广东省惠州市高中物理 第三章 磁场 第三节 探究安培力第2课时导学案 粤教版选修3-1（通用） 9页

第三节 探究安培力（第二课时） ‎ 安培力大小和方向 ‎【自主学习】‎ 一、 学习目标 1. 知道安培力大小计算，安培力方向确定。‎ 2. 过程与方法 分析综合、归纳类比 3. 情感、态度与价值观 理论探究结合实验探究提高综合探究能力 二、 重点难点 1. 安培力的大小、方向 2. 左手定则的使用 三、自主学习 ‎1．安培力大小 ‎(1)当I⊥B时，F＝BIL ‎(2)当I∥B时，F＝0‎ 注意：(1)当导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度 ‎(2)对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零．‎ ‎2．安培力方向：用左手定则判断，注意安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面．判断下图中导线A所受磁场力的方向？ ‎ 课 堂 检测案 第三节 探究安培力（第二课时）‎ ‎ 安培力大小和方向 ‎【课堂检测】‎ ‎1．下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是(　　)‎ ‎2．关于通电导线所受安培力F的方向，磁感应强度B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是(　　)‎ A．F、B、I三者必须保持相互垂直 B．F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直 C．B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直 D．I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直 a b ‎3.如图所示，水平放置的两根平行金属轨道相距‎0.2m，上面放一质量为‎0.04kg的均匀金属棒ab，电源电动势为6V、内阻为0.5Ω当滑动变阻器调到2.5Ω时，要在金属棒所在位置加一个磁感应强度大小为 ，方向为水平向 的匀强磁场，才能使金属棒对轨道的压力恰好为零。‎ ‎4.如图所示，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距L＝‎1 m．PM间接有一个电动势为E＝6 V，内阻r＝1 Ω的电源和一只滑动变阻器．导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝‎0.2 kg，棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量M＝‎‎0.3 kg ‎.棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，方向竖直向下，为使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值为多大？设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计．(g取‎10 m/s2) 2 Ω≤R≤5 Ω 课 堂 训练案 第三节 探究安培力（第二课时）‎ ‎ 安培力大小和方向 ‎【当堂训练】‎ ‎1．一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是(　　)‎ ‎2．如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F.为使F＝0，可能达到要求的方法的是(　　)‎ A．加水平向右的磁场 B．加水平向左的磁场 C．加垂直纸面向里的磁场 D．加垂直纸面向外的磁场 ‎4.如图，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流强度均为I，磁感应强度均为B，求各导线所受到的安培力的大小．‎ ‎3.如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力(　　)‎ A．方向沿纸面向上，大小为(＋1)ILB ‎ B．方向沿纸面向上，大小为(－1)ILB C．方向沿纸面向下，大小为(＋1)ILB D．方向沿纸面向下，大小为(－1)ILB ‎ ‎4.如图，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流强度均为I，磁感应强度均为B，求各导线所受到的安培力的大小．‎ 课后 拓展案 第三节 探究安培力（第二课时）‎ ‎ 安培力大小和方向 ‎【巩固拓展】‎ ‎1．用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者等高平行放置，如图所示．当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有(　　)．‎ A．两导线环相互吸引 B．两导线环相互排斥 C．两导线环无相互作用力 D．两导线环先吸引后排斥 ‎2．如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是(　　)．‎ A．水平向左 B．水平向右 C．竖直向下 D．竖直向上 ‎3.在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，则过c点的导线所受安培力的方向(　　)．‎ A．与ab边平行，竖直向上 B．与ab边平行，竖直向下 C．与ab边垂直，指向左边 D．与ab边垂直，指向右边 ‎4.电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是(　　)‎ A．只将轨道长度L变为原来的2倍 B．只将电流I增加至原来的2倍 C．只将弹体质量减至原来的一半 D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变 ‎5如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是(　　)．‎ A．棒中的电流变大，θ角变大　B．两悬线等长变短，θ角变小 C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变小 ‎6．如图所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝‎0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω，一质量m＝‎20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度B＝0.80 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)．金属导轨是光滑的，取g＝‎10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：‎ ‎(1)金属棒所受到的安培力的大小．‎ ‎(2)通过金属棒的电流的大小．‎ ‎(3)滑动变阻器R接入电路中的阻值．‎ ‎ ‎ 探究安培力第二课时答案 ‎【课堂检测】‎ ‎1.C 2.B 3 1T 向左 ‎ ‎4. 解析　导体棒受到的最大静摩擦力为 Ff＝μFN＝μmg＝0.5×0.2×10 N＝1 N 绳对导体棒的拉力F拉＝Mg＝0.3×10 N＝3 N 导体棒将要向左滑动时 BImaxL＝Ff＋F拉，Imax＝‎‎2 A 由闭合电路欧姆定律Imax＝＝ 得Rmin＝2 Ω 导体棒将要向右滑动时Ff＋BIminL＝F拉，‎ Imin＝‎‎1 A 由闭合电路欧姆定律Imin＝＝ 得Rmax＝5 Ω 滑动变阻器连入电路的阻值为2 Ω≤R≤5 Ω ‎【当堂训练】‎ ‎1.D 2.C 3.A 4. 、、、、0‎ ‎【巩固拓展】、‎ ‎1.A 2. D 3.C 4.BD 5.A ‎6解析　(1)金属棒静止在金属导轨上受力平衡，如图所示 F安＝mgsin 30°，代入数据得F安＝0.1 N.‎ ‎(2)由F安＝BIL得I＝＝‎0.5 A.‎ ‎(3)设滑动变阻器接入电路的阻值为R0，根据闭合电路欧姆定律得：‎ E＝I(R0＋r)‎ 解得R0＝－r＝23 Ω.‎ 答案　(1)0.1 N　(2)‎0.5 A　(3)23 Ω ‎ 答案：‎ l ‎【课堂检测】‎ ‎1.D 2. ABCD 3. A 4. 0. 1T；0.1T l ‎【当堂训练】‎ ‎1.D 2.C 3.C ‎4.0.1‎T 0.1T 5.2T 2T 6.解析：以导体棒为研究对象，对其受力分析如图所示，‎ 可得：BIL＝mgtan θ，I＝，‎ 解得：B＝.‎ 答案： ‎【巩固拓展】‎ ‎1.B 2.CD 3.B 4.ACD ‎5：先将原图改画为侧视图，对导体棒受力分析，如图所示，导体棒恰好能静止，应有：Nx＝F安；Ny＝G；因为tan 60°＝，所以F安＝tan 60°，Ny＝G；又F安＝BIL；‎ 所以：(1)B＝＝＝ T＝ T.‎ ‎(2)导体棒对轨道的压力与轨道对棒的支持力N大小相等．‎ N＝＝＝‎2G＝6 N.‎