙內旋轉
4、下列關于磁電式電流表的有關說法,正確的是( )
A、電流表的工作原理是安培力對通電導線的加速作用
B、電流表的工作原理是安培力對通電導線的轉動作用
C、電流表指針的偏轉角與所通電流成正比
8、
D、電流表指針的偏轉角與所通電流成反比
5、一段通電直導線平行與磁場方向放入勻強磁場中,如圖所示,導線上電流方向由左指向右,當導線以其中點O為軸旋轉90°的過程中,導線受到的安培力( )
A、大小不變,方向不變
O
B
B、由“0”增至最大,方向時刻變
C、由最大減少至“0”,方向不變
D、由“0”增至最大,方向不變
〖能力提升〗
6、如圖所示,質量為m的細桿ab置于傾角為θ的導軌上,ab處于磁場中,ab與導軌間動摩擦因數(shù)為μ,有電流時,ab恰好靜止在導軌上,則從b端的側視圖看,其中桿 ab與導軌間摩擦力可能為“0”的是( )
θ
a
θ
b
甲
θ
A
θ
B
θ
C
θ
D
乙
7、在傾角為30°的光滑斜面上垂直放置一根長為L、質量為m的直導體棒,一勻強磁場垂直于斜面向下,如圖所示,當導體棒通有垂直紙面向里的電流I時,導體棒恰好靜止在斜面上,則磁感應強度的大小B為多少?
30°
B
I