高中物理 第三章 磁场 3.4 磁场对通电导线的作用力知识导航学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案VIP免费

4磁场对通电导线的作用力课标解读1.通过实验认识安培力.2.会判断安培力的方向及计算匀强磁场中安培力的大小.3.了解磁电式电表的结构和工作原理.课前思考1.静止的电荷和通电导线在磁场中都会受到力的作用，简述它们受力有何不同？答案:电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反.而电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有关，电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL.一般情况下的安培力大于零小于BIL，方向与磁场方向垂直.图3-4-12.根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图3-4-1所示，把待发射的炮弹（导体）放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个载流导体在磁场力的作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去.如果想提高这种电磁炮的发射速度，理论上可以怎么办？答案:增大磁感应强度，增大电流，延长导轨.自主研学1.磁场与电流之间存在相互作用，人们把通电导线在磁场中受的力称为___________.2.判定通电导线在磁场中受安培力的方向要用___________.其内容为：伸开___________，使拇指与其余四个手指___________，并且都与手掌在同一个平面内.让磁感线从___________进入，并使四指指向_________，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受_________的方向.3.在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F的大小取决于三个因素：___________、___________和___________.三点剖析1.安培力：（1）方向由左手定则确定.（2）大小：F=BILB为放导线处的磁感应强度，应用本公式时B与I的方向须垂直，若不垂直，可将磁感应强度B分解为平行于电流I方向的B∥和垂直于电流I方向的B⊥，则安培力F=B⊥IL.2.磁感应强度B、电流I和安培力F三者的关系构成一立体图,且力一定与电流与磁感应强度两者所确定的平面垂直.3.磁电式电流表，线圈所处的磁场处处大小相等且有线圈始终垂直，故所受磁场力处处相等，因而表盘刻度均匀.精题精解1图3-4-2例1一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图3-4-2所示.在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力（）A.大小不变，方向不变B.由零增大到最大，方向时刻变C.由最大减小到零，方向不变D.由零增大到最大，方向不变思路解析导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导体不受安培力；当导体转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导体受到安培力的作用；当导体转过90°时，电流与磁场垂直，此时导体所受安培力最大.根据左手定则判断知，力的方向始终不变.选项D正确.答案:D绿色通道公式F=BIL的适用条件是匀强磁场、电流与磁场垂直.若不垂直，应将导体长度向垂直于磁场的方向投影，找出受力的有效长度.图3-4-3例2质量为m=0.02kg的通电细杆ab置于倾角为θ=37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d=0.2m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4，磁感应强度B=2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图3-4-3所示.现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？思路解析杆ab中的电流为从a到b，所受的安培力方向平行于导轨向上.当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下;当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值F1，此时通过ab的电流最大为Imax；同理，当电流最小时，应该是导体受向上的最大静摩擦力，此时的安培力为F2，电流为Imin.正确地画出两种情况下的受力图如图3-4-4，由平衡条件列方程求解.根据第一幅受力图列式如下：F1-mgsinθ-Fμ1=0Fn-mgcosθ=0Fμ1=μFnF1=BImaxd解上述方程得：Imax=0.46A图3-4-4根据第二幅受力图F2+Fμ2-mgsinθ=0Fn-mgcosθ=0Fμ2=μFnF2=BImind解上述方程得：Imin=0.14A.答案:0.14A—0.46A绿色通道2做这种题应学会把立体图转换成平面图.图3-4-5例3如图3-4-5所示，导线AB竖直放置，通电导线框abcd可自由移动.当AB中通以图示电流时，导线框怎样运动？思路解析导线框运动是因为受到AB导线产生的磁场的磁场力作用...