人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學(xué)案1：1 1 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE11.磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道安培力的概念，會(huì)用左手定則判斷安培力的方向。2.掌握安培力的計(jì)算公式F＝IlBsinθ，并會(huì)進(jìn)行有關(guān)計(jì)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(xiàn)在中受到的力。2．方向：用判斷。判斷方法：伸開(kāi)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(xiàn)從垂直進(jìn)入，并使四指指向，這時(shí)所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。3．安培力方向的特點(diǎn)安培力方向與方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都垂直，即垂直于導(dǎo)線(xiàn)、磁感應(yīng)強(qiáng)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(diǎn)(1)構(gòu)造：磁鐵、線(xiàn)圈、螺旋彈簧、指針、極靴。(如圖甲所示)(2)特點(diǎn)：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(chǎng)都沿方向均勻分布，使線(xiàn)圈平面都與磁感線(xiàn)，使表盤(pán)刻度。(如圖乙所示)甲乙2．原理(1)通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受作用發(fā)生。螺旋彈簧變形，線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)線(xiàn)圈偏轉(zhuǎn)的越大，被測(cè)電流就越大，所以根據(jù)線(xiàn)圈偏轉(zhuǎn)角度的，可以確定被測(cè)電流的；根據(jù)線(xiàn)圈偏轉(zhuǎn)的，可以知道被測(cè)電流的方向。3．優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，可以測(cè)出的電流；缺點(diǎn)是線(xiàn)圈的導(dǎo)線(xiàn)很細(xì)，允許通過(guò)的電流很弱。如果希望它測(cè)量較大的電流值，就要根據(jù)在必修第三冊(cè)中學(xué)到的方法擴(kuò)大其量程。知識(shí)點(diǎn)1：安培力的方向1.如下圖，改變導(dǎo)線(xiàn)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(chǎng)的方向，觀察受力方向是否變化？1．安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)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(xiàn)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(chǎng)方向判斷電流在磁場(chǎng)中的受力方向適用對(duì)象直線(xiàn)電流環(huán)形電流或通電螺線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)的方向拇指指向軸線(xiàn)上磁感線(xiàn)的方向拇指指向電流受到的磁場(chǎng)力的方向3.兩平行通電直導(dǎo)線(xiàn)的相互作用規(guī)律：同向電流互相吸引，反向電流互相排斥?！祭?〗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(xiàn)，則此導(dǎo)線(xiàn)()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(shí)點(diǎn)2：安培力的大小在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，導(dǎo)線(xiàn)中的電流為I，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線(xiàn)成θ角時(shí)，(如圖)導(dǎo)線(xiàn)所受安培力F應(yīng)怎樣求解？B與導(dǎo)線(xiàn)夾角為θ1．F＝BILsinθ適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的通電直導(dǎo)線(xiàn)，求彎曲導(dǎo)線(xiàn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受安培力時(shí)，L為有效長(zhǎng)度，即導(dǎo)線(xiàn)兩端點(diǎn)所連直線(xiàn)的長(zhǎng)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(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它所受的安培力最大；導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，它不受安培力；導(dǎo)線(xiàn)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。3．在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，只要通電直導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)所受安培力也能用上述公式計(jì)算。4．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。例3如圖所示，一段導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且∠abc＝∠bcd＝135°。流經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線(xiàn)段abcd所受到的磁場(chǎng)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(xiàn)框中電流為I，導(dǎo)線(xiàn)框垂直于磁場(chǎng)放置，磁感應(yīng)強(qiáng)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(chǎng)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(dòng)反抗(2)角度大小大小方向3．很弱知識(shí)點(diǎn)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(chǎng)方向平行，不受安培力，B錯(cuò)誤；ab棒所受安培力方向垂直于導(dǎo)體棒向下，C錯(cuò)誤；ab棒所受安培力方向垂直于導(dǎo)體棒向左，D錯(cuò)誤。例2：A赤道上空的地磁場(chǎng)方向是由南向北的，電流方向由西向東，畫(huà)出此處磁場(chǎng)和電流的方向圖如圖所示，由左手定則可判斷出導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力的方向是豎直向上的，選項(xiàng)A正確。知識(shí)點(diǎn)2：〖提*示〗：把磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為兩個(gè)分量：一個(gè)分量與導(dǎo)線(xiàn)垂直B1＝Bsinθ，另一分量與導(dǎo)線(xiàn)平行B2＝Bcosθ(如圖)，平行于導(dǎo)線(xiàn)的分量B2不對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)的有效長(zhǎng)度。導(dǎo)線(xiàn)段abcd的有效長(zhǎng)度為線(xiàn)段ad的長(zhǎng)度，由幾何知識(shí)知Lad＝(eq\r(2)＋1)L，故線(xiàn)段abcd所受的合力大小F＝ILadB＝(eq\r(2)＋1)ILB，導(dǎo)線(xiàn)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)