2019-2020年滬科版物理高二上9-B《磁場對電流的作用 左手定則》學案.doc

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2019-2020年滬科版物理高二上9-B磁場對電流的作用 左手定則學案考點突破一、對磁感應(yīng)強度的理解1.磁感應(yīng)強度是反映磁場性質(zhì)的物理量，是用比值法定義的.2.勻強磁場：磁感應(yīng)強度處處相同，磁感線是一組平行且等間距的直線.【例1】關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列說法正確的是( )A.一小段通電導線放在B為零的位置，那么它受到的磁場力也一定為零B.通電導線所受的磁場力為零，該處的磁感應(yīng)強度也一定為零C.放置在磁場中1 m長的通電導線，通過1 A的電流，受到的磁場力為1 N，則該處的磁感應(yīng)強度就是 1 TD.磁場中某處的B的方向跟電流在該處受到的磁場力F的方向相同跟蹤訓練1下列關(guān)于磁場的說法中，正確的是（ ）A只有磁鐵周圍才存在磁場B磁場是假想的，不是客觀存在的C磁場的方向就是小磁針靜止時南極所指的方向D磁極與磁極，磁極與電流、電流與電流之間都是通過磁場發(fā)生相互作用二、通電導體在安培力作用下運動的判斷判定通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢，首先必須弄清楚導體所在位置的磁場分布情況，然后利用左手定則準確判定導體的受力情況，進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方向.現(xiàn)對五種常用的方法列表如下：【例2】如圖所示，把一重力不計的通電直導線放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導線可以自由移動.當導線中通有如圖所示方向的電流I時，試判斷導線的運動情況.跟蹤訓練2、如圖 913 所示，把輕質(zhì)線圈用細線掛在磁鐵 N 極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈的平面當線圈內(nèi)通過圖示方向的電流時，線圈運動的情況是( )A線圈向磁鐵靠攏B線圈遠離磁鐵C線圈不動D無法確定三、與安培力有關(guān)的力學綜合問題1.安培力的大小安培力常用公式F=BIL，要求兩兩垂直，應(yīng)用時要滿足：(1)B與L垂直；(2)L是有效長度，即垂直磁感應(yīng)強度方向的長度；如彎曲導線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端.因為任意形狀的閉合線圈，其有效長度為零，所以閉合線圈通電后在勻強磁場中，受到的安培力的矢量和為零.2.通電導線在磁場中的平衡和加速問題的分析思路(1)選定研究對象;(2)變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安 B、F安I.(3)列平衡方程或牛頓第二定律的方程式進行求解.3.安培力做功的特點和實質(zhì)(1)安培力做功與路徑有關(guān)，不像重力、電場力做功與路徑無關(guān).(2)安培力做功的實質(zhì)：起傳遞能量的作用.安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導線后轉(zhuǎn)化為導線的動能或轉(zhuǎn)化為其他形式的能.安培力做負功：是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能后儲存起來或轉(zhuǎn)化為其他形式的能.【例3】如圖所示，兩平行金屬導軌間的距離L=0.40 m，金屬導軌所在的平面與水平面夾角=37，在導軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度B=0.50 T，方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場.金屬導軌的一端接有電動勢E=4.5 V、內(nèi)阻r=0.50 的直流電源.現(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.040 kg的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止.導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5 ，金屬導軌電阻不計，g取10 m/s2.已知sin37=0.60,cos37=0.80，求：(1)通過導體棒的電流；(2)導體棒受到的安培力大??；(3)導體棒受到的摩擦力.跟蹤訓練3、如圖所示在傾角為的斜面上，固定一金屬框，寬為 L，接入電動勢為 E，電池內(nèi)阻不計垂直框面放有一根質(zhì)量為 m 的金屬棒 ab，它與框架的動摩擦因數(shù)為.整個裝置放在磁感應(yīng)強度為 B, 垂直框面向上的勻強磁場中當調(diào)節(jié)滑動變阻器 R 的阻值在什么范圍內(nèi)時，可使金屬棒靜止在框架上？(框架與棒的電阻不計)四、對磁通量的理解1、定義：磁感應(yīng)強度與垂直磁場方向的面積的乘積叫做穿過這個面的磁通量，其物理意義是穿過某一面積的磁感線 條數(shù) 2、定義式：BScos，式中 Scos為面積 S 在垂直于磁場方向的平面(中性面)上投影的大小，是面積 S 所在平面的法線方向與磁場方向的夾角3、磁通量是標量，但是有正負，其正負表示與規(guī)定的正方向(如平面法線的方向)是相同還是相反若磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁感線條數(shù)為1，反向磁感線條數(shù)為2，則磁通量等于穿過平面的合磁通(磁通量的代數(shù)和)，即12.4、單位：韋伯，符號是Wb.1Wb1Tm【例4】如圖所示，水平放置的扁平條形磁鐵，在磁鐵的左端正上方有一線框，線框平面與磁鐵垂直，當線框從左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的過程中，穿過它的磁通量的變化是（ ）A先減小后增大B始終減小C始終增大D先增大后減小跟蹤訓練4、如圖所示，兩個同心放置的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)平面垂直，通過兩圓環(huán)的磁通量a、b 的關(guān)系為（ ）AabB a bC a bD不能確定當堂檢測1、如圖，質(zhì)量為、長為的直導線用兩絕緣細線懸掛于，并處于勻強磁場中。當導線中通以沿正方向的電流，且導線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為。則磁感應(yīng)強度方向和大小可能為(A) 正向， (B)正向， (C) 負向， (D)沿懸線向上，2、自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的，很多物理學家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻。下列說法正確的是（ ）A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系B.歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系C.法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系D.焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，定量經(jīng)出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系3、為了解釋地球的磁性，19世紀安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的。在下列四個圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是（ ）4、如圖，長為的直導線拆成邊長相等，夾角為的形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為，當在該導線中通以電流強度為的電流時，該形通電導線受到的安培力大小為（A）0 （B）0.5 （C） （D）5、如圖所示，在傾角為37的光滑斜面上有一根長為0.4 m，質(zhì)量為6102 kg的通電直導線，電流強度I1 A，方向垂直于紙面向外，導線用平行于斜面的輕繩拴住不動，整個裝置放在磁感應(yīng)強度每秒增加0.4 T，方向豎直向上的磁場中，設(shè)t0時，B0，則需要幾秒，斜面對導線的支持力為零？(g取10 m/s2)課后練習1一段直導線L1 m，其中通有I1 A的電流，受到垂直于紙面向外的大小為F1 N的磁場力作用，據(jù)此()A既可以確定這個磁場的磁感應(yīng)強度的大小，又可以確定磁感應(yīng)強度的方向B僅能確定磁感應(yīng)強度的大小，不能確定磁感應(yīng)強度的方向C僅能確定磁感應(yīng)強度的方向，不能確定磁感應(yīng)強度的大小D磁感應(yīng)強度的大小和方向均無法確定2將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細線吊起來，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖23所示，當圓環(huán)中通以順時針方向的電流時，從上往下看()A圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵B圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵C圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵D圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵3如圖所示，金屬細棒質(zhì)量為m，用兩根相同輕彈簧吊放在水平方向的勻強磁場中，彈簧的勁度系數(shù)為k，棒ab中通有穩(wěn)恒電流，棒處于平衡，并且彈簧的彈力恰好為零若電流大小不變而方向相反，則()A每根彈簧彈力的大小為mgB每根彈簧彈力的大小為2mgC彈簧形變量為mg/kD彈簧形變量為2mg/k4如圖所示是云層之間閃電的模擬圖，圖中A、B是位于東、西方向帶有電荷的兩塊陰雨云，在放電的過程中，在兩云的尖端之間形成了一個放電通道，發(fā)現(xiàn)位于通道正上方的小磁針N極轉(zhuǎn)向紙里，S極轉(zhuǎn)向紙外，則關(guān)于A、B帶電情況的說法中正確的是()A帶同種電荷 B帶異種電荷CB帶正電 DA帶正電5有兩根長直導線a、b互相平行放置，如圖所示為垂直于導線的截面圖在圖中所示的平面內(nèi)，O點為兩根導線連線的中點，M、N為兩導線附近的兩點，它們在兩導線連線的中垂線上，且與O點的距離相等若兩導線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，則關(guān)于線段MN上各點的磁感應(yīng)強度，下列說法中正確的是()AM點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同BM點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反C在線段MN上各點的磁感應(yīng)強度都不可能為零D在線段MN上只有一點的磁感應(yīng)強度為零6一段長0.2 m，通過2.5 A電流的直導線，關(guān)于在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中所受安培力F的情況，正確的是()A如果B2 T，F(xiàn)一定是1 NB如果F0，B也一定為零C如果B4 T，F(xiàn)有可能是1 ND如果F有最大值時，通電導線一定與B平行7如圖所示，平行于紙面水平向右的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B11 T位于紙面內(nèi)的細直導線，長L1 m，通有I1 A的恒定電流當導線與B1成60夾角時，發(fā)現(xiàn)其受到的安培力為零則該區(qū)域同時存在的另一勻強磁場的磁感應(yīng)強度B2的大小可能為()A. TB. TC1 T D. T8如圖所示，質(zhì)量為m的回形針系在細線下端被磁鐵吸引保持靜止，此時細線與豎直方向的夾角為 ，則下列說法正確的是()A回形針靜止時受到的磁鐵對它的磁力大小為mgtanB回形針靜止時受到的細線的拉力大小為mgcosC現(xiàn)用點燃的火柴對回形針加熱，過一會發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了，原因是回形針加熱后，分子電流排列無序了D現(xiàn)用點燃的火柴對回形針加熱，過一會發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了，原因是回形針加熱后，分子電流消失了9如圖所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直斜面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導線，當通以電流I時，欲使導線靜止在斜面上，外加勻強磁場B的大小和方向可能是()ABmgtan/(IL)，方向垂直斜面向上BBmgsin/(IL)，方向垂直斜面向下CBmgtan/(IL)，方向豎直向上DBmg/(IL)，方向水平向右10如圖所示，用粗細均勻的電阻絲折成平面梯形框架，ab、cd邊均與ad邊成60角，abbccdL，長度為L的電阻絲電阻為r，框架與一電動勢為E，內(nèi)阻為r的電源相連接，垂直于框架平面有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，則框架受到的安培力的合力大小為()A0 B.C. D.11、水平面上有電阻不計的U形導軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源(不計內(nèi)阻)現(xiàn)垂直于導軌擱一根質(zhì)量為m，電阻為R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向與水平面夾角為且指向右斜上方，如圖所示，問：(1)當ab棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為多少？(2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時B的方向如何？參考答案例1、【答案】選A.【詳解】根據(jù)磁感應(yīng)強度的定義，A選項對.B選項通電導線(電流I)與磁場方向平行時，磁場力為零，磁感應(yīng)強度不為零，B選項錯. C選項只有通電導線(電流I)與磁場方向垂直時，該處磁感應(yīng)強度大小才為1 T，C選項錯. D選項B與F方向一定垂直，D選項錯.例2、【詳解】(1)根據(jù)如圖所示的導線所處的特殊位置判斷其運動情況.將導線AB從N、S極的中間O分成兩段，由左手定則可得AO段所受安培力的方向垂直于紙面向外，BO段所受安培力的方向垂直于紙面向里，可見從上向下看，導線AB將繞O點逆時針轉(zhuǎn)動.(2)根據(jù)導線轉(zhuǎn)過90時的特殊位置判斷其上下運動情況.如圖所示，導線AB此時所受安培力方向豎直向下，導線將向下運動.(3)由上述兩個特殊位置的判斷可知，當導線不在上述的特殊位置時，所受安培力使AB逆時針轉(zhuǎn)動的同時還要向下運動.例3、【答案】(1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N，方向沿斜面向下 【詳解】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律 (2)導體棒受到的安培力F安=BIL=0.30 N (3)將重力正交分解，設(shè)導體棒所受重力沿斜面的分力為F1，則F1=mgsin37=0.24 N 所以F1F安,導體棒受力如圖,根據(jù)平衡條件有mgsin37+Ff=F安 解得Ff=0.06 N，方向沿斜面向下 例4、D跟蹤訓練1、D 2、A3、當堂檢測1、【答案】選BC.【詳解】對于A選項，安培力水平向內(nèi)，三力合力不可能為零,A錯誤；對于B選項，安培力豎直向上，當安培力時，可以平衡，此時，B選項正確；對于C選項，安培力水平向外，三力平衡時安培力，此時，C選項正確；對于D選項，安培力垂直于繩子的方向向內(nèi)，三力不可能平衡，D錯誤.2、【答案】選ACD?！驹斀狻繆W斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系，故A正確；歐姆定律是反映了導體中的電流與電壓和電阻的關(guān)系，B錯誤；法拉第實現(xiàn)了轉(zhuǎn)磁為電的夢想，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象的關(guān)系，故C正確；焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，并且定量給出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，故D正確.3、【答案】選B。【詳解】由于地磁場的北極在地球的南極附近，由安培定則可知，安培假設(shè)中環(huán)形電流方向如B圖所示，故A、C、D錯，B正確。4、答案：C解析：導線有效長度為2lsin30=l，所以該V形通電導線收到的安培力大小為。選C。本題考查安培力大小的計算。難度：易。5、【答案】5 s【詳解】斜面對導線的支持力為零時導線的受力如圖所示由平衡條件FTcos37FFTsin37mg由解得：F代入數(shù)值得：F0.8 N由FBIL得B T2 TB與t的變化關(guān)系為B0.4t解得t5 s課后練習1、【答案】D【詳解】考慮到I與B的方向不明確，無法用B確定磁感應(yīng)強度的大?。粌H知道F的方向，無法用左手定則判斷磁感應(yīng)強度的方向故選D.2、【答案】C【詳解】該通電圓環(huán)相當于一個垂直于紙面的小磁針，N極在內(nèi)，S極在外，根據(jù)同極相互排斥，異極相互吸引，可得C項正確3、【答案】AC【詳解】彈簧的彈力恰好為零，說明安培力應(yīng)向上與重力平衡，即F安mg，若電流大小不變而方向相反時，則安培力應(yīng)向下，但大小不變，彈簧彈力與安培力和重力平衡，即2kxF安mg2mg，所以每根彈簧彈力的大小為mg，彈簧形變量為mg/k，選項A、C正確4、【答案】BD【詳解】云層間閃電必須發(fā)生在異種電荷之間，故B正確；在云層間放電時，形成的強電場和高溫將空氣電離成正離子和負離子，并在強電場的作用下做定向移動，形成電流，所以此題是考查通電直導線的右手定則，由題意知，從西向東看，磁場是逆時針的，根據(jù)右手定則可以判斷電流是從A流向B的，故可知A帶正電，B帶負電，所以D選項正確5、【答案】選BD.【詳解】根據(jù)安培定則和磁場的疊加原理，M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反，選項A錯B對；在線段MN上只有在O點處，a、b兩電流形成的磁場的磁感應(yīng)強度等大反向，即只有O點處的磁感應(yīng)強度為零，選項C錯D正確6、【答案】選C.【詳解】當導線與磁場方向垂直放置時，F(xiàn)BIL，力最大，當導線與磁場方向平行放置時，F(xiàn)0，當導線與磁場方向成任意其他角度放置時，0FBIL，A、D不正確，C正確；磁感應(yīng)強度是磁場本身的性質(zhì)，與受力F無關(guān)，B不正確7、【答案】選BCD.【詳解】導線受到的安培力為零，可判斷出合磁感應(yīng)強度為零或沿導線方向，可求出磁感應(yīng)強度B2的最小值，B2小B1sin60 T，故B、C、D均正確8、【答案】選C.【詳解】回形針靜止時受到的磁鐵對它的磁力大小和方向都不確定，拉力大小也不能確定，故A、B錯誤；對回形針加熱，回形針磁性消失是因為分子電流排列無序了，所以選項C正確，D錯誤9、【答案】選B.【詳解】B方向垂直斜面向上，由左手定則可知，安培力方向沿斜面向下，導線不可能靜止，A錯；同理可知C、D錯；B方向垂直斜面向下，安培力沿斜面向上，由平衡條件得：BILmgsin，解得B，故B項對10、【答案】選C.【詳解】總電阻Rrr，總電流I，梯形框架受的安培力可等效為I通過ad邊時受到的安培力，F(xiàn)BIBI2L，所以C選項正確11、【答案】(1)mg(2)Bmin水平向右從b向a看側(cè)視圖如圖所示【詳解】(1)水平方向：fF安sin 豎直方向：NF安cos mg又F安BILBL聯(lián)立得：Nmgf(2)使ab棒受支持力為零，且讓磁場最小，則受安培力豎直向上則有F安mg，Bmin，根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右