人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學(xué)案1：1 1 磁場對通電導(dǎo)線的作用力

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE11.磁場對通電導(dǎo)線的作用力學(xué)習(xí)目標：1.知道安培力的概念，會用左手定則判斷安培力的方向。2.掌握安培力的計算公式F＝IlBsinθ，并會進行有關(guān)計算。3.了解磁電式電流表的構(gòu)造和原理。一、安培力1．定義：通電導(dǎo)線在中受到的力。2．方向：用判斷。判斷方法：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從垂直進入，并使四指指向，這時所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。3．安培力方向的特點安培力方向與方向、磁感應(yīng)強度的方向都垂直，即垂直于導(dǎo)線、磁感應(yīng)強度決定的平面。二、安培力的大小F＝eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(IlBB與I垂直,0B與I平行,ILBsinθB與I的夾角為θ))三、磁電式電流表1．磁電式電流表的構(gòu)造特點(1)構(gòu)造：磁鐵、線圈、螺旋彈簧、指針、極靴。(如圖甲所示)(2)特點：兩極間的極靴和極靴中間的鐵質(zhì)圓柱，使極靴與圓柱間的磁場都沿方向均勻分布，使線圈平面都與磁感線，使表盤刻度。(如圖乙所示)甲乙2．原理(1)通電線圈在磁場中受作用發(fā)生。螺旋彈簧變形，線圈的轉(zhuǎn)動。(2)線圈偏轉(zhuǎn)的越大，被測電流就越大，所以根據(jù)線圈偏轉(zhuǎn)角度的，可以確定被測電流的；根據(jù)線圈偏轉(zhuǎn)的，可以知道被測電流的方向。3．優(yōu)缺點：優(yōu)點是靈敏度高，可以測出的電流；缺點是線圈的導(dǎo)線很細，允許通過的電流很弱。如果希望它測量較大的電流值，就要根據(jù)在必修第三冊中學(xué)到的方法擴大其量程。知識點1：安培力的方向1.如下圖，改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變？2．上下交換磁極的位置以改變磁場的方向，觀察受力方向是否變化？1．安培力F、磁感應(yīng)強度B、電流I的關(guān)系(1)已知I、B的方向，可唯一確定F的方向。(2)已知F、B的方向，且導(dǎo)線的位置確定時，可唯一確定I的方向。(3)已知F、I的方向時，磁感應(yīng)強度B的方向不能唯一確定。2．安培定則(右手螺旋定則)與左手定則的區(qū)別安培定則(右手螺旋定則)左手定則用途判斷電流的磁場方向判斷電流在磁場中的受力方向適用對象直線電流環(huán)形電流或通電螺線管電流在磁場中應(yīng)用方法拇指指向電流的方向四指彎曲的方向表示電流的環(huán)繞方向磁感線穿過手掌心，四指指向電流的方向結(jié)果四指彎曲的方向表示磁感線的方向拇指指向軸線上磁感線的方向拇指指向電流受到的磁場力的方向3.兩平行通電直導(dǎo)線的相互作用規(guī)律：同向電流互相吸引，反向電流互相排斥。〖例1〗下列各圖中，金屬導(dǎo)體棒ab所受安培力F方向正確的是()A．B．C．D．例2．在赤道上空，水平放置一根通以由西向東方向的電流的直導(dǎo)線，則此導(dǎo)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知識點2：安培力的大小在勻強磁場B中，導(dǎo)線中的電流為I，當(dāng)磁感應(yīng)強度B的方向與導(dǎo)線成θ角時，(如圖)導(dǎo)線所受安培力F應(yīng)怎樣求解？B與導(dǎo)線夾角為θ1．F＝BILsinθ適用于勻強磁場中的通電直導(dǎo)線，求彎曲導(dǎo)線在勻強磁場中所受安培力時，L為有效長度，即導(dǎo)線兩端點所連直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端，如圖所示。2．同樣情況下，通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，它所受的安培力最大；導(dǎo)線與磁場方向平行時，它不受安培力；導(dǎo)線與磁場方向斜交時，它所受的安培力介于0和最大值之間。3．在非勻強磁場中，只要通電直導(dǎo)線L所在位置的各點B矢量相等(包括大小和方向)，則導(dǎo)線所受安培力也能用上述公式計算。4．當(dāng)電流同時受到幾個安培力時，則電流所受的安培力為這幾個安培力的矢量和。例3如圖所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直。線段ab、bc和cd的長度均為L，且∠abc＝∠bcd＝135°。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力為()A．方向沿紙面向上，大小為(eq\r(2)＋1)ILBB．方向沿紙面向上，大小為(eq\r(2)－1)ILBC．方向沿紙面向下，大小為(eq\r(2)＋1)ILBD．方向沿紙面向下，大小為(eq\r(2)－1)ILB例4．如圖所示，導(dǎo)線框中電流為I，導(dǎo)線框垂直于磁場放置，磁感應(yīng)強度為B，AB與CD相距為d，則MN所受安培力大小()A．F＝Bid B．F＝BIdsinθC．F＝eq\f(BId,sinθ) D．F＝BIdcosθ

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁一、1．磁場2．左手定則垂直掌心電流的方向拇指3．電流三、1．(2)半徑平行均勻2．原理(1)安培力轉(zhuǎn)動反抗(2)角度大小大小方向3．很弱知識點1：〖提*示〗：改變變化例1：A根據(jù)左手定則，導(dǎo)體棒ab所受安培力方向垂直于導(dǎo)體棒斜向上，A正確；ab棒和磁場方向平行，不受安培力，B錯誤；ab棒所受安培力方向垂直于導(dǎo)體棒向下，C錯誤；ab棒所受安培力方向垂直于導(dǎo)體棒向左，D錯誤。例2：A赤道上空的地磁場方向是由南向北的，電流方向由西向東，畫出此處磁場和電流的方向圖如圖所示，由左手定則可判斷出導(dǎo)線受到的安培力的方向是豎直向上的，選項A正確。知識點2：〖提*示〗：把磁感應(yīng)強度B分解為兩個分量：一個分量與導(dǎo)線垂直B1＝Bsinθ，另一分量與導(dǎo)線平行B2＝Bcosθ(如圖)，平行于導(dǎo)線的分量B2不對通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由B1決定。即F＝IlB1，將B1＝Bsinθ代入得：F＝IlBsinθ。例3：A應(yīng)用F＝BIL求安培力，其中I⊥B，L為導(dǎo)線的有效長度。導(dǎo)線段abcd的有效長度為線段ad的長度，由幾何知識知Lad＝(eq\r(2)＋1)L，故線段abcd所受的合力大小F＝ILadB＝(eq\r(2)＋1)ILB，導(dǎo)線有效長度的電流方向為a→d，據(jù)左手定則可以確定導(dǎo)