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1、课题3.4 通电导线在磁场中受到的力学习目标1、 会用左手定则来判断安培力的方向，2、 通过磁感应强度的定义得出安培力的计算公式，应会用公式F=BIL解答有关问题、 3、 知道磁电式电流表的工作原理。学习重、难点用左手定则判定安培力方向；用安培力公式计算学法指导自主学习、合作讨论、实验探究课前预习1磁感应强度的定义式： 单位： 2磁通量计算式： 单位： 3磁通密度是指： 计算式为 。预习评价一、安培力的方向1安培力：通电导线在_中受的力2决定安培力方向的因素：_和磁感应强度方向3左手定则：如图1所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内让_从掌心进入，并使四指指向_，
2、这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受_的方向4安培力的特点FB，FI，即F垂直于_决定的平面5平行通电导线间的作用力：电流方向相同，两导线相互_，电流方向相反，两导线相互_二、安培力的大小1当通电导线垂直磁场方向放置时所受安培力的大小为：F_.2当磁感应强度B的方向与通电导线平行时，导线受力F_.3当磁感应强度B的方向与通电导线方向成角时，F_.为B与I的夹角三、磁电式电流表1原理：通电线圈在磁场中受到_而偏转线圈偏转的角度越大，被测电流就_根据线圈_，可以知道被测电流的方向2构造：_、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴3特点：两磁极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿_方向，
3、保证线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直使线圈平面总与磁场方向_，使表盘刻度均匀，如图2所示4优点：灵敏度高，可以测出_的电流缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱.课堂学习流程设计用案人自我创新【课程导学】1、 安培力的方向（1）左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，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 。（2）安培力的方向特点：尽管磁场与电流方向可以不垂直，但安培力肯总是直于电流方向、同时也垂直于磁场方向，即垂直于_方向和_方向所构成的平面2、安培力的大小：（1）当长为L的直导线，
4、垂直于磁场B放置，通过电流为I时，F= ，此时电流受力最 。（2）当磁场与电流平行时，安培力F= 。（3）当磁感应强度B的方向与通电导线的方向成时，F= 说明：以上是在匀强磁场中安培力的计算公式，非匀强磁场可以看成是很多个大小、方向不同的匀强磁场的组合，通电导线在非匀强磁场中受到的安培力，是每一小段受到的安培力的合力3、磁电式电流表：（1）用途： 。（2）依据原理： 。（3）构造： 。（4）优缺点：电流表的灵敏度很高，是指通过很小的电流时，指针就可以偏转较大的角度。在使用电流表时，允许通过的电流一般都很小，使用时应该特别注意。【范例精析】【例1】如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方，
5、导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流是时，有关直导线运动情况的说法中正确的是（从上往下看）（C）A、顺时针方向转动，同时下降 B、顺时针方向转动，同时上升C、逆时针方向转动，同时下降 D、逆时针方向转动，同时上升【解析】用安培定则判断通电蹄形电磁铁的极性，通电直导线在蹄形磁铁的磁场中，它的受力情况用电流无法进行判断，如图所示把直线电流等效为AO、OO/、O/B三段，其中OO/为极短的电流元。画出电磁铁的磁感线，可知OO/段电流元不受安培力的作用，AO段受垂直于纸面向外的安培力，O/B段受一垂直于纸面向里的安培力，故从上往下看，导线以OO/段为轴逆时针转动。再用特殊位置法，假设
6、导线转过90，如图所示，则导线受力的受力方向应竖直向下。实际上导线的运动应是上述两种运动的合成。【答案】C【例2】一根均匀粗导线的两端用柔软导线拉入电路，用用两根弹簧测力计悬挂起来，使导线MN保持水平，如图所示，在导线MN处加水平向里的磁场，并通以自M向N的电流，弹簧测力计的示数为F，若要使弹簧测力计示数增大，可以采用的做法是（ACD）A、只减小电流 B、只增加电流C、只改变电流方向 D、只改变磁场方向【解析】对通电导体进行受力分析，由左手定则，确定安培力F安方向向上，如图所示，设弹簧测力计的示数为T，则有T+F安=mg 即T=mg-F安，要使T增大，方法1、可使F安减小，F安=BIL可知，通
7、过减小I，可达到目的。方法2、可使F安反向，可通过改变电流方向或改变磁场方向来实现。【答案】A、C、D【例3】如图所示，在与水平方向成60的光滑金属导轨间连一电源，在相距1m的平行导轨上放一重力为3N的金属棒ab，棒上通以3A的电流，磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止。求：（1）匀强磁场的磁感应强度B；（2）ab棒对导轨的压力。T 6N 【解析】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tan60= 所以F安= tan60Ny=G又F安=BIL所以B=导体棒对轨道的压力与轨道对棒的支持力N大小相等。N=达标检测A类1、关于通电直导线所受的安培力
8、F、磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系，下列说法中正确的是（ ）A、F、B、I的三者必定均相互垂直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B2、如图所示，在蹄形磁铁的上方放置一个可以自由运动的通电线圈abcd，最初线圈平面与蹄形磁铁处于同一竖直面内，则通电线圈运动的情况是（ ）A、ab边转向纸外，cd边转向纸里，同时向下运动B、ab边转向纸里，cd边转向纸外，同时向下运动C、ab边转向纸外，cd边转向纸里，同时向上运动D、ab边转向纸里，cd边转向纸外，同时向上运动3、如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在
9、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4、如图所示，一根通有电流I的直铜棒MN，用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，此时两根悬线处于紧张状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零（ ）A、适当增大电流 B、使电流反向并适当减小C、保持电流I不变，适当增大B D、使电流I反向，适当减小5、一只电压表读数偏小，为纠正这一偏差，可以采取的措施是（ ）A、减少表头线圈的匝数B、增大表内的串联电阻C、增强表头的永久磁铁的磁性D、转紧表内的螺旋弹
10、簧6、如图所示两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同，方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为（ ）A、F2 B、F1-F2 C、F1+F2 D、2F1-F2二、填空题：7、如图所示，通有电流的导体A可以自由运动，判断导线A受安培力的情况及在安培力作用下导线将如何运动。8、在匀强磁场中，有一段5的导线和磁场垂直，当导线通过的电流是1A时，受磁场人作用力是0.1N，那么磁感应强度B= T；现将导线长度增大为原来的3倍，通过电流减小为原来的一半，那么磁感应强度B= T，导线受到的安培力F= N。9、
11、长为L的水平通电直导线放在倾角为的光滑的斜面上，并处在磁感应强度为B的匀强磁场中，若磁场方向竖直向上，则电流为I1时导线平衡，若磁场方向垂直于斜面向上，则电流为I2时导线平衡，那么样I1：I2= 。三、计算题：10、质量为0.5的金属杆在相距1m的水平轨道上与轨道垂直放置金属杆上通以I=4A的恒定电流，如图所示，匀强磁场B垂直轨道平面，金属杆与轨道间动摩擦因数为0.2，求匀强磁场的磁感应强度B的大小。 11、在倾角为的光滑斜面上，置一通有电流为I、长为L、质量为m的导体棒，如图所示，试求：欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，应加匀强磁场
12、B的最小值和方向 12、电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982年，澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度约为2km/s），若轨道宽2m，长为100m，通以恒定电流10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？磁场力的最大功率为多大？（不计轨道摩擦） B类1、在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线（ ）A、受到竖直向上的安培力 B、受到竖直向下的安培力C、受到由南向北的安培力 D、受到由西向东的安培力2、质量为m的金属导体棒置于倾角为 的导轨上，棒与导轨间的摩擦系数为，当导体棒通电时，恰能
13、在导轨上静止，如图所示的四个图中标出了四种可能的匀强磁场的磁感应强度 B的方向，其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是（ ）3、质量为m的一段直导线弯成N形后放到光滑水平面上，具体尺寸如图所示，磁感受应强度为B的匀强磁场竖直向下穿过N形导线平面，当N形导线通入电流I的瞬间，导线的加速度大小为 。4、有一金属棒ab，质量为m，电阻不计，可在两条轨道上滑动，如图所示，轨道间距为L，其平面与水平面的夹角为，置于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属棒与轨道的最大静磨擦力为其所受重力的k倍，回路中电源电动势为E，内阻不计，问：滑动变阻器R调节在什么阻值范围内，金属棒能静止在轨道上？ 学习反思
