1、扬州市 高三物理一轮复习 导学案 选修 3-1 第 3 章 磁场 负责学校 ： 仪征 中学 主备： 许强龙 编号： 001 1 第 1 课时 磁场的描述 磁场对电流的作用 高三（ ） 姓名 评价 课前预习案 【 考纲考点 】 1、 磁场 磁感应强度 磁感线 磁通量 （ ） 2、 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向（） 3、 安培力（）（计算限于直导线跟匀强磁场平行或垂直两种情况 ） 【 知识 梳理 】 1. 磁场 :磁体周围空间存在一种 物质 ,它的基本性质是对放在其中的 或 有力 的作用 . 2. 磁感应强度 :在磁场中垂直于磁场方向的通电导线 ,所受到的磁场力 F 既与导线长度 L成 ,又
2、与导线中的电流 I 成 ,即与 IL 的乘积成正比 .磁感应强度的表示符号为 B,单位特斯拉 (T),公式为 B= .磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量 . 3. 安培定则 :又称右手螺旋定则 ,对于通电直导线产生的磁场 ,使用时大拇指所指方向与 一致 ,弯曲的四指方向就是 的方向 ;对通电圆环或通电螺线管 ,弯曲的四指与 的方向一致 ,大拇指的指向就是轴线上磁 感线的方向或螺线管内部的磁感线方向 . 4. 左手定则 :伸开左手 ,让磁感线从掌心进入 ,并使四指指向 ,这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 . 【 基础检测 】 （ ） 1、 关于磁感应强度的说法正确的是 A一小段通
3、电导体放在磁场 A 处，受到的磁场力比 B 处的大，说明 A 处的磁感应强度比 B 处的磁感应强度大 B由 B FIL可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力 F 成正比，与电流强度 I 和导线长度 L 的乘积 IL成反比 C一小段通电 导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 D小磁针 N 极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 （ ） 2、 通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针，磁针指向如图所示，则 A螺线管的 P 端为 N 极， a 接电源的正极 B螺线管的 P 端为 N 极， a 接电源的负极 C螺线管的 P 端为 S 极， a 接电源的
4、正极 D螺线管的 P 端为 S 极， a 接电源的负极 （ ） 3、 如图中装置可演示磁场对通电导线的作用电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨， L 是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆当 电磁铁线圈两端 a、 b，导轨两端 e、 f，分别接到两个不同的直流电源上时， L 便在导轨上滑动下列说法正确的是 A若 a 接正极， b 接负极， e 接正极， f 接负极，则 L 向右滑动 B若 a 接正极， b 接负极， e 接负极， f 接正极，则 L 向右滑动 C若 a 接负极， b 极正极， e 接正极， f 接负极，则 L向左滑动 D若 a 接负极， b 极正极， e 接负极， f
5、 接正极，则 L 向左滑动 扬州市 高三物理一轮复习 导学 案 选 修 3-1 第 3 章 磁场 负责学校 ： 仪征 中学 主备： 许强龙 编号： 001 2 反思 订正 课堂导学案 要点提示 一、 安培定则的应用和磁场的叠加 1安培定则的应用 在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清 “ 因 ” 和 “ 果 ” 原因 (电流方向 ) 结果 (磁场绕向 ) 直线电流的磁场 大拇指 四指 环形电流的磁场 四指 大拇指 2.磁场的叠加 磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解 二、 安培力作用下的导体运动分析 三、 对安培力公式的理解和应用
6、 1 安培力公式的说明 在高中阶段计算安培力时，常用 F BIL，即只考虑磁场与电流方向垂直的情况，很少考虑二者不垂直的情形 2 对有效长度的理解 弯曲导线的有效长度 L 等于两端点所连直线的长度 (如图所示 )，相应的电流方向沿 L 由始端流向末端 安培力的作用点为等效长度的几何中心 电流元法 分割为电流元 ,用左手定则判断安培力方向整段导体所受合力方向运动方向 特殊位置法 在特殊位置安培力方向运动方向 等效法 环形电流小磁针 条形磁铁通电螺线管多个环形电流 结论法 同向电流互相吸引 ,异向电流互相排斥 ;两不平行的直线 电流相互作用时 ,有转到平行且电流方向相同的趋势 转换研究 对象法 定
7、性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题 ,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力 ,然后由牛顿第三定律确定磁体所受电流磁场的作用力 ,从而确定磁体所受合力及运动方向 扬州市 高三物理一轮复习 导学 案 选 修 3-1 第 3 章 磁场 负责学校 ： 仪征 中学 主备： 许强龙 编号： 001 3 反思 订正 考点 突破 问题 1 安培定则的应用和磁场的叠加 【典型例题 1】 如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的 M、 N 两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流 a、 O、 b 在 M、 N的连线上， O 为 MN 的中点， c、 d 位于 MN 的中垂线上，且
8、a、 b、 c、 d 到 O 点的距离均相等关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是 ( ) A O 点处的磁感应强度为零 B a、 b 两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 C c、 d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 D a、 c 两点处磁感应强度的方向不同 变式： 四条相互平行的通电直导线垂直于纸面，位于正方形的四个顶点上，其中 A、 D 导线中的电流方向垂直纸面向外， B、 C 导线中的电流方向垂直纸面向里，四条导线中的电流大小相等，如图所示则 B 导线受到 A、 C、 D 导线产生磁场的作用力的合力方向是 ( ) A沿 AB 向右 B沿 DB 向上 C沿 CB 斜向上 D沿 BC
9、斜向下 问题 2 安培力作用下的导体运动分析 【典型例题 2】 如图所示 ,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁 N 极附近 ,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面 .当线圈内通以图中方向的电流后 ,线圈的运动情况是 ( ) A. 线圈向左运动 B. 线圈向右运动 C. 从上往下看顺时针转动 D. 从上往下看逆时针转动 变式 1： 如图所示，原来静止的圆形线圈通入逆时针方向的电流 I，在其直径AB 上靠近 B 点处放一根垂直于线圈的固定不动的长直导线，长直导线通以垂直纸面向里的电流 I，则圆线圈将 ( ) A向左平动 B向右平动 C以直径为轴转动 D静止不动 变式 2： 如图所示 ,条形磁铁放在
10、水平桌面上 ,它的正中间的上方固定一根长直导线 A.现使导线内通过垂直于纸面向里的恒定电流 ,则磁铁受到桌面的支持力大小变化情况是 ( ) A. 不变 B. 减小 C. 增大 D. 无法判断 扬州市 高三物理一轮复习 导学 案 选 修 3-1 第 3 章 磁场 负责学校 ： 仪征 中学 主备： 许强龙 编号： 001 4 反思 订正 问题 3 对安培力公式的理解和应用 【典型例题 3】 如图所示，长为 2l 的直导线折成边长相等，夹角为 60的 V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为 B.当在该导线中通以电流强度为 I 的电流时，该 V 形通电导线受到的安培力大小为 ( )
11、A 0 B. 12BIl C BIl D 2BIl 变式 1： 如图所示， AC 是一个用长为 L 的导线弯成的、以 O 为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面 AOC 垂直的磁感应强度为 B 的匀强磁场中当在该导线中通以由 C 到 A，大小为 I 的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是 ( ) A BIL，平行于 OC 向左 B. 2 2BIL ，平行于 OC 向右 C. 2 2BIL ，垂直 AC的连线指向左下方 D 2 2BIL，垂直 AC的连线指向左下方 变式 2： 如图所示 ,质量为 m、长为 L 的直导线用两绝 缘细线悬挂于 O、 O,并处于匀强磁场中 .当导线中通以沿 x
12、正方向的电流 I,且导线保持静止时 ,悬线与竖直方向夹角为 .则磁感应强度的方向和大小可能为 ( ) A. 沿 z正方向 , tanmgIL B. 沿 y正方向 , mgIL C. 沿 z负方向 , tanmgIL D. 沿悬线向上 , sinmgIL 变式 3： 如图所示 ,两平行金属导轨间 的距离 L=0.40 m,金属导轨所在平面与水平面夹角 =37,在导轨所在的平面内 ,分布着磁感应强度 B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场 .金属导轨的一端接有电动势 E=4.5 V、内阻r=0.50 的直流电源 .现把一个质量 m=0.040 kg 的导体棒 ab 放在金属导轨上 ,导
13、体棒恰好静止 .导体棒与金属导轨垂直且接触良好 ,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻 R0=2.5 ,金属导轨电阻不计 ,取 g=10 m/s2.已知 sin 37=0.60,cos 37=0.80.求 : (1) 通过导体棒的电流 . (2) 导体棒受到的安培力大小 . (3) 导体棒受到的摩擦力 . 扬州市 高三物理一轮复习 导学案 选 修 3-1 第 3 章 磁场 负责学校 ： 仪征 中学 主备： 许强龙 编号： 001 1 第 1 课时 磁场的描述 磁场对电流的作用 参考答案 【知识梳理】 1 特殊 磁体 电流 2 正比 , 正比 FIL3 电流的方向 磁感线环绕 环形电流 4 电流的
14、方向 安培力的方向 【基础检测】 1、 D 2、 B 3、 BD 考点突破 【典型例题 1】 选 C 根据安培定则判断磁场 方向，再结合矢量的合成知识求解根据安培定则判断：两直线电流在 O 点产生的磁场方向均垂直于 MN 向下， O 点的磁感应强度不为零，故 A 选项错误； a、 b 两点的磁感应强度大小相等，方向相同，故 B 选项错误；根据对称性， c、 d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故 C 选项正确； a、 c 两点的磁感应强度方向相同，故 D 选项错误 变式： 选 C. 根据电流间的 “ 同吸异斥 ” 相互作用规律，可得 AB、 BD间的作用力是斥力， BC 间的作用力是引力
15、，如图所示由几何关系可知， F1 F2F3，则可知 F1、 F2 的合力沿 CB 斜向上而且大于 F3，所 以合力的方向应该是沿 CB 斜向上 【典型例题 2】 选 A 解法一 :电流元法 . 解法二 :等效法 . 变式 1： 选 C.将图中的环形电流化曲为直，如图所示，则由电流之间相互作用 “ 同吸异斥 ” 的特点和 “ 两异向直线电流总有转到同向平行且靠近的趋势 ” 可知，圆线圈将有转动的效果，故 C正确 变式 2： C正确 .以通电直导线为研究对象 ,由左手定则判断其受安培力向上 ,则由牛顿第三定律知磁铁受通电直导线的安 培力向下 ,即对桌面的压力增大 ,所以磁铁受到桌面的支持力增大 . 【典型例题 3】 C 正确导线的有效长度为 2lsin 30 l，所以该 V 形通电导线受到的安培力大小为 BIl. 变式 1： C 变式 2： BC 变式 3： 解析 (1) 根据闭合电路欧姆定律 I=1.5 A. (2) 导体棒受到的安培力 F安 =BIL=0.30 N. (3) 导体棒受力如图所示 ,将重力正交分解有 F1=mgsin 37 =0.24 N. F1F安 ,根据平衡条件 mgsin 37 +f=F安 . 解得 f=0.06 N,方向沿导轨平面向下 .
