高中物理粵教版1第三章磁場(chǎng)第03節(jié)探究安培力 2023版第3章第3節(jié)探究安培力

第三節(jié)探究安培力學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)1.知道安培力的概念，會(huì)用左手定則判斷安培力的方向，會(huì)用公式F＝BIL計(jì)算安培力的大小．(重點(diǎn)、難點(diǎn))2．理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，會(huì)用磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算．(重點(diǎn))3．知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)以及勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線分布特點(diǎn)．(重點(diǎn))4．知道磁通量的概念，會(huì)根據(jù)公式Φ＝BS計(jì)算磁通量．(重點(diǎn)、難點(diǎn))安培力及其方向eq\a\vs4\al([先填空])1．安培力：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力．2．安培力方向的判斷(1)安培力的方向可用左手定則判斷．(2)左手定則：伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)．把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開(kāi)的四指指向電流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向．(如圖3-3-1)圖3-3-1eq\a\vs4\al([再判斷])1．安培力的方向一定與電流方向、磁場(chǎng)方向均垂直．(√)2．只有電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線才受安培力的作用．(×)3．電流的方向變化時(shí)，安培力的方向也一定變化．(×)eq\a\vs4\al([后思考])當(dāng)通電導(dǎo)線與磁感線不垂直時(shí)，還可用左手定則判斷安培力的方向嗎？【提示】可以．當(dāng)電流方向跟磁感線方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直于電流和磁場(chǎng)共同決定的平面，所以仍可用左手定則來(lái)判斷安培力的方向，只是磁感線斜著穿過(guò)手心．eq\a\vs4\al([合作探討])如圖3-3-2所示，用一蹄形磁鐵慢慢地接近發(fā)光的白熾燈泡，可以看到燈絲顫抖起來(lái)．圖3-3-2探討1：安培力的方向與哪些因素有關(guān)？【提示】安培力的方向與磁場(chǎng)的方向、電流的方向有關(guān)．探討2：試分析燈絲“顫抖”的原因．【提示】燈絲中通的是交流電，電流的方向周期性變化，磁場(chǎng)方向不變時(shí)，燈絲所受安培力的方向也周期性變化，因此燈絲出現(xiàn)“顫抖”現(xiàn)象．eq\a\vs4\al([核心點(diǎn)擊])1．安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者的關(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(shí)，可唯一確定I的方向；(3)已知F、I的方向時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不能唯一確定．2．安培定則(右手螺旋定則)與左手定則的比較安培定則(右手螺旋定則)左手定則作用判斷電流的磁場(chǎng)方向判斷電流在磁場(chǎng)中的受力方向內(nèi)容具體情況直線電流環(huán)形電流或通電螺線管電流在磁場(chǎng)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(guò)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(chǎng)力的方向1．一根容易變形的彈性導(dǎo)線，兩端固定，導(dǎo)線中通有電流，方向如圖中箭頭所示．當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線呈直線狀態(tài)，當(dāng)分別加上豎直向上，水平向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個(gè)圖示中正確的是()【解析】根據(jù)左手定則可得只有D正確．【答案】D2.用兩根細(xì)線把兩個(gè)完全相同的圓形導(dǎo)線環(huán)懸掛起來(lái)，讓二者等高平行放置，如圖3-3-3所示．當(dāng)二導(dǎo)線環(huán)中通入方向相同的電流I1、I2時(shí)，則有()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：62032034】圖3-3-3A．兩導(dǎo)線環(huán)相互吸引B．兩導(dǎo)線環(huán)相互排斥C．兩導(dǎo)線環(huán)無(wú)相互作用力D．兩導(dǎo)線環(huán)先吸引后排斥【解析】通電的導(dǎo)線環(huán)周?chē)軌虍a(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用．由于導(dǎo)線環(huán)中通入的電流方向相同，二者同位置處的電流方向完全相同，相當(dāng)于通入同向電流的直導(dǎo)線，據(jù)同向電流相互吸引的規(guī)律，判知兩導(dǎo)線環(huán)應(yīng)相互吸引，故A正確．【答案】A3．如圖3-3-4所示，在南北方向安放的長(zhǎng)直導(dǎo)線的正上方用細(xì)線懸掛一條形小磁鐵，當(dāng)導(dǎo)線中通入圖示的電流I后，下列說(shuō)法正確的是()圖3-3-4A．磁鐵N極向里轉(zhuǎn)，懸線所受的拉力小于磁鐵所受的重力B．磁鐵N極向外轉(zhuǎn)，懸線所受的拉力小于磁鐵所受的重力C．磁鐵N極向里轉(zhuǎn)，懸線所受的拉力大于磁鐵所受的重力D．磁鐵N極向外轉(zhuǎn)，懸線所受的拉力大于磁鐵所受的重力【解析】由條形磁鐵的磁場(chǎng)分布，并由左手定則，可知導(dǎo)線左半部分受到安培力方向垂直紙面向外，右半部分安培力方向垂直紙面向里，由牛頓第三定律得磁鐵左半部分受到安培力方向垂直紙面向里，右半部分安培力方向垂直紙面向外，因此條形磁鐵N極向里轉(zhuǎn)．當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)導(dǎo)線受力豎直向上，則磁鐵受力豎直向下，導(dǎo)致懸線所受的拉力大于磁鐵所受的重力，故C正確．【答案】C安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向的五種判斷方法電流元法把整段導(dǎo)線分為多段電流元，先用左手定則判斷每段電流元所受安培力的方向，然后判斷整段導(dǎo)線所受安培力的方向，從而確定導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向等效法環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個(gè)環(huán)形電流(反過(guò)來(lái)等效也成立)，然后根據(jù)磁體間或電流間的作用規(guī)律判斷特殊位置法通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)通電導(dǎo)線到某個(gè)便于分析的特殊位置，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運(yùn)動(dòng)方向結(jié)論法兩平行直線電流在相互作用過(guò)程中，無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；不平行的兩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(shì)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場(chǎng)的反作用力，從而確定磁體所受合力及其運(yùn)動(dòng)方向安培力的大小及磁感應(yīng)強(qiáng)度eq\a\vs4\al([先填空])1．安培力大小通電導(dǎo)線在同一磁場(chǎng)中受到的安培力大小與I和L的乘積成正比，表達(dá)式為F＝BIL.2．磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)定義：當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線所受的安培力F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值．(2)公式：B＝eq\f(F,IL).(3)單位：特斯拉，簡(jiǎn)稱：特，符號(hào)：T.(4)方向：某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)樵撎幍拇艌?chǎng)方向．(5)與磁感線的關(guān)系磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁感線是一致的，磁感線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致，磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，這樣就可從磁感線的分布情況形象地看出磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小．3．勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同，這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)．eq\a\vs4\al([再判斷])1．勻強(qiáng)磁場(chǎng)是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向處處相同的磁場(chǎng)．(√)2．勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁感線是互相平行的直線．(√)3．無(wú)論何種情況，電流受的安培力大小均為F＝BIL.(×)eq\a\vs4\al([后思考])若通電導(dǎo)線在某處所受安培力為零，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零嗎？【提示】不一定．安培力的大小不僅與電流大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小有關(guān)，還與B、I之間的夾角有關(guān)．當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，即使B、I都不為零，安培力仍等于零．eq\a\vs4\al([合作探討])如圖3-3-5所示，一根質(zhì)量為m的金屬棒MN，兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸于a、b兩點(diǎn)，棒的中端處于方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流方向如圖所示，懸線上的拉力為F.圖3-3-5探討1：若使懸線上的拉力F變?yōu)榱?，可以采取什么方法？【提示】適當(dāng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度或電流強(qiáng)度．探討2：若使懸線上的拉力F變大，可以采取什么方法？【提示】減小磁感應(yīng)強(qiáng)度或電流強(qiáng)度，或使磁感應(yīng)強(qiáng)度方向反向，或者使電流方向反向．eq\a\vs4\al([核心點(diǎn)擊])1．對(duì)磁感應(yīng)度的理解(1)在定義式B＝eq\f(F,IL)中，通電導(dǎo)線必須垂直于磁場(chǎng)方向放置．因?yàn)榇艌?chǎng)中某點(diǎn)通電導(dǎo)線受力的大小，除和磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)以外，還和導(dǎo)線的方向有關(guān)．(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小只決定于磁場(chǎng)本身的性質(zhì)，與F、I、L無(wú)關(guān)．(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是磁場(chǎng)中小磁針靜止時(shí)N極所指的方向．(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式也適用于非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，這時(shí)L應(yīng)很短，IL稱為“電流元”，相當(dāng)于靜電場(chǎng)中的“試探電荷”．2．磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場(chǎng)強(qiáng)度E的比較磁感應(yīng)強(qiáng)度B電場(chǎng)強(qiáng)度E物理意義描述磁場(chǎng)的性質(zhì)描述電場(chǎng)的性質(zhì)定義式共同點(diǎn)都是用比值法進(jìn)行定義的特點(diǎn)B＝eq\f(F,IL)，通電導(dǎo)線與B垂直，B與F、I、L無(wú)關(guān)E＝eq\f(F,q)E與F、q無(wú)關(guān)方向共同點(diǎn)矢量，都遵從矢量合成法則不同點(diǎn)小磁針N極的受力方向，表示磁場(chǎng)方向放入該點(diǎn)的正電荷的受力方向，表示電場(chǎng)方向3.對(duì)安培力大小的理解(1)對(duì)公式F＝ILB的理解①適用條件：直線電流I垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B時(shí)，方有F＝ILB②公式中的L指的是導(dǎo)線的“有效長(zhǎng)度”，在B⊥I的前提下，彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度，如圖3-3-6.圖3-3-6(2)同樣情況下，通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它所受的安培力最大；導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，它不受安培力；導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向斜交時(shí)，它所受的安培力介于0和最大值之間．4．(多選)由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B＝eq\f(F,IL)可知()A．磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)力F成正比，與電流元IL成反比B．同一段通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)放在不同磁場(chǎng)中，所受的磁場(chǎng)力F與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比C．公式B＝eq\f(F,IL)只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)D．只要滿足L很短，I很小的條件，B＝eq\f(F,IL)對(duì)任何磁場(chǎng)都適用【解析】某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁場(chǎng)本身的性質(zhì)決定，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與磁場(chǎng)中放不放通電導(dǎo)線、放什么樣的通電導(dǎo)線及與通電導(dǎo)線所通入的電流大小、通電導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力的大小都沒(méi)有關(guān)系，所以不能認(rèn)為B與F成正比、B與IL成反比，故A錯(cuò)誤．由B＝eq\f(F,IL)得到F＝BIL，在IL相同時(shí)，F(xiàn)與B成正比，故B正確．磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式，對(duì)任何磁場(chǎng)都適用，故C錯(cuò)誤，D正確．【答案】BD5．在磁場(chǎng)中有一小段長(zhǎng)為L(zhǎng)、通有電流I的導(dǎo)線，關(guān)于導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，以下說(shuō)法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：62032035】A．若該導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力為零，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零B．若該導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力不為零，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為eq\f(F,IL)C．若該導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力不為零，則磁場(chǎng)力方向即為該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向D．若該導(dǎo)線與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，則用eq\f(F,IL)來(lái)定義該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度【解析】通電導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向平行時(shí)，通電導(dǎo)體不受磁場(chǎng)力，故磁場(chǎng)力為零，磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零，A錯(cuò)誤；用B＝eq\f(F,IL)定義磁感應(yīng)強(qiáng)度，通電導(dǎo)體一定要和磁場(chǎng)方向垂直，故B錯(cuò)誤，D正確；通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力的方向不代表磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，C錯(cuò)誤．【答案】D6．如圖3-3-7，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直．線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，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(chǎng)的作用力的合力為()圖3-3-7A．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【解析】導(dǎo)線段abcd的有效長(zhǎng)度為線段ad，由幾何知識(shí)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(zhǎng)度的電流方向?yàn)閍→d，據(jù)左手定則可以確定導(dǎo)線所受合力方向沿紙面向上，故A項(xiàng)正確．【答案】A1．比值定義法是物理學(xué)中常用的方法，用這種方法定義的物理量的公式適用于任何情況，但該物理量大小并非由公式中對(duì)應(yīng)的量決定．2．在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，只要通電直導(dǎo)線L所在位置的各點(diǎn)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(jì)算．3．當(dāng)電流同時(shí)受到幾個(gè)安培力時(shí)，則電流所受的安培力為這幾個(gè)安培力的矢量和．磁通量eq\a\vs4\al([先填空])1．概念(1)定義：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面S，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積，叫做穿過(guò)這個(gè)平面的磁通量．(2)公式：Φ＝BS.(3)單位：韋伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)Wb＝1T·m2.2．意義：磁通量的多少表示穿過(guò)這一面積的磁感線條數(shù)．3．磁通密度：由Φ＝BS知B＝eq\f(Φ,S).磁感應(yīng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于穿過(guò)垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位面積上的磁通量．eq\a\vs4\al([再判斷])1．磁感應(yīng)強(qiáng)度越大穿過(guò)單位面積的磁通量也越大．(×)2．磁通量不僅有大小而且有方向，所以是矢量．(×)3．將一平面置于勻強(qiáng)場(chǎng)中的任何位置，穿過(guò)該平面的磁通量總相等．(×)eq\a\vs4\al([后思考])若通過(guò)某面積的磁通量等于零，則該處一定無(wú)磁場(chǎng)，你認(rèn)為對(duì)嗎？【提示】不對(duì)．磁通量除與磁感應(yīng)強(qiáng)度、面積有關(guān)外，還與環(huán)面和磁場(chǎng)夾角有關(guān)，當(dāng)環(huán)面與磁場(chǎng)平行時(shí)，磁通量為零，但仍能存在磁場(chǎng)．eq\a\vs4\al([合作探討])如圖3-3-8所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0豎直向下，且與平面BCFE垂直，已知平面BCFE的面積為S.圖3-3-8探討1：平面BCFE的磁通量是多大？【提示】B0S.探討2：平面ABCD的磁通量是多大？【提示】B0S.探討3：平面AEFD的磁通量是多大？【提示】0.eq\a\vs4\al([核心點(diǎn)擊])1．磁通量的計(jì)算(1)公式：Φ＝BS.適用條件：①勻強(qiáng)磁場(chǎng)；②磁感線與平面垂直．(2)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，若磁感線與平面不垂直，公式Φ＝BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積．2．磁通量的正負(fù)(1)磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)．當(dāng)磁感線從某一面上穿入時(shí)，磁通量為正值，磁感線從此面穿出時(shí)即為負(fù)值．(2)若同時(shí)有磁感線沿相反方向穿過(guò)同一平面，且正向磁通量為Φ1，反向磁通量為Φ2，則穿過(guò)該平面的磁通量ΔΦ＝Φ1－Φ2.3．磁通量的變化量(1)當(dāng)B不變，有效面積S變化時(shí)，ΔΦ＝B·ΔS.(2)當(dāng)B變化，有效面積S不變時(shí)，ΔΦ＝ΔB·S.(3)B和S同時(shí)變化，則ΔΦ＝Φ2－Φ1，但此時(shí)ΔΦ≠ΔB·ΔS.7．如圖3-3-9所示，半徑為R的圓形線圈共有n匝，其中心位置處半徑為r的虛線范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直線圈平面．若磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則穿過(guò)線圈的磁通量為()圖3-3-9A．πBR2 B．πBr2C．nπBR2 D．nπBr2【解析】磁通量與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)，且磁感線穿過(guò)的面積為πr2，而并非πR2，故B項(xiàng)對(duì)．【答案】B8．如圖3-3-10所示，在條形磁鐵中部垂直套有A、B兩個(gè)圓環(huán)，設(shè)通過(guò)線圈A、B的磁通量為ΦA(chǔ)、ΦB，則()圖3-3-10A．ΦA(chǔ)＝ΦBB．ΦA(chǔ)<ΦBC．ΦA(chǔ)>ΦBD．無(wú)法判斷【解析】在條形磁鐵的周?chē)?，磁感線是從N極出發(fā)，經(jīng)外空間磁場(chǎng)由S極進(jìn)入磁鐵內(nèi)部．在磁鐵內(nèi)部的磁感線從S極指向N極，又因磁感線是閉合的平滑曲線，所以條形磁鐵內(nèi)外磁感線條數(shù)一樣多，從下向上穿過(guò)A、B環(huán)的磁感線條數(shù)一樣多，而從上向下穿過(guò)A環(huán)的磁感線多于B環(huán)，則從下向上穿過(guò)A環(huán)的凈磁感線條數(shù)小于B環(huán)，所以通過(guò)B環(huán)的磁通量大于通過(guò)A環(huán)的磁通量．【答案】B9．如圖3-3-11所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直，則穿過(guò)平面的磁通量為多少？若使框架繞OO′軸轉(zhuǎn)過(guò)60°角，則穿過(guò)線框平面的磁通量為多少？若從初始位置轉(zhuǎn)過(guò)90°角，則穿過(guò)線框平面的磁通量為多少？若從初始位置轉(zhuǎn)過(guò)180°角，則穿過(guò)線框平面的磁通量變化為多少？【導(dǎo)學(xué)號(hào)：62032036】圖3-3-11【解析】在圖示位置時(shí)，磁感線與線框平面垂直，Φ＝BS.當(dāng)框架繞OO′軸轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)可以將原圖改畫(huà)成從前向后看的正視圖，如圖所示．Φ＝BS⊥＝BS·cos60°＝eq\f(1,2)BS.轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，線框由磁感線垂直穿過(guò)變?yōu)槠叫?，Φ?.線框轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)，磁感線仍然垂直穿過(guò)線框，只不過(guò)穿過(guò)方向改變了．因而Φ1＝BS，Φ2＝－BS，ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－2BS.即磁通量變化了2BS.【答案】BSeq\f(1,2)BS02BS有關(guān)磁通量的四點(diǎn)提醒(1)平面S與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，要把面積S投影到與磁場(chǎng)垂直的方向上，即求出有效面積．(2)可以把磁通量理解為穿過(guò)面積S的磁感線的凈條數(shù)．相反方向穿過(guò)面積S的磁感線可以互相抵消．(3)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度和回路面積同時(shí)發(fā)生變化時(shí)，ΔΦ＝Φt－Φ0，而不能用ΔΦ＝ΔB·ΔS計(jì)算．(4)磁通量有正、負(fù)，但其正、負(fù)由“面”決定，不表示大小，也不表示方向，僅是為了計(jì)算方便而引入的．學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(十五)探究安培力(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．關(guān)于安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度的說(shuō)法，正確的是()A．通電導(dǎo)體不受磁場(chǎng)力作用的地方一定沒(méi)有磁場(chǎng)B．將I、L相同的通電導(dǎo)體放在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的不同位置，受安培力一定相同C．磁感線指向磁感應(yīng)強(qiáng)度減小的方向D．以上說(shuō)法都不正確【解析】由F＝BILsinθ，當(dāng)I∥B時(shí)，F(xiàn)＝0，此時(shí)通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力，但導(dǎo)線處有磁場(chǎng)，故A錯(cuò)誤；如果I、L相同，放在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中因放置角度不同，安培力也可能不同，故B錯(cuò)誤；在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿磁感線方向磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，故C錯(cuò)誤，正確答案為D.【答案】D2．關(guān)于通電直導(dǎo)線所受安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I三者方向之間的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是()A．F、B、I三者必保持垂直B．F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于IC．B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于ID．I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B【解析】左手定則是判斷安培力的方向、電流方向、磁場(chǎng)方向的一種方法，要正確理解左手定則的內(nèi)容．由左手定則知，安培力的方向總是既垂直于磁場(chǎng)方向又垂直于電流方向(即安培力垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向所確定的平面)，但磁場(chǎng)方向不一定總垂直于電流方向．答案為B.【答案】B3．由磁感應(yīng)強(qiáng)度定義式B＝eq\f(F,IL)知，磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小()A．隨著通電導(dǎo)線中電流I的減小而增大B．隨著IL乘積的減小而增大C．隨著通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力F的增大而增大D．跟F、I、L無(wú)關(guān)【解析】磁感應(yīng)強(qiáng)度是用比值定義法定義的．B＝eq\f(F,IL)只是指出了計(jì)算B的方法，而B(niǎo)的大小由磁場(chǎng)本身決定，與F、I、L無(wú)關(guān)．【答案】D4．(多選)下列關(guān)于磁通量的說(shuō)法，正確的是()A．磁通量是反映磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量B．某一面積上的磁通量是表示穿過(guò)此面積的磁感線的總條數(shù)C．在磁場(chǎng)中所取的面積越大，該面上磁通量越大D．穿過(guò)任何封閉曲面的磁通量一定為零【解析】磁通量Φ是磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，即Φ＝BS，亦表示穿過(guò)磁場(chǎng)中某面積S的磁感線的總條數(shù)，Φ只有大小，沒(méi)有方向，是標(biāo)量．由此可知選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；磁通量Φ的大小由B、S共同決定，所以面積大，Φ不一定大，由此可知選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于磁感線是閉合曲線，所以只要有磁感線穿入封閉曲面，如一個(gè)球面，則該磁感線必然從該曲面穿出，由此可知選項(xiàng)D正確．【答案】BD5．(多選)把一小段通電直導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中()A．若導(dǎo)線受到的安培力為零，說(shuō)明它所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B．若通電直導(dǎo)線垂直放入磁場(chǎng)中，導(dǎo)線受到的安培力最大C．若電流方向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，安培力也一定既垂直于導(dǎo)線，又垂直于磁場(chǎng)D．根據(jù)B＝F/IL可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與安培力F成正比，與電流I導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積(IL)成反比【解析】安培力的大小除與電流大小、導(dǎo)線長(zhǎng)度有關(guān)外，還與電流和磁場(chǎng)方向間的夾角大小有關(guān)，兩者平行時(shí)為零，垂直時(shí)最大，故當(dāng)安培力為零時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零，A錯(cuò)，B對(duì)，由左手定則知道電流方向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，安培力也一定既垂直于導(dǎo)線，又垂直于磁場(chǎng)，C對(duì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定，與電流受到的安培力以及電流元大小無(wú)關(guān)，D錯(cuò)．【答案】BC6．(多選)一根長(zhǎng)為0.2m的導(dǎo)線，通過(guò)的電流為2A，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為T(mén)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到磁場(chǎng)力的大小可能是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：62032037】A．N B．NC．N D．0【解析】根據(jù)安培力的定義，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與通電導(dǎo)線電流I方向垂直時(shí)，磁場(chǎng)力有最大值為F＝BIL＝×2×N＝N．當(dāng)兩方向平行時(shí)，磁場(chǎng)力有最小值為0.隨著二者方向夾角的不同，磁場(chǎng)力大小可能在N與0之間取值．故C、D均有可能．【答案】CD7．長(zhǎng)度為L(zhǎng)、通有電流為I的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流方向與磁場(chǎng)方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，對(duì)于下列各圖中，導(dǎo)線所受安培力的大小計(jì)算正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：62032126】【解析】A圖中，導(dǎo)線不和磁場(chǎng)垂直，故將導(dǎo)線投影到垂直磁場(chǎng)方向上，故F＝BILcosθ，A正確；B圖中，導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F＝BIL，B錯(cuò)誤；C圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F＝BIL，C錯(cuò)誤；D圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F＝BIL，D錯(cuò)誤．【答案】A8．面積S＝0.5m2的閉合金屬圓環(huán)處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝【解析】根據(jù)公式Φ＝B·S＝×Wb＝Wb；當(dāng)金屬環(huán)面與磁場(chǎng)平行時(shí)，沒(méi)有磁感線穿過(guò)，故Φ＝0.注意：Φ＝B·S中的S指的是與B垂直的面積．【答案】Wb0[能力提升]9．在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處，各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過(guò)紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖3-3-12所示，過(guò)c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：62032038】圖3-3-12A．與ab邊平行，豎直向上B．與ab邊平行，豎直向下C．與ab邊垂直，指向左邊D．與ab邊垂直，指向右邊【解析】根據(jù)安培定