2017_2018學年高中物理第5章磁場與回旋加速器學案(打包6套)滬科版.zip
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5.4探究安培力學 習 目 標知 識 脈 絡1.知道什么是安培力(重點)2知道左手定則的內容(重點)3掌握用安培力公式FBIL解答有關問題,通過安培力公式的應用,培養(yǎng)空間想象能力(重點、難點)安 培 力 的 方 向1安培力磁場對電流的作用力稱為安培力2左手定則伸開左手,使大拇指與其余四個手指垂直,且都跟手掌在同一個平面內;讓磁感線穿入手心,使四指指向電流方向,則大拇指所指的方向就是安培力的方向3安培力方向與磁場方向、電流方向的關系FB,F(xiàn)I,即F垂直于電流方向和磁場方向所決定的平面1通電直導線在磁場中一定受到安培力的作用()2通電直導線在磁場中所受安培力的方向一定跟電流的方向垂直()3應用左手定則時,四指指向電流方向,拇指指向安培力方向()如圖541為應用左手定則判斷通電導體所受安培力的方向,觀察以后回答:圖541(1)用什么表示電流方向?(2)用什么表示安培力方向?【提示】(1)用四個手指指向表示電流方向(2)用大拇指所指方向表示安培力方向探討1:如圖542裝置中,通電后導體棒向外擺動交換磁極位置后導體棒怎樣運動?圖542【提示】向里擺動探討2:通電后導體向外擺動,若交換磁極位置,同時交換電源正、負極連接,則導體棒怎樣運動?【提示】仍向外擺動1安培力的方向(1)安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面,但B與I不一定垂直(2)已知I、B的方向,可唯一確定F的方向;已知F、B的方向,且導線的位置確定時,可唯一確定I的方向;已知F、I的方向時,磁感應強度B的方向不能唯一確定2安培力與電場力的比較電場力安培力研究對象點電荷直導線受力特點正電荷受力方向與電場方向相同,沿電場線切線方向,負電荷相反安培力方向與磁場方向和電流方向都垂直判斷方法結合電場線方向和電荷正、負判斷用左手定則判斷3.安培力作用下導體運動方向的五種判斷方法電流元法把整段導線分為多段電流元,先用左手定則判斷每段電流元所受安培力的方向,然后判斷整段導線所受安培力的方向,從而確定導線運動方向等效法環(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環(huán)形電流(反過來等效也成立),然后根據磁體間或電流間的作用規(guī)律判斷特殊位置法通過轉動通電導線到某個便于分析的特殊位置,判斷其所受安培力的方向,從而確定其運動方向結論法兩平行直線電流在相互作用過程中,無轉動趨勢,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,有轉到平行且電流方向相同的趨勢轉換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題,可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力,然后由牛頓第三定律,確定磁體所受電流磁場的反作用力,從而確定磁體所受合力及其運動方向1一根容易形變的彈性導線,兩端固定,導線中通有電流,方向如圖中箭頭所示當沒有磁場時,導線呈直線狀態(tài);當分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強磁場時,描述導線狀態(tài)的四個圖示中正確的是()【解析】A圖中I與B平行應不受安培力,故A錯誤,由左手定則知B、C錯誤,D正確【答案】D2用兩根細線把兩個完全相同的圓形導線環(huán)懸掛起來,讓二者等高平行放置,如圖543所示,當兩導線環(huán)中通入方向相同的電流I1、I2時,則有()圖543A兩導線環(huán)相互吸引B兩導線環(huán)相互排斥C兩導線環(huán)無相互作用力D兩導線環(huán)先吸引后排斥【解析】通電的導線環(huán)周圍能夠產生磁場,磁場的基本性質是對放入其中的磁體或電流產生力的作用由于導線環(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,相當于通入同向電流的直導線,據同向電流相互吸引的規(guī)律,判知兩導線環(huán)應相互吸引,故A正確【答案】A3如圖544所示,在南北方向安放的長直導線的正上方用細線懸掛一條形小磁鐵,當導線中通入圖示的電流I后,下列說法正確的是() 【導學號:29682031】圖544A磁鐵N極向里轉,懸線所受的拉力小于磁鐵所受的重力B磁鐵N極向外轉,懸線所受的拉力小于磁鐵所受的重力C磁鐵N極向里轉,懸線所受的拉力大于磁鐵所受的重力D磁鐵N極向外轉,懸線所受的拉力大于磁鐵所受的重力【解析】由條形磁鐵的磁場分布,并由左手定則,可知導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極向里轉當轉過90時導線受力豎直向上,則磁鐵受力豎直向下,導致懸線所受的拉力大于磁鐵所受的重力,故C正確【答案】C左手定則應用的兩個要點(1)安培力的方向既垂直于電流的方向,又垂直于磁場的方向,所以應用左手定則時,必須使拇指指向與四指指向和磁場方向均垂直(2)由于電流方向和磁場方向不一定垂直,所以磁場方向不一定垂直穿入手掌,可能與四指方向成某一夾角,但四指一定要指向電流方向安 培 力 的 大 小1因素通電導體在磁場中受到的安培力的大小,跟導體的長度L、導體中的電流I、磁感應強度B都成正比2計算公式(1)當電流方向與磁場方向垂直時,F(xiàn)BIL.(2)當電流方向與磁場方向夾角為時,F(xiàn)BILsin .(3)當電流方向與磁場方向平行時,F(xiàn)0.1安培力的大小由電流強度、磁感應強度兩個因素決定()2將長度為L、電流強度為I的導體放入磁感應強度為B的磁場中,導體所受安培力的大小一定是FBIL.()3通電導線放入磁場中不受安培力的作用,則通電導線一定和磁場方向平行()如圖545,當通電導線與磁感線不垂直時,可用左手定則判斷安培力的方向嗎?若電流與磁感線成角,則安培力大小為多少?圖545【提示】可以把B分解為平行于電流和垂直于電流兩個方向,就能用左手定則判斷安培力的方向,由此可確定安培力的大小FBILsin .如圖546所示,一根質量為m的金屬棒MN,兩端用細軟導線連接后懸于a、b 兩點,棒的中端處于方向垂直于紙面向里的勻強磁場中,電流方向如圖所示,懸線上的拉力為F.圖546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】適當增大磁感應強度或電流探討2:若使懸線上的拉力F變大,可以采取什么方法?【提示】減小磁感應強度或電流強度,使磁感應強度方向反向,或者使電流方向反向1FBILsin 適用于勻強磁場中的通電直導線,求彎曲導線在勻強磁場中所受安培力時,L為有效長度,即導線兩端點所連直線的長度,相應的電流方向沿L由始端流向末端,如圖547所示圖5472同樣情況下,通電導線與磁場方向垂直時,它所受的安培力最大;導線與磁場方向平行時,它不受安培力;導線與磁場方向斜交時,它所受的安培力介于0和最大值之間3在非勻強磁場中,只要通電直導線L所在位置的各點B矢量相等(包括大小和方向),則導線所受安培力也能用上述公式計算4當電流同時受到幾個安培力時,則電流所受的安培力為這幾個安培力的矢量和4如圖548所示,長為2L的直導線折成邊長相等,夾角為60的V形,并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中,磁感應強度為B,當在該導線中通以電流強度為I的電流時,該V形通電導線受到的安培力大小為()圖548A0B0.5BILCBILD2BIL【解析】V形通電導線的等效長度為L,故安培力的大小為BIL,C正確【答案】C5.如圖549,一段導線abcd位于磁感應強度大小為B的勻強磁場中,且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直線段ab、bc和cd的長度均為L,且abcbcd135.流經導線的電流為I,方向如圖中箭頭所示導線段abcd所受到的磁場的作用力的合力()圖549A方向沿紙面向上,大小為(1)ILBB方向沿紙面向上,大小為(1)ILBC方向沿紙面向下,大小為(1)ILBD方向沿紙面向下,大小為(1)ILB【解析】導線段abcd的有效長度為線段ad,由幾何知識知Lad(1)L,故線段abcd所受的合力大小FILadB(1)ILB,導線有效長度的電流方向為ad,據左手定則可以確定導線所受合力方向豎直向上,故A項正確【答案】A6(多選)如圖5410所示,通電導體棒靜止于水平導軌上,棒的質量為m,長為L,通過的電流大小為I且垂直紙面向里,勻強磁場的磁感應強度B的方向與導軌平面成角,則導體棒受到的()圖5410A安培力大小為BILB安培力大小為BILsin C摩擦力大小為BILcos D支持力大小為mgBILcos 【解析】金屬桿受力如圖所示: 由于金屬桿與磁場垂直,故安培力大小FABIL.根據平衡條件得:FfFAsin ,mgFAcos FN解得:FfBILsin ,F(xiàn)NmgBILcos .故A、D正確,B、C錯誤【答案】AD求解安培力問題的四個步驟(1)選定研究對象:一般為磁場中的通電導線(2)變三維為二維:方法是沿著或逆著電流觀察,將一段有長度的導線看成一個沒有長度的圓圈,圈內畫“”為順著電流觀察,圈內畫“”表示逆著電流觀察(3)畫出平面受力分析圖:其中安培力的方向切忌跟著感覺走,要用左手定則來判斷,注意F安B、F安I.(4)根據力的平衡條件或牛頓第二定律列方程式進行求解8
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編號:4370992
類型:共享資源
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上傳時間:2020-01-06
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