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(xué)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(xué)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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 T D.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(xùn)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(dǎo)體在安培力作用下運動的判斷 判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運動或運動趨勢,首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況,然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況,進而確定導(dǎo)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(dǎo)線放在蹄形磁鐵磁極的正上方,導(dǎo)線可以自由移動.當(dāng)導(dǎo)線中通有如圖所示方向的電流I時,試判斷導(dǎo)線的運動情況. 跟蹤訓(xùn)練2、如圖 9-1-3 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(dāng)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(xué)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(dǎo)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(dǎo)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. ①安培力做正功:是將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線后轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動能或轉(zhuǎn)化為其他形式的能. ②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(dǎo)軌間的距離L=0.40 m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37,在導(dǎo)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(dǎo)軌所在平面的勻強磁場.金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E=4.5 V、內(nèi)阻r=0.50 Ω的直流電源.現(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好靜止.導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5 Ω,金屬導(dǎo)軌電阻不計,g取10 m/s2.已知sin37=0.60,cos37=0.80,求: (1)通過導(dǎo)體棒的電流; (2)導(dǎo)體棒受到的安培力大??; (3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力. 跟蹤訓(xùn)練3、如圖所示在傾角為θ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μ.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(dāng)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:Φ=BScosθ,式中 Scosθ為面積 S 在垂直于磁場方向的平面(中性面)上投影的大小,θ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(biāo)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Φ1,反向磁感線條數(shù)為Φ2,則磁通量等于穿過平面的合磁通(磁通量的代數(shù)和),即Φ=Φ1-Φ2. 4、單位:韋伯,符號是Wb.1Wb=1Tm 【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(dāng)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(xùn)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Φa、Φb 的關(guān)系為( ) A.Φa>Φb B. Φa < Φb C. Φa = Φb D.不能確定 當(dāng)堂檢測 1、如圖,質(zhì)量為、長為的直導(dǎo)線用兩絕緣細線懸掛于,并處于勻強磁場中。當(dāng)導(dǎo)線中通以沿正方向的電流,且導(dǎo)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(xué)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(jì)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(dǎo)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(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強度為的電流時,該形通電導(dǎo)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610-2 kg的通電直導(dǎo)線,電流強度I=1 A,方向垂直于紙面向外,導(dǎo)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)t=0時,B=0,則需要幾秒,斜面對導(dǎo)線的支持力為零?(g取10 m/s2) 課后練習(xí) 1.一段直導(dǎo)線L=1 m,其中通有I=1 A的電流,受到垂直于紙面向外的大小為F=1 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(dāng)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mg B.每根彈簧彈力的大小為2mg C.彈簧形變量為mg/k D.彈簧形變量為2mg/k 4.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 C.B帶正電 D.A帶正電 5.有兩根長直導(dǎo)線a、b互相平行放置,如圖所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖.在圖中所示的平面內(nèi),O點為兩根導(dǎo)線連線的中點,M、N為兩導(dǎo)線附近的兩點,它們在兩導(dǎo)線連線的中垂線上,且與O點的距離相等.若兩導(dǎo)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( ) A.M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等,方向相同 B.M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(dǎo)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B=2 T,F(xiàn)一定是1 N B.如果F=0,B也一定為零 C.如果B=4 T,F(xiàn)有可能是1 N D.如果F有最大值時,通電導(dǎo)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B1=1 T.位于紙面內(nèi)的細直導(dǎo)線,長L=1 m,通有I=1 A的恒定電流.當(dāng)導(dǎo)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. T B. T C.1 T D. T 8.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 θ,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mgtanθ B.回形針靜止時受到的細線的拉力大小為mgcosθ C.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α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(dǎo)線,當(dāng)通以電流I時,欲使導(dǎo)線靜止在斜面上,外加勻強磁場B的大小和方向可能是( ) A.B=mgtanα/(IL),方向垂直斜面向上 B.B=mgsinα/(IL),方向垂直斜面向下 C.B=mgtanα/(IL),方向豎直向上 D.B=mg/(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,ab=bc=cd=L,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( ) A.0 B. C. D. 11、水平面上有電阻不計的U形導(dǎo)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(dǎo)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θ且指向右斜上方,如圖所示,問: (1)當(dāng)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線所處的特殊位置判斷其運動情況.將導(dǎo)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(dǎo)線AB將繞O點逆時針轉(zhuǎn)動. (2)根據(jù)導(dǎo)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(dǎo)線AB此時所受安培力方向豎直向下,導(dǎo)線將向下運動. (3)由上述兩個特殊位置的判斷可知,當(dāng)導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體棒所受重力沿斜面的分力為F1,則F1=mgsin37=0.24 N 所以F1- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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