2022年高中物理 3.3探究安培力学案 粤教版选修3-1

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1、2022年高中物理 3.3探究安培力学案 粤教版选修3-11通过实验认识安培力，会用左手定则判断安培力的方向，会计算匀强磁场中安培力大小2理解磁感应强度的定义，会用磁感应强度的定义式进行有关计算3知道磁通量，能计算穿过某面积的磁通量1磁场对电流的作用力称为安培力2安培力方向：用左手定则判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受的安培力的方向3磁感应强度：物理学规定，当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做磁

2、感应强度定义式：B4磁场方向：小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场方向5匀强磁场：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域内的磁场叫匀强磁场在匀强磁场中，磁感线是一组平行且等间距的直线6磁通量(1)定义：磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量(2)定义式：BSFBLIsin (为B、L间的夹角)，高中只要求掌握0(不受安培力)和90两种情况如图所示，一根长为0.2 m的金属棒放在倾角为37的光滑斜面上，并通以I5 A电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度为B0.6 T，竖直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜

3、面上，则该棒的重力为多少？ 解析：金属棒受力如图所示，由平衡条件得：沿斜面方向有： Fcos Gsin ，棒所受的磁场力为： FBIL，由解得棒的重力为：G2.4 N.答案：2.4 N总结：安培力是通电导体受的磁场力，从力学角度分析，对通电导体仍可借助定律、功能关系等力学规律分析一、单项选择题1磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是(A)A. B.C. D. 2.如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)(A)A顺时针转动，同时下降B顺时针转动，同时上升C逆时针转动，同时下降D逆时针转动，同

4、时上升 解析：画出蹄形磁铁的两条磁感线，在磁感线与电流相交处分别取一小段电流，如图中的BC、AD两段，由左手定则可知，AD段受安培力垂直纸面向外，BC段受垂直纸面向里的安培力，故导线将绕轴线OO顺时针旋转(俯视)当导线转动90时(特殊位置法)，由左手定则可知，导线受向下的安培力作用，所以导线在顺时针转动的同时还向下运动3下图中磁感应强度B，电流I和安培力F之间的方向关系错误的是(D)解析：根据左手定则，F一定垂直于I和L，D项错误4一段长0.2 m，通过2.5 A电流的直导线，关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况，正确的是(C)A如果B2 T，F一定是1 NB如果F0，B也一定为

5、零C如果B4 T，F有可能是1 ND如果F有最大值时，通电导线一定与B平行解析：当导线与磁场方向垂直放置时，FBIL，力最大，当导线与磁场方向平行放置时，F0，当导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0FBIL，A、D两项不正确，C项正确；磁感应强度是磁场本身的性质，与受力F无关，B不正确二、不定项选择题5如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角30.金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是(B)A减小磁感应强度BB调

6、节滑动变阻器使电阻减小C增大导轨平面与水平面间的夹角D将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变解析：对金属杆受力分析，沿导轨方向：mgsin 0，若想让金属杆向上运动，则增大，A项错误；电阻减小，增大，则B项正确；若增大，则mgsin 增大，C项错误；若电流反向，则金属杆受到的安培力反向，D项错误6质量为m的通电细杆置于倾角为的导轨上，导轨的宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数为，有垂直于纸面向里的电流通过杆，杆恰好静止于导轨上在如下图所示的A、B、C、D四个图中，杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是(CD)解析：对通电杆进行受力分析如下：根据平衡条件可以判断出C和D一定受到摩擦力的作用，正确选项为C

7、、D.此题要求考生能够对通电杆进行正确的受力分析，并根据平衡条件进行判断7首先对电磁作用力进行研究的是法国科学家安培如图所示的装置，可以探究影响安培力大小的因素，实验中如果想增大导体棒AB摆动的幅度，可能的操作是(BC)A把磁铁的N极和S极换过来B增大通过导体棒的电流强度IC把接入电路的导线从、两条换成、两条D更换磁性较小的磁铁解析：安培力的大小与磁场强弱成正比，与电流强度成正比，与导线的长度成正比，B、C正确8(xx长春高三检测)关于电场线和磁感线的说法正确的是(ACD)A电场线和磁感线都是利用疏密表示场的强弱的B电场线是客观存在的，而磁感线是不存在的C静电场的电场线是不闭合的，而磁感线是闭

8、合的曲线D电场线和磁感线都不可能相交三、非选择题(按题目要求作答解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位) 9.如图所示，在倾角为30的斜面上，固定一宽L0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E12 V，内阻r1 ，一质量m20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好整个装置处于磁感应强度B0.80 T，垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)金属导轨是光滑的，取g10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求： (1)金属棒所受到的安培力；(2)通过金属棒的电流；(3)滑动变阻器R接入电路中的阻值解析：(1)金属棒

9、静止在金属轨道上受力平衡，F安mgsin 30，得出F安0.1 N.(2)由F安BIL，得I，代入数据得I0.5 A.(3)设滑动变阻器接入电路的阻值为R0，根据闭合电路欧姆定律得：EI(R0r)，解得R0r23 .答案：(1)0.1 N(2)0.5 A(3)23 10如图所示，光滑的平行导轨倾角为，处在竖直向下匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内电阻为r的直流电源，电路中除电阻R外其余电阻不计；将质量为m、长度为L的导体棒放在平行导轨上恰好能够处于静止状态，求磁感应强度B.解析：以导体棒为研究对象，对其受力分析如图所示，可得：BILmgtan ，I，解得：B.答案：11如图所示，PQ和MN为

10、水平、平行放置的金属导轨，相距L1 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m0.2 kg，棒的中点用细线经滑轮与物体相连，物体的质量M0.3 kg，棒与导轨的动摩擦因数0.5，匀强磁场的磁感应强度B0.2 T，方向竖直向下，为使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？(g取10 m/s2) 解析：对导体ab，由平衡条件得：FNmg0，BILfF0，对物体，由平衡条件得：FMg0，又fFN，联立以上四式解得I20 A，由左手定则知电流方向应为由b到a.答案：20 A从b流向a12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1 m的平行导轨上放一重力为3 N的金属棒ab，棒上通以3 A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 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：NxF安；NyG；因为tan 60，所以F安tan 60，NyG；又F安BIL；所以：(1)B T T.(2)导体棒对轨道的压力与轨道对棒的支持力N大小相等N2G6 N.答案：见解析