《磁场对通电导线的作用力》学案1人教版选修31.docx
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《磁场对通电导线的作用力》学案1人教版选修31
第四节磁场对通电导线的作用力学案导学
学习目标
1、知道什么是安培力,会推导安培力公式F=BILsinθ。
2、知道左手定则的内容,并会用它判断安培力的方向。
3、了解磁电式电流表的工作原理。
学习重点
安培力的大小计算和方向的判定。
学习难点
用左手定则判定安培力的方向。
自主学习
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。
同步导学
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,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。
解答:
导体ab受重力、磁场力弹簧的的拉力而平衡。
当ab中的电流方向由a到b时,磁场力向上。
2T+BIL=mg①
当ab中的电流由b到a时,磁场力向下。
4T=BIL+mg②
解方程组得
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。
当堂达标
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
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
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.F2B.C.D.
6.如图所示,匀强磁场中有一通以方向如图的稳定电流的矩形线abcd,可绕其中心轴转动,则在转动过程中( )
A.ab和cd两边始终无磁场力作用。
B.ab和cd两边所受磁场力大小和方向在转动过程中不断变化。
C.线圈在磁场力作用下转动过程中合力始终不为零。
D.ab、cd两边受到和磁场力的大小和方向在转动过程中始终保持不变。
7.如图,当左边的线圈通以逆时针电流I时,天平恰好平衡,此时天平右边的砝码为m,若改为顺时针方向的电流且大小不变,则需在天平右边增加△m的砝码,通电线圈受到磁场力大小为( )
A.△mg/2B.(m+△m)g C.△mgD.(m+△m)g/2
8.通电矩形线圈平面垂直于匀强磁场的磁感线,则有( )
A线圈所受安培力的合力为零
B.线圈所受安培力以任一边为轴的力矩为零
C.线圈所受安培力以任一对角线为轴的力矩不为零
D.线圈所受安培力必定使其四边有向外扩展形变的效果
9.磁电式电流表中通以相同电流时,指针偏转角度越大,表示电流表灵敏度越高,若其余条件都相同,则灵敏度高的电流表具有()
A.比较小的通电线圈的横截面积
B.比较“硬”的两个螺旋弹簧
C.比较少的通电线圈匝数
D.比较强的辐向分布的磁场
10.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流方向如图所示,ab边与MN平行。
关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述中正确的是( )
A.线框有两条边所受的安培力方向相同
B.线框有两条边所受的安培力大小相同
C.线框所受安培力的合力朝左
D.cd边所受安培力对ab边力矩不为零
11.直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离,直导线固定,线圈可以自由运动,当通过如图所示的电流时(同时通电)从左向右看,线圈将( )
A.顺时针转动,同时靠近直导线AB B.顺时针转动,同时离开直导线AB
C.逆时针转动,同时靠近直导线ABD.不动
12.把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈中心,且在线圈平面内。
当线圈通以图示方向的电流时线圈将 ()
A.发生转动,同时靠近磁铁B.发生转动,同时远离磁铁
C.不发生转动,只靠近磁铁D.不发生转动,只远离磁铁
13.如图,原来静止的圆形线圈通入逆时针方向的电流I,在其直径AB上靠近B点处放一根垂直于线圈的固定不动的长直导线,长直导线通以垂直于纸面向里方向的电流I′的作用下圆线圈将 ()
A.向左平动 B.向右平动 C.以直径为轴转动 D.静止不动
14.在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中,一段长为0.5m的通电导体在外力作用下做匀速直线运动,设通过导体的电流为4A,运动速度是0.6m/s,电流方向、速度方向、磁场方向两两相互垂直,则移动这段导线所需要的功率是________W.
15.质量为m,长为L的的金属棒ab用两根细金属丝悬挂在绝缘架MN下面,整个装置处在竖直方向的匀强磁场中,当金属棒通以由a向b的电流I后,将离开原位置向前偏转α角而重新平衡,如图。
求磁感应强度B的方向和大小。
拓展提高
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
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900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
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
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
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
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
11.两条导线互相垂直,如图所示,但相隔一段较小的距离,其中一条AB是固定的,另一条CD能自由转动,当直流电流按图示方向通入两条导线时,CD导线将( )
A.逆时针方向转动,同时靠近导线ABB.顺时针方向转动,同时靠近导线AB
C.逆时针方向转动,同时离开导线ABD.顺时针方向转动,同时离开导线AB
12.如图所示,在匀强磁场中有一矩形线圈,它的平面与磁场平行,在磁场作用下发生转动,转动方向是()
A.ab边转向纸外,cd边转向纸内B.ab边转向纸内,cd边转向纸外
C.ad边转向纸内,cd边转向纸外D.ad边转向纸外,cd边转向纸内
13.关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的均匀辐向分布的磁场,下列说法中正确的有()
A.该磁场的磁感应强度大小处处相等,方向不同
B.该磁场的磁感应强度方向处处相同,大小不等
C.该磁场的磁感应强度大小和方向都不相同
D.线圈所处位置的磁感应强度大小都相等
14.一只电流表,发现读数偏小,为纠正这一差错,可行的措施是()
A.减少表头线圈的匝数
B.减小永久磁铁的磁性
C.增加分流电阻的阻值
D.增加表头线圈的匝数
15.如图所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂一个矩形线圈,宽为L,共n匝.线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I(方向如图)时,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡;当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡,由此可知()
A.磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为(m1-m2)g/nIl
B.磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为mg/2nIL
C.磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为(m1-m2)g/nIL
D.磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为mg/2nIL
16.如图所示,水平放置的两根平行金属导轨相距O.2m,上面有一质量为O.04kg的均匀金属棒ab,电源电动势为6V、内阻为0.5Ω,滑动变阻器调到2.5Ω时,要在金属棒所在位置施加一个磁感应强度大小为________T,方向________的匀强磁场,才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零.(g=1Om/s2)
17.如图所示,在垂直纸面向里的匀强磁场中,有一段弯成直角的金属导线abc,且ab=bc=L0,通有电流I,磁场的磁感应强度为B,若要使该导线静止不动,在b点应该施加一个力F0,则F0的方向为________;B的大小为________.
18.一劲度系数为k的轻质弹簧,下端挂有一匝数为n的矩形线框abed,bc边长为L,线框下边部分处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向与线框平面垂直,如图所示,垂直纸面向里.线框中通以电流,方向如图,开始时线框处于平衡状态.现令磁场反向,磁感应强度大小仍为B,线框达到新的平衡,在此过程中,线框位移的大小△x=________,方向________。
19.在倾角为θ的光滑斜面上,置一通有电流I,长为L,质量为m的导体棒,如图所示
欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为多少?
方向如何?
欲使棒静止在斜面上,且对斜面无压力,应加匀强磁场B的最小值为多少?
方向如何?
分析欲使棒静止在斜面上且要求B垂直于L,应外加磁场的方向及范围。
探究:
课后“做一做”。
学后反思:
你对学案的意见:
课后作业:
思考“问题与练习”2、3、4
第四节磁场对通电导线的作用力学案导学答案
自主学习
1通电导线
2垂直于大小F=IBL
3F=BILsinθ左手
4手心电流受力
5辐向均匀分布
当堂达标
1.略2.BD3.A4.BC5.A6.D7.A8.AD9.D10.BC11.C12.A13.C
14.F=0.8N.P==0.48W
15.向上
拓展提高
1.A2.C3.A4.BD5.B6.ABC7.C8.BC9.A
10.B11.A12.B13.D14.CD15.AB
16.1T方向水平向左
17.方向沿∠abc的平分线方向B=
18.,方向向下
19.①mgsinθ/IL,方向垂直斜面向上,②mg/IL,磁场方向水平向右
方向如右图示
高≦考∠试+题库