06第21講磁場的描述磁場對電流的作用

1、課題45分鐘單兀能力訓練卷(七)課型復習課課時3上課時間主備人郭吉煥執(zhí)教人教法方法歸納小結(jié)學法鞏固練習知識與技能：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；教學過程與方法：2.掌握磁場的性質(zhì)，知道安培力的分析和計算的方法；目標情感、態(tài)度與價值觀：3.通過研究安培力與動力學綜合問題的研究，培養(yǎng)學生分析問題，解決問題的能力。教學 重點磁場的性質(zhì)、安培力的分析和計算教學 難點安培力與動力學綜合問題的探究教學 準備電子白板教學過程教學內(nèi)容及教師活動學生活動個性化修改第1課時教材知識梳理一、磁場、磁感應強度教1 .磁場(1)基本性質(zhì)：對放入其中的磁體或運動電荷(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.磁感應強度(1)物理意義：表示磁場的物理量.學(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，使曲線上任意點的方向都跟這點磁感應強度方向一致，這樣的曲線叫作磁感線.環(huán)2.磁感線的特點(1)磁感線上某點的方向就是該點的磁場方向.(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，沒有起點和終點.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)形電流的磁場特點無磁 極、非勻 強且距導 線越遠處 磁場越弱與條形磁鐵的磁 場相似，管內(nèi)為勻強 磁場且磁場最強，管 外為非勻強磁場環(huán)形電流的兩 側(cè)是N極和S極 且離圓環(huán)中心越 遠，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，F(xiàn) =.磁場和電流平行時：F =.安培力的方向用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直， 并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向的方向，這時 所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向.安培力的方向特點：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)-易錯判斷磁場中某點磁感應強度的大小，跟放在該點的試探電流元的 TOC o 1-5 h z 強弱有關.()磁場中某點磁感應強度的方向，跟放在該點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)域磁感應強度為零.()將通電導線放入磁場中，若不受安培力，說明該處磁感應強度為零.()通電導線在磁感應強度越大的地方所受安培力越大.()磁感線是客觀存在的，磁感線上各點的切線方向表示該點的磁場方向.()考點互動探究考點一磁場的性質(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，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它 的兩側(cè)

5、相當于兩個磁極.該假說能夠解釋磁化、去磁等現(xiàn)象.（3）分子電流的實質(zhì)是 安培定則的應用因果磁場原因（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：磁感應強度為矢量，合成與分解遵循 （多選）（電場強度和磁感應強度的對比）下列說法中正確的是（ ）A .電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強度為零B . 一小段通電導線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應強度 定為零 表征電場中某點電場的強弱，是用一個檢驗電荷放在該點時 受到的電場力與檢驗電荷本身電荷量的比值 表征磁場中某點磁場的強弱，是用一小段通電導線放在該點 時受到的磁場力與該小段導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世紀安培假設：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點處的磁感應強度為零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線過 紙面上的 M、N兩點，且與紙面垂直，導線中通有大小相等、方向 相反的電流.a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d 位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等.關于以 上幾點處的磁場，下列說法正確的是（）a、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相反c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同a、c兩點處磁感應強度的方向不同（多選）（磁感應強度的計算）如圖21

7、-3所示，將長度為 L的直導線放置在y軸上，當通以大小為I、沿y軸負方向的電流后，測得 其受到的安培力大小為 F、方向沿x軸正方向.則勻強磁場的磁感應 強度可能（）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注意事項兩個電流附近的磁場的磁感應強度是由兩個電流分別獨立存在 時產(chǎn)生的磁場在該處的磁感應強度疊加而成的.第2課時考點二安培力的分析和計算物理題根創(chuàng)1 （安培力的大小和方向）2015江蘇卷如圖21-4所示，用天 平測量勻強磁場的磁感應強度下列各選項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用公式F= BIL計算（當磁場方向和電流方向垂直時），但要注意L是電流元的有效長度，B是導線所在處的磁感應強度值在實際應用中，導線可能不是直導線、磁場在導線處的磁 感應強度也不相同，需要進行有效轉(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I力大十陽I電方你變北21電直朮祜的計r丘式題1 （等效長度法）2015唐山模擬將長為L的導線彎成六 分之一圓弧，固定于垂直紙面向外、大小為B的勻強磁場中，兩端點A、C連線豎直，如圖21-6所示

9、.若給導線通以由A到C、大小為I的恒定電流，則導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團式題2 （多選）（電流元法）有半徑為R的導電圓環(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，磁感線與對稱軸成B角，圓環(huán)上各點的磁感應強度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 導電圓環(huán)所受的安培力的方向豎直向下 B 導電圓環(huán)所受的安培力的方向豎直向上C.導電圓環(huán)所受的安培力的大小為2BIRD .導電圓環(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 平導線，導線與磁鐵垂直，如果給導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O考點三安培力與動力學綜合問題 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，兩平行金屬導軌間的距離L = 0.40 m,金屬導軌所在的平面與水平面夾角0 = 37,在導軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應強度B= 0.50 T、方向垂直于導軌所在平面向上的勻強磁場.金屬導軌的

11、一端接有電動勢E= 4.5 V、內(nèi)阻r = 0.50Q的直流電源.現(xiàn)把一個質(zhì)量m= 0.040 kg的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止.導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好，導體 棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻Ro= 2.5 Q,金屬導軌電阻不計，g 取 10 m/s2.已知 sin 37= 0.60, cos 37 =0.80，求:（1）通過導體棒的電流I;導體棒受到的安培力 F安的大小;囹式題1 （導體的平衡問題）如圖21-10所示，金屬棒MN兩端由 等長的輕質(zhì)細線水平懸掛，處于豎直向上的勻強磁場中，棒中通以 由M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為0 如果僅改變F列某一個條件,)

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 .磁感應強度變大，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用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強 磁場中；磁場的磁感應強度大小為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.金屬棒通過開關與一電動勢為12 V的電池相連，電路總電阻為 2 Q .已知開關斷開時兩彈簧的伸長量均 為0.5 cm；閉合開關，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關斷 開時相比均改變了 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.注意事項解題時，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體的運動判定導體運動情況的基本思路(1)清楚導體所在位置的磁場分布情況.利用左手定則準確判定導體的受力情況.確定導體的運動方向或運動趨勢的方向.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 一整段導體所受合力方向運動方向特殊 位置 法在特殊位置 安培力方向 運

14、動方向等效 法環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管多個環(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，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動或運動趨勢的 由牛申頓問題，導線所受安培力 第三定律磁體受導線的作用力-3 一個可以自由運動的線圈 Li和一個固定的線圈L2互相絕緣 垂直放置，且兩個線圈的圓心重合， 如圖21-12所示.當兩線圈中通 以圖示方向的電流時，從左向右看，線圈L1將( )圖 21-12A .不動B.順時針轉(zhuǎn)動C.逆時針轉(zhuǎn)動D .在紙面內(nèi)平動玄式題1 (導體運動的判斷)將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細線

15、吊起來，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平 面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖21-13所示，當圓環(huán)中通以順時針方向 的電流時，從上往下看()A .圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵 B .圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵C.圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵 D .圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵 囹式題2 (安培定則+左手定則)一直導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，如果直導線可以自由地運動且通以方向為由 a到b的電流，則導線ab受到安培力作用后的 運動情況為()1b1 E1圖 21-14A 從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管B 從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管C.從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并

16、遠離螺線管D 從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管考向三安培力作用下導體的加速叵4 2015內(nèi)蒙古包頭模擬如圖21-15所示，平行導軌左端連 接一電源，電源的電動勢E = 3V ,電源內(nèi)阻及導軌電阻不計勻強磁場豎直向下穿過導軌，磁感應強度B= 1 T,導軌寬度L = 0.2 m.導體棒ab與導軌接觸點之間的電阻R= 6 Q,導體棒質(zhì)量 m = 10 g,垂直放在導軌上并接觸良好，求合上開關的瞬間：金屬棒受到安培力的大小和方向.金屬棒的加速度.X嚴 :嚴 x xTx x xXXXXX JX X xX X圖 21-15戈題2015重慶卷音圈電機是一種應用于硬盤、光驅(qū)等系它由一對正統(tǒng)的特殊電動機.圖21-16是某音圈電機的原理示意圖,對的磁極和一個正方形剛性線圈構(gòu)成，線圈邊長為L,匝數(shù)為n,磁極正對區(qū)域內(nèi)的磁感應強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.線圈左