資源簡介

(共38張PPT)
1.1 磁場對通電導(dǎo)線的作用力
通電導(dǎo)線在磁場中受的力稱為安培力（Ampère force）
安培力的方向
左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向
左手定則----判斷安培力的方向
P6練習(xí)與應(yīng)用1．圖 1.1-9 的磁場中有一條通電導(dǎo)線，其方向與磁場方向垂直。圖 1.1-9 甲、乙、丙分別標(biāo)明了電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度和安培力三個量中的兩個量的方向，試畫出第三個量的方向。（本書用“ · ”表示磁感線垂直于紙面向外，“× ” 表示磁感線垂直于紙面向里，“⊙”表示電流垂直于紙面向外，“ ”表示電流垂直于紙面向里。）
安培力的大小
垂直于磁場B的方向放置的長為的一段導(dǎo)線，當(dāng)通過的電流為時，它所受的安培力
當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的方向與通電導(dǎo)線的方向平行時，導(dǎo)線受力為 0
應(yīng)用：磁電式電流表
圖1.1-6展示了我們實(shí)驗(yàn)中常用的磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，它所依據(jù)的物理學(xué)原理就是通電線圈因受安培力而轉(zhuǎn)動。
磁電式電流表最基本的組成部分是磁體和放在磁體兩極之間的線圈。
磁電式電流表的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，可以測出很弱的電流；缺點(diǎn)是線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱（幾十微安到幾毫安）。如果要用它測量較大的電流，就要根據(jù)在必修第三冊中學(xué)到的方法擴(kuò)大其量程。
(2024.1浙江選考)4．磁電式電表原理示意圖如圖所示，兩磁極裝有極靴，極靴中間還有一個用軟鐵制成的圓柱。極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方向，兩者之間有可轉(zhuǎn)動的線圈。a、b、c 和 d 為磁場中的四個點(diǎn)。下列說法正確的是（　　）
A．圖示左側(cè)通電導(dǎo)線受到安培力向下
B．a(chǎn)、b 兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同
C．圓柱內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度處處為零
D．c、d 兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等
P6練習(xí)與應(yīng)用2. 將圖中立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖，并畫出通電導(dǎo)體棒ab所受的安培力的方向。
【拓展提升1】將圖中立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖，并畫出通電導(dǎo)體棒ab所受的安培力的方向。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，導(dǎo)軌寬度為 l，質(zhì)量為 m 的導(dǎo)體棒 ab 中通有電流 I，求導(dǎo)體棒 ab 靜止時所受的摩擦力大小。
【拓展提升2】如圖所示，在傾角為37o的斜面上，放置兩條寬L＝0.5m的平行導(dǎo)軌，將電源、滑動變阻器用導(dǎo)線連接在導(dǎo)軌上，在導(dǎo)軌上橫放一根質(zhì)量為m＝0.2kg的金屬棒ab，ab與導(dǎo)軌之間的動摩擦因素μ=0.60，電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝1Ω，磁場方向垂直軌道所在平面，B＝0.8T。欲使棒ab在軌道上保持靜止，滑動變阻器的使用電阻R應(yīng)滿足什么關(guān)系？（g取10m/s2，其它電阻不計(jì)）
B
G
FN
F
F

【拓展提升3】
【典型例題】在傾角為 θ 的光滑絕緣斜面上，放置一根通有電流為I、長為 L、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒。
⑴欲使棒靜止在斜面上，加一豎直向上的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為多少？
(2)欲使棒靜止在斜面上且對斜面無壓力，外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向。
(3)欲使棒靜止在斜面上，外加勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值和方向如何？
4．如圖 1-3 所示，長為 2l 的直導(dǎo)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(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B。當(dāng)在導(dǎo)線中通以電流 I 時，該 V 形通電導(dǎo)線受到的安培力為多大？
1.安培力的方向
安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B與I決定的平面.
2.安培力公式F＝BIl的應(yīng)用條件
(1)l與B垂直.
(2)l是指有效長度.
彎曲通電導(dǎo)線的有效長度l等于連接導(dǎo)線
兩端點(diǎn)的直線的長度，相應(yīng)的電流方向
沿兩端點(diǎn)連線由始端流向末端，如圖所示.
提升關(guān)鍵能力
方法技巧
【隨堂演練1】如圖所示,水平導(dǎo)軌接有電源,導(dǎo)軌上固定有三根導(dǎo)體棒a、b、c, c為直徑與b等長的半圓,長度關(guān)系為c最長,b最短。將裝置置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,在接通電源后,三根導(dǎo)體棒中有等大的電流通過,則三根導(dǎo)體棒a、b、c受到的安培力大小Fa、Fb、Fc關(guān)系為
【隨堂演練2】如圖所示,紙面內(nèi)的金屬圓環(huán)中通有電流I,圓環(huán)圓心為O、半徑為R, P、Q為圓環(huán)上兩點(diǎn),且OP垂直于OQ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里,則：
（1）整個圓環(huán)受到的安培力？
（2）大圓弧PQ受到的安培力？
4．有人做了一個如圖 1.1-12 所示的實(shí)驗(yàn)：把一根柔軟的彈簧懸掛起來，使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸，觀察通電后的現(xiàn)象。請你分析一下，通電后有可能發(fā)生怎樣的現(xiàn)象？
做一做：
P21復(fù)習(xí)與提高A組3. 如圖1-2所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通以圖示方向的電流后，線圈的運(yùn)動情況怎樣？請用以下兩種方法分析：
（1）把線圈截成許多小段，每小段視為通電直導(dǎo)線，分析磁場對各小段導(dǎo)線的作用力。
（2） 把整個線圈等效成一個小磁針。
如圖所示，在條形永久磁鐵右邊有一閉合金屬圓環(huán)，當(dāng)圓環(huán)通過如圖中所示的電流時，受到永磁鐵的磁場力方向是（ ）
A．向左
B．向右
C．從上往下看順時針轉(zhuǎn)動
D．從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動
P21復(fù)習(xí)與提高A組2.把一根通電的硬導(dǎo)線放在磁場中，導(dǎo)線所在區(qū)域的磁感線呈弧形，如圖 1-1 所示。導(dǎo)線可以在空中自由移動和轉(zhuǎn)動，導(dǎo)線中的電流方向由 a 向 b。
（1）描述導(dǎo)線的運(yùn)動情況。
（2）虛線框內(nèi)有產(chǎn)生以上弧形磁感線的磁場源，它可能是條形磁體、蹄形磁體、通電螺線管、直線電流。請你分別按每種可能考慮，大致畫出它們的安放位置。
【隨堂挑戰(zhàn)】如圖所示，條形磁鐵放在桌面上，一根通電導(dǎo)線由S極的上端平到N極的上端的的過程中，導(dǎo)線保持與磁鐵垂直，導(dǎo)線中的電流方向向里，磁鐵保持靜止。則此過程中，討論磁鐵受到桌面
（1）支持力與磁鐵重力mg的大小關(guān)系？
（2）摩擦力方向的變化情況？
12．如圖所示，銅棒ab長0.1 m，質(zhì)量為0.06 kg，兩端與長為0.15m的輕銅線相連，靜止于豎直平面上，整個裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.5 T，現(xiàn)接通電源，使銅棒中保持有恒定電流通過，銅棒發(fā)生擺動。已知最大偏轉(zhuǎn)角為37°，則在擺到最大偏角的過程中恒定電流的大小為多少？
3.湖北武當(dāng)山金殿,以前在雷雨交加時,金殿的屋頂常會出現(xiàn)盆大的火球,來回滾動。雨過天晴時,大殿金光燦燦,像被重新煉洗過一般,這就是人們所說的“雷火煉殿”奇觀。近些年為了保護(hù)古建筑,在金殿頂部安裝了避雷針,此后,“雷火煉殿”的奇觀消失了。假設(shè)某次雷雨時,有一團(tuán)帶大量負(fù)電荷的烏云經(jīng)過其正上方時,發(fā)生放電現(xiàn)象。下列說法正確的是(　C　)
A.通過避雷針的電流,方向是從云到殿
B.通過避雷針的電流,不受安培力
C.通過避雷針的電流,所受安培力方向偏西
D.通過避雷針的電流,所受安培力方向豎直向下
6.如圖所示,位于紙面內(nèi)的細(xì)直導(dǎo)線長L=5 m,通有I=3 A的恒定電流,平行于紙面有一水平向右的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T。當(dāng)導(dǎo)線與B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(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B′的可能值為(　C　)
A.T B.T C.T D. T
P22復(fù)習(xí)與提高B組：1. 如圖1-5所示，金屬桿ab的質(zhì)量為m，長為l，通過的電流為I，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面為θ角斜向上，結(jié)果ab靜止于水平導(dǎo)軌上。求：
（1）金屬桿ab受到的摩擦力；
（2）金屬桿對導(dǎo)軌的壓力。
P22復(fù)習(xí)與提高B組： 2. 如圖1-6所示，寬為l的光滑導(dǎo)軌與水平面成α角，質(zhì)量為m、長為l的金屬桿水平放置在導(dǎo)軌上。空間存在著勻強(qiáng)磁場，當(dāng)回路總電流為I1 時，金屬桿恰好能靜止。求：
（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少有多大？此時方向如何？
（2）若保持B的大小不變而將B的方向改為豎直向上，應(yīng)把回路總電流I2 調(diào)到多大才能使金屬桿保持靜止？
方向：沿斜面向上
3．如圖 1.1-11 所示為電流天平，可以用來測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為 n，線圈的水平邊長為 l，處于勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的方向與線圈平面垂直。當(dāng)線圈中通過電流 I 時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡。然后使電流反向，大小不變。這時需要在左盤中增加質(zhì)量為 m 的砝碼，才能使兩臂再達(dá)到新的平衡。
（1）導(dǎo)出用 n、m、l、I 表示磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的表達(dá)式。
（2）當(dāng) n ＝ 9，l ＝ 10.0 cm，I ＝ 0.10 A，m ＝ 8.78 g 時，磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？
A
如圖所示，把一根柔軟的彈簧懸掛起來，使它的下端剛好和槽中的水銀接觸，按圖示連接電路，通電后，會看到彈簧上下跳動，關(guān)于這個現(xiàn)象，下列說法正確的是( )
A． 彈簧上下跳動的原因是通電后彈簧受到電場力
B． 將滑動變阻器的滑片向左移動時，彈簧將跳動得更加明顯
C． 將電源的正、負(fù)極對調(diào)一下，彈簧的跳動現(xiàn)象將消失
D． 若換一勁度系數(shù)更大的彈簧，則彈簧將跳動得更加明顯
B
2.如圖所示，在玻璃皿的中心有一個柱形電極，沿邊緣內(nèi)壁放一個圓形電極，將兩電極接在電池的兩極上，然后在玻璃皿中加入鹽水，把玻璃皿放在蹄形磁鐵的磁場中，N極在下，S極在上，下列說法正確的是
A.鹽水將順時針旋轉(zhuǎn)(自上往下看)
B.鹽水將逆時針旋轉(zhuǎn)(自上往下看)
C.通電鹽水受到的力叫靜電力
D.判斷通電鹽水在磁場中的受力方向應(yīng)用右手定則
√
7. 如圖1-4所示，質(zhì)量為m、長為l的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O′，并處于勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x軸正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為θ。有以下三種磁感應(yīng)強(qiáng)度方向：
（1）沿z軸正方向；（2）沿y軸正方向；（3）沿懸線向上。
請判斷哪些是可能的，可能時其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是多少？如果不可能，請說明原因。
如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒中通以由M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為 θ，如果僅改變下列某一條件，θ 角的相應(yīng)變化情況是（ ）
A． 金屬棒質(zhì)量變大，θ 角變大
B． 兩懸線等長變短，θ 角變小
C． 金屬棒中的電流變大，θ 角變大
D． 磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，θ 角變大
CD
如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m，與水平面夾角為450，金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg，處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中，電源電動勢為6V，內(nèi)阻為1Ω，為使MN處于靜止?fàn)顟B(tài)，則電阻R應(yīng)為多少？(其他電阻不計(jì))
【答案】R=0.2Ω
【例題】
如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角為 ，垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢為E、內(nèi)阻為r的直流電源．現(xiàn)把一個質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒靜止且有沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動的趨勢．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(diǎn)間的電阻為R0，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)．現(xiàn)讓磁場從圖示方向順時針緩慢轉(zhuǎn)為豎直向上的方向，該過程中金屬棒受的( )
A． 合力增大 B． 安培力大小不變
C． 彈力增大 D． 摩擦力增大
BC

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