06第21講磁場的描述磁場對電流的作用

1、課題45分鐘單兀能力訓(xùn)練卷(七)課型復(fù)習(xí)課課時(shí)3上課時(shí)間主備人郭吉煥執(zhí)教人教法方法歸納小結(jié)學(xué)法鞏固練習(xí)知識與技能：1.知道磁場的描述方法以及磁場對電流的阻礙作用一安培力的探究；教學(xué)過程與方法：2.掌握磁場的性質(zhì)，知道安培力的分析和計(jì)算的方法；目標(biāo)情感、態(tài)度與價(jià)值觀：3.通過研究安培力與動(dòng)力學(xué)綜合問題的研究，培養(yǎng)學(xué)生分析問題，解決問題的能力。教學(xué) 重點(diǎn)磁場的性質(zhì)、安培力的分析和計(jì)算教學(xué) 難點(diǎn)安培力與動(dòng)力學(xué)綜合問題的探究教學(xué) 準(zhǔn)備電子白板教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容及教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)個(gè)性化修改第1課時(shí)教材知識梳理一、磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度教1 .磁場(1)基本性質(zhì)：對放入其中的磁體或運(yùn)動(dòng)電荷(電流)有力的作用磁體、

2、電流之間都是通過磁場發(fā)生相互作用的.(2)方向：小磁針的N極所受磁場力的方向.2.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：表示磁場的物理量.學(xué)(2)定義式：.單位：特斯拉，簡稱特，符號是 (T).(3)方向：小磁針的受力方向.二、磁感線1.定義：在磁場中畫一些曲線，使曲線上任意點(diǎn)的方向都跟這點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致，這樣的曲線叫作磁感線.環(huán)2.磁感線的特點(diǎn)(1)磁感線上某點(diǎn)的方向就是該點(diǎn)的磁場方向.(2)磁感線的疏密疋性地表示磁場的，在磁感線較密的地方磁場:在磁感線較疏的地方磁場(3)磁感線是曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn).在磁體外部，從節(jié)指向;在磁體內(nèi)部，由指向.磁場的磁感線不中斷、不相交、不相切.磁感線是假想的曲線，

3、客觀上不存在.3.電流周圍的磁場直線電流 的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點(diǎn)無磁 極、非勻 強(qiáng)且距導(dǎo) 線越遠(yuǎn)處 磁場越弱與條形磁鐵的磁 場相似，管內(nèi)為勻強(qiáng) 磁場且磁場最強(qiáng)，管 外為非勻強(qiáng)磁場環(huán)形電流的兩 側(cè)是N極和S極 且離圓環(huán)中心越 遠(yuǎn)，磁場越弱1 .1 1安培 定則三、安培力1安培力的大小磁場和電流垂直時(shí)，F(xiàn) =.磁場和電流平行時(shí)：F =.安培力的方向用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直， 并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向的方向，這時(shí) 所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向.安培力的方向特點(diǎn)：F丄B, F丄I，即F垂直于決定的平面.(

4、注意：B和I可以有任意夾角)-易錯(cuò)判斷磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的 TOC o 1-5 h z 強(qiáng)弱有關(guān).()磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場力的方向一致.()相鄰兩條磁感線之間的空白區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.()將通電導(dǎo)線放入磁場中，若不受安培力，說明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.()通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的地方所受安培力越大.()磁感線是客觀存在的，磁感線上各點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場方向.()考點(diǎn)互動(dòng)探究考點(diǎn)一磁場的性質(zhì)安培分子電流假說內(nèi)容：在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電 流 分子電流，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它 的兩側(cè)

5、相當(dāng)于兩個(gè)磁極.該假說能夠解釋磁化、去磁等現(xiàn)象.（3）分子電流的實(shí)質(zhì)是 安培定則的應(yīng)用因果磁場原因（電流方向）結(jié)杲（磁場方向）直線電流的磁場環(huán)形電流的磁場3.磁場的疊加：磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量，合成與分解遵循 （多選）（電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的對比）下列說法中正確的是（ ）A .電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強(qiáng)度為零B . 一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度 定為零 表征電場中某點(diǎn)電場的強(qiáng)弱，是用一個(gè)檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)時(shí) 受到的電場力與檢驗(yàn)電荷本身電荷量的比值 表征磁場中某點(diǎn)磁場的強(qiáng)弱，是用一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn) 時(shí)受到的磁場力與該小段導(dǎo)線長度和電流乘積的比值 （分子電流假說）

6、為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地 球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的.在圖21-1中能正圖 21-2A . 0點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.C.D .4.（磁場的疊加）如圖21-2所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過 紙面上的 M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向 相反的電流.a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點(diǎn)，c、d 位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等.關(guān)于以 上幾點(diǎn)處的磁場，下列說法正確的是（）a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同a、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同（多選）（磁感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算）如圖21

7、-3所示，將長度為 L的直導(dǎo)線放置在y軸上，當(dāng)通以大小為I、沿y軸負(fù)方向的電流后，測得 其受到的安培力大小為 F、方向沿x軸正方向.則勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng) 強(qiáng)度可能（）2FA .沿z軸正方向，大小為|lB .在xOy平面內(nèi)，大小為2FiLC.在zOy平面內(nèi)，大小為2FiTD .在zOy平面內(nèi)，大小為4FiT注意事項(xiàng)兩個(gè)電流附近的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是由兩個(gè)電流分別獨(dú)立存在 時(shí)產(chǎn)生的磁場在該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的.第2課時(shí)考點(diǎn)二安培力的分析和計(jì)算物理題根創(chuàng)1 （安培力的大小和方向）2015江蘇卷如圖21-4所示，用天 平測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相 同，邊長MN相等，將它們分

8、別掛在天平的右臂下方.線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)若磁場發(fā)生微小變化， 天平最容 易失去平衡的是（）諒出圖 21-5題根分析安培力的大小應(yīng)用公式F= BIL計(jì)算（當(dāng)磁場方向和電流方向垂直時(shí)），但要注意L是電流元的有效長度，B是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度值在實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)線可能不是直導(dǎo)線、磁場在導(dǎo)線處的磁 感應(yīng)強(qiáng)度也不相同，需要進(jìn)行有效轉(zhuǎn)化，如找等效長度、微分為電 流元、轉(zhuǎn)換研究對象等.變式網(wǎng)絡(luò)I力大十陽I電方你變北21電直朮祜的計(jì)r丘式題1 （等效長度法）2015唐山模擬將長為L的導(dǎo)線彎成六 分之一圓弧，固定于垂直紙面向外、大小為B的勻強(qiáng)磁場中，兩端點(diǎn)A、C連線豎直，如圖21-6所示

9、.若給導(dǎo)線通以由A到C、大小為I的恒定電流，則導(dǎo)線所受安培力的大小和方向是（）A . ILB，水平向左B . ILB ,水平向右C.3，水平向右nD理旦，水平向左7n團(tuán)式題2 （多選）（電流元法）有半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)處于某一發(fā)散 的磁場中，圓環(huán)的對稱軸MN沿豎直方向，該磁場中與圓環(huán)相交的磁感線反向延長后交于對稱軸上的某點(diǎn)，磁感線與對稱軸成B角，圓環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，若圓環(huán)上載有如圖21-7所示的恒定電流I，則（）圖 21-7A 導(dǎo)電圓環(huán)所受的安培力的方向豎直向下 B 導(dǎo)電圓環(huán)所受的安培力的方向豎直向上C.導(dǎo)電圓環(huán)所受的安培力的大小為2BIRD .導(dǎo)電圓環(huán)所受的安培力的大小為2 n

10、BIRsin 0I圍式題3 （轉(zhuǎn)換研究對象法）如圖21-8所示，一個(gè)條形磁鐵放在 水平放置的臺秤上，在它正中央的上方固定著一條垂直于紙面的水 平導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，如果給導(dǎo)線通以垂直于紙面向外的電流， 則（）圖 21-8A 臺秤的示數(shù)增大B .臺秤的示數(shù)減小C.臺秤的示數(shù)不變D .以上說法都不正確第3課時(shí)O考點(diǎn)三安培力與動(dòng)力學(xué)綜合問題 考向一安培力作用下物體的平衡問題2 2015泉州模擬如圖21-9所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L = 0.40 m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角0 = 37,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B= 0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上的勻強(qiáng)磁場.金屬導(dǎo)軌的

11、一端接有電動(dòng)勢E= 4.5 V、內(nèi)阻r = 0.50Q的直流電源.現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m= 0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止.導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體 棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻Ro= 2.5 Q,金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g 取 10 m/s2.已知 sin 37= 0.60, cos 37 =0.80，求:（1）通過導(dǎo)體棒的電流I;導(dǎo)體棒受到的安培力 F安的大小;囹式題1 （導(dǎo)體的平衡問題）如圖21-10所示，金屬棒MN兩端由 等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，棒中通以 由M向N的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為0 如果僅改變F列某一個(gè)條件,)

12、A .棒中的電流變大，0角變大B.兩懸線等長變短，0角變小C.金屬棒質(zhì)量變大，0角變大D .磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，0角變小圖 21-11丄式題2 （安培力+胡克定律）2015全國卷I 如圖21-11所示， 一長為10 cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng) 磁場中；磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣.金屬棒通過開關(guān)與一電動(dòng)勢為12 V的電池相連，電路總電阻為 2 Q .已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長量均 為0.5 cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷 開時(shí)相比均改變了 0.3 cm,重力加速度大小取 10 m/s2.判斷開

13、關(guān)閉合 后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量.注意事項(xiàng)解題時(shí)，把安培力等同于重力、彈力、摩擦力等性質(zhì)力.解決此類問題，首先將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖(剖面圖)，即把三維圖改為二維圖，金屬棒用圓代替，電流方向用“X”與“ ”表示,然后畫出磁場方向，分析金屬棒的受力情況，畫出金屬棒受力的平面圖，列方程求解.考向二安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)判定導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的基本思路(1)清楚導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況.利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況.確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢的方向.五種常用判定方法電流 元法左手定則分割為電流元 安培力方向 一整段導(dǎo)體所受合力方向運(yùn)動(dòng)方向特殊 位置 法在特殊位置 安培力方向 運(yùn)

14、動(dòng)方向等效 法環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管多個(gè)環(huán)形電流結(jié)論 法同向電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平行的直 線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換 研究 對象 法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢的 由牛申頓問題，導(dǎo)線所受安培力 第三定律磁體受導(dǎo)線的作用力-3 一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)的線圈 Li和一個(gè)固定的線圈L2互相絕緣 垂直放置，且兩個(gè)線圈的圓心重合， 如圖21-12所示.當(dāng)兩線圈中通 以圖示方向的電流時(shí)，從左向右看，線圈L1將( )圖 21-12A .不動(dòng)B.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D .在紙面內(nèi)平動(dòng)玄式題1 (導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的判斷)將一個(gè)質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線

15、吊起來，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個(gè)平 面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖21-13所示，當(dāng)圓環(huán)中通以順時(shí)針方向 的電流時(shí)，從上往下看()A .圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵 B .圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵C.圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵 D .圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵 囹式題2 (安培定則+左手定則)一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的 軸線放置在螺線管的上方，如圖21-14所示，如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動(dòng)且通以方向?yàn)橛?a到b的電流，則導(dǎo)線ab受到安培力作用后的 運(yùn)動(dòng)情況為()1b1 E1圖 21-14A 從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管B 從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管C.從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并

16、遠(yuǎn)離螺線管D 從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管考向三安培力作用下導(dǎo)體的加速叵4 2015內(nèi)蒙古包頭模擬如圖21-15所示，平行導(dǎo)軌左端連 接一電源，電源的電動(dòng)勢E = 3V ,電源內(nèi)阻及導(dǎo)軌電阻不計(jì)勻強(qiáng)磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌，磁感應(yīng)強(qiáng)度B= 1 T,導(dǎo)軌寬度L = 0.2 m.導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)之間的電阻R= 6 Q,導(dǎo)體棒質(zhì)量 m = 10 g,垂直放在導(dǎo)軌上并接觸良好，求合上開關(guān)的瞬間：金屬棒受到安培力的大小和方向.金屬棒的加速度.X嚴(yán) :嚴(yán) x xTx x xXXXXX JX X xX X圖 21-15戈題2015重慶卷音圈電機(jī)是一種應(yīng)用于硬盤、光驅(qū)等系它由一對正統(tǒng)的特殊電動(dòng)機(jī).圖21-16是某音圈電機(jī)的原理示意圖,對的磁極和一個(gè)正方形剛性線圈構(gòu)成，線圈邊長為L,匝數(shù)為n,磁極正對區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于線圈平面豎直向下，大小為B,區(qū)域外的磁場忽略不計(jì).線圈左