2018版高中物理 第3章 打開電磁學的大門 第1節(jié) 磁場中的通電導線學案 魯科版選修1 -1.doc

第1節(jié)磁場中的通電導線學習目標知識脈絡1.知道左手定則，會用左手定則判斷安培力的方向(重點、難點)2.知道影響安培力大小的因素會用公式FBIL進行安培力的簡單計算(重點)3.了解線圈在磁場中的運動情況，知道電動機的工作原理(重點)安 培 力 方 向 的 判 定1定義：通電導線在磁場中受到的作用力2方向：用左手定則判斷左手定則：伸開左手，四指與拇指在同一平面內并相互垂直，讓磁感線垂直穿過手心，四指指向電流的方向，則拇指所指的方向就是安培力的方向1當通電直導線垂直于磁感應強度方向時，安培力的方向和磁感應強度方向相同()2已知磁場方向和電流方向判定安培力的方向用左手，若已知磁場方向和安培力的方向，判定電流的方向用右手()3只要電流的方向不與磁場平行，電流就會受到安培力()安培力的方向與通電直導線方向、磁感應強度的方向有什么關系？【提示】與導線方向、磁感應強度方向都垂直1安培力的方向既與磁場方向垂直又與電流方向垂直但磁場方向與電流方向不一定垂直，由此可知安培力的方向總是垂直于磁場和電流所決定的平面2當磁場方向、電流方向、安培力方向兩兩垂直時，只要已知其中任意兩個方向，就可以判斷第三者的方向3當不能確定磁場方向和電流方向垂直時，若已知磁場方向(或電流方向)與安培力的方向，電流方向(或磁場方向)不唯一1下列圖示為通電直導線置于勻強磁場中的不同方式，其中導線能受到安培力作用的是()【解析】由于B、D所示的電流方向與磁場方向平行故不受安培力，A、C所示電流方向與磁場方向垂直，受安培力作用，A、C正確【答案】AC2如圖所示，表示磁場對直線電流的作用，其中不正確的是()【解析】磁場對通電直導線的作用力既與導線垂直又與磁感線垂直，用左手定則判斷可知，A、B、D圖均正確，C圖中安培力F的方向應向下，故C圖不正確故選C.【答案】C3在地球赤道上空，沿東西方向水平放置一根通以由西向東的直線電流，則此導線()A受到豎直向上的安培力B受到豎直向下的安培力C受到由南向北的安培力D受到由西向東的安培力【解析】地球赤道上空地磁場的方向由南向北，根據(jù)左手定則知A對【答案】A安 培 力 大 小 的 計 算1大小(1)因素：如圖311所示，通電導線所受的安培力的大小與磁感應強度、電流大小以及磁場中垂直磁場方向的導線長度有關圖311(2)大?。涸趧驈姶艌鲋?，當通電導線與磁場方向垂直時，安培力的大小等于電流、磁感應強度和導線長度的乘積(3)公式表達：FBIl.2磁感應強度的兩種定義(1)從磁感線角度定義為B.(2)從力的角度定義為B.1通電導線不受安培力的地方，磁感應強度一定為零()2通電直導線在磁感應強度大的地方受力一定大()3通電直導線與磁場方向垂直時，受安培力最大()一個通電導體在磁場中受安培力為零，能否說磁感應強度就一定為零？【提示】不能，因為通電導線在磁場中若和磁感線平行，所受安培力就為零1若B與I(l)垂直時，F(xiàn)BIl，此時所受的安培力最大2若B與I(l)平行時，F(xiàn)0.3在計算安培力時，若放入磁場中的導線是彎曲導線，其安培力求解時應用其長度的有效值，即兩端點所連直線的長度如圖312所示：圖3124下列說法正確的是() 【導學號：18152057】A如果通電導線在磁場中某處不受安培力，則該處不存在磁場B即使通電導線在磁場中某處不受安培力作用，該處也可能存在磁場C通電導線在磁場中受安培力大的位置磁場強D磁場越強的位置，通電導線受到的安培力越大【解析】當通電導線平行磁場放置時，不受安培力的作用，故B正確，A錯誤安培力的大小與通電導線的長度、電流的大小、磁場的強弱以及電流與磁場間的夾角有關系，故C、D均錯誤所以正確選項為B.【答案】B5下列說法中正確的是()A沿著磁感線的方向磁感應強度一定減小B若電流在某處不受安培力作用，則該處的磁感應強度一定為零C知道電流的方向，同時知道該電流在磁場中某點所受到的安培力的方向，就能確定該點的磁場方向D電流所受到的安培力的方向一定與電流的方向垂直，也與電流所在處的磁場方向垂直【解析】磁感應強度大小與磁感線疏密有關，A錯電流不受安培力可能是B為0，也可能是B與I平行，所以B錯誤已知I、F的方向不能確定B的方向，C錯誤F垂直于B、I形成的平面，則D正確【答案】D6. (多選)如圖313所示，金屬棒MN放置在處于勻強磁場中的兩條平行金屬導軌上，與金屬導軌組成閉合回路當回路通有電流(電流方向如圖中所示)時，關于金屬棒受到安培力F的方向和大小，下列說法中正確的有() 【導學號：18152058】圖313AF方向向右BF方向向左C增大電流，F(xiàn)增大D增大磁感應強度，F(xiàn)減小【解析】由左手定則知A項對，由公式FBIl可知C項正確【答案】AC通電導線在磁場中所受的安培力大小與導線的長度、電流的大小、磁場的強弱以及導線在磁場中的放置方式有關，當BI時，F(xiàn)BIl，當BI時F0，當B與I成一銳角時，F(xiàn)BIl sin .會 動 的 線 圈 和 電 動 機1通電線圈在磁場中的轉動：線圈與磁場平行放置，當線圈通有電流時，與磁場垂直的兩個邊會受到安培力作用，根據(jù)左手定則判斷知，兩個力方向相反，使線圈繞中心軸轉動2利用線圈在磁場中受力轉動的原理，人們制作了電流計，第一個磁電式電流計是安培制作的，由此實現(xiàn)了電流的定量測量3電動機由轉子和定子構成，直流電動機還有換向器和電刷在線圈平面轉到與磁場方向垂直的位置時，換向器的每個半環(huán)互換連接的電刷，使電流的方向發(fā)生改變，從而實現(xiàn)了線圈的持續(xù)轉動1電動機是利用通電線圈在磁場中受安培力來工作的()2電動機將電能轉化為機械能()在現(xiàn)代生活中，我們的身邊充滿著電器：洗衣機、電冰箱、錄音機、吹風機等你知道這些電器工作時共同的特點是什么嗎？工作原理又是什么呢？【提示】這些電器工作時的共同特點是都要使用電動機而電動機的原理是通電線圈在磁場中受安培力作用旋轉，從而起到了電動的作用1工作原理給線圈通入方向合適的電流，可以使線圈轉動起來，電動機是利用安培力來工作的2組成定子和轉子 (1)定子是電動機中固定不動的部分，可以是線圈，也可以是磁體(2)轉子是電動機中轉動的部分直流電動機中還有電刷和換向器，可以將電流持續(xù)地提供給線圈并適時地改變流入線圈的電流方向，它們能使轉子按一個方向持續(xù)地旋轉7.如圖314所示，O為圓心，和是半徑分別為ON、OM的同心圓弧，在O處垂直紙面有一載流直導線，電流方向垂直紙面向外用一根導線圍成如圖中KLMN所示的回路，當回路中沿圖示方向通過電流時(電源未在圖中畫出)，此時回路() 【導學號：18152059】圖314A將向左平動B將向右平動C將在紙面內繞通過O點并垂直紙面的軸轉動DKL邊垂直紙面向外運動，MN邊垂直紙面向里運動【解析】電流I1在空間形成的磁場是以電流I1為圓心的一系列同心圓，其中四邊形線框的KN邊和LM邊均與磁場方向平行不受力作用由左手定則可判斷KL邊所受安培力垂直紙面向外，MN邊所受安培力垂直于紙面向里，故D項正確【答案】D8如圖315所示，在水平向右的勻強磁場中，放有矩形線框abcd，線框可繞其中心軸線自由轉動，若線框中通入圖中所示電流試判斷此時線框的轉動方向(從上向下看)圖315【解析】根據(jù)左手定則，讓磁感線穿入手心，四指指向電流方向則大拇指所指的方向即通電導線所受安培力方向由此可判斷此時：ab邊受安培力方向垂直紙面向里，dc邊受安培力方向垂直紙面向外，而ad邊和bc邊此時不受安培力作用，因此線框ab邊向里轉，cd邊向外轉，即從上向下看線框順時針轉動【答案】從上向下看線框順時針轉動