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【精品】高中物理(人教版)选修3-1 优秀学案--3.4《磁场对通电导线的作用力》


选修 3-1 第三章 3.4 磁场对通电导线的作用力 课前预习学案
一、预习目标 1、知道什么是安培力,写出安培力公式 2、知道左手定则的内容 3、了解磁电式电流表的工作原理。 二、预习内容 1.磁场对 的作用力通常称为安培力。 2. 磁场方向的通电直导线,受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度 有关,导线长作用力 ;导线短,作用力 。用公式表示为 。 3 .如果磁场方向与电流方向夹角为 θ 时,安培力的大小 ,方向仍可用 定则判定。 4.左手定则:让磁感线垂直穿入 ,四指指向 方向,拇指所指 的方向。 5. 在磁电式电流表中,蹄形磁铁和铁心间的磁场是 的。 三、提出疑惑 课内探究学案 一、学习目标 1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向,理解洛伦兹力对电荷不做功。 2、掌握洛伦兹力大小的推理过程。 3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算。 4、了解电视机显像管的工作原理。 二、学习过程 例 1. 如图 2 所示, 把一重力不计可自由运动的通电直导线 AB 水平放在蹄形磁铁磁极的 正上方,当通以图示方向的电流时,导线的运动情况是(从上往下看) ( ) A. 顺时针方向转动,同时下降 B. 顺时针方向转动,同时上升 C. 逆时针方向转动,同时下降 D. 逆时针方向转动,同时上升 解答:两个磁极对电流的安培力方向不同,把电流分为两部分, 图2 左半部分受力方向向外,右半部分受力向里。从上往下看,通电导线 将沿着逆时针方向转动。当导线转到垂直于纸面的方向时,电流受力 向下,导线将向下运动。所以 C 选项正确。 例 2.如图 4 所示,长 L、质量为 m 的金属杆 ab,被两根竖直的金属丝静止吊起,金属 杆 ab 处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。 当金属杆中通有方向 a→b 的电流 I 时, 每根金属 丝的拉力大小为 T。当金属杆通有方向 b→a 的电流 I 时,每根金属丝的拉力大小为 2T。求磁 场的磁感应强度 B 的大小。
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例 3.如图 5 两个同样的导线环同轴平行悬挂,相隔一小段距离,当同时给两导线环通以同向 电流时,两导线环将( ) A. 吸引 B. 排斥 C. 保持静止 D. 边吸引边转动 解答:两个线圈内的电流产生的磁场方向相同,互相吸引。也可以由一个电流受另一个的 磁场力判断得相同的结论。 三、反思总结

四、当堂检测 1. 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向

2.关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的矩形线圈与该磁场的关系,下列说法中正确的 有 ( ) A.通电线圈旋转的角度不同,它所在位置的磁感应强度大小也不同 B.不管通电线圈转到什么位置,它所在位置的磁感应强度大小都相等 C.通电线圈旋转的角度不同,它的平面与磁感线的夹角也不同 D.不管通电线圈转到什么位置,它的平面都与磁感线相平行 3.正在通电的条形电磁铁的铁心突然断成两截,则两截铁心将 ( ) A. 互相吸引 B.互相排斥

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C.不发生相互作用 D.无法判断 4. 如图,一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时,磁针的 S 极向纸内偏转, 这一束带电粒子可能是 ( ) A. 向右飞行的正离子 B. 向左飞行的正离子 C. 向右飞行的负离子 D. 向左飞行的负离子

第4题

第5题

5. 如图所示,两根平行放置的长直导线 a 和 b 载有大小相同方向相反的电流,a 受到的 磁场力大小为 F1,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a 受到的磁场力大小变为 F2, 则此时 b 受到的磁场力大小变为 ( ) A. F2 B. F1 ? F2 C. F1 ? F2 D. 2 F1 ? F2

课后练习与提高 1. 一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示的匀强磁 场中,此时悬线的张力大于零而小于铜棒的重力 .使悬线中张力 为零,可采用的方法有 ( ) A.适当增大电流,方向不变 B.适当减小电流,方向反向 C.电流大小、方向不变 D.使原电流反向,并适当减弱磁场

B C

D

第1题

2. 一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中, 如图所示导 线上电流由左向右流过.当导线以左端点为轴在竖直平面内转过 90 0 的过程中,导线所受的安培力 ( ) A.大小不变,方向也不变 B.大小由零渐增大,方向随时改变 第2题 C.大小由零渐增大,方向不变 D.大小由最大渐减小到零,方向不变 3.如图所示, 有一根直导线上通以恒定电流 I, 方向垂直指向纸内, 且和匀强磁场 B 垂直, 则在图中圆周上,磁感应强度数值最大的点是 ( ) A.a 点 B.b 点 C.c 点 D.d 点

第3题

第6题

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4.关于通电导线在磁场中所受的安培力,下列说法正确的是 ( ) A.安培力的方向就是该处的磁场方向 B.安培力的方向一定垂直于磁感线和通电导线所在的平面 C.若通电导线所受的安培力为零.则该处的磁感应强度为零 D.对给定的通电导线在磁场中某处各种取向中,以导线垂直于磁场时所受的安培力最大 5.一根用导线绕制的螺线管,水平放置,在通电的瞬间,可能发生的情况是 ( ) A.伸长 B.缩短 C.弯曲 D.转动 6.如图所示,在倾角为θ 的光滑斜面上,垂直纸面水平放置一根长为 L,质量为 m 的通电 直导线,电流方向垂直纸面向里,欲使导线静止于斜面上,则外加磁场的磁感应强度的大小 和方向可以是 ( ) A.B=mgtanθ/IL,方向垂直斜面向下 B.B=mgtanθ/IL,方向竖直向下 C.B=mg/IL,方向水平向左 D.B=mgcosθ/IL,方向水平向右 7.如图所示,长直导线通电为 I1,通过通以电流 I2 环的中心且垂直环平面,当通以图示 方向的电流 I1、I2 时,环所受安培力 ( ) A.沿半径方向向里 B.沿半径方向向外 C.等于零 D.水平向左 E.水平向右

第7题

第8题

8.条形磁铁放在水平面上,在它的上方偏右处有一根固定的垂直纸面的直导线,如图所 示,当直导线中通以图示方向的电流时,磁铁仍保持静止.下列结论正确的是 ( ) B.磁铁对水平面的压力增大 C.磁铁对水平面施加向左的静摩擦力 D.磁铁所受的合外力增加 9.如图所示,边长为 a 的正方形线框通以恒定电流 I,在匀强磁场中以 OO′为轴按图示 位置转动,则(设无外力作用) ( ) A.电流的方向是逆时针方向 B.图示位置,线框所受磁力矩为 BIa2 C.当线框转过 90°角时,所受磁力矩为 M=BIa2 D.线框必定匀速转动

10.两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动,设大小不同的电流按如 图所示的方向通入两铝环,则两环的运动情况是 ( ) A.都绕圆柱体转动
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B.彼此相向运动,且具有大小相等的加速度 C.彼此相向运动,电流大的加速度大 D.彼此背向运动,电流大的加速度大

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