高中物理 3.3 探究安培力学案 粤教版选修3-1

第四节安培力的应用1．知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流的大小和方向的基本原理．2．知道直流电动机的基本构造以及它的基本工作原理．3．知道直流电动机和电流表的内部磁场的分布特点．4．能准确判定线圈各边所受磁场力的方向1．电磁炮利用安培力推动通电导体平动的，直流电动机利用安培力使通电线圈转动的．2．直流电动机的优点：通过改变输入电压很容易调节它的转速．3．电流表是测量电流的电学仪器，实验时经常使用的电流表是磁电式电流表．通电导线或线圈在安培力作用下的平动与转动分析方法判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向，一般采用下列几种方法：(1)电流元分析法．把长直电流等分为无数小段直线电流元，先用左手定则判断出一小段电流元受到的安培力方向，再判断整段电流所受的安培力合力的方向，从而确定导线的运动方向．(2)特殊位置分析法．先分析通电导线上的某个特殊位置，判断其安培力方向，从而确定运动方向．(3)等效分析法．常把条形磁铁等效为环形电流，也可把环形电流等效为小磁针，以及把通电螺线管等效成多个环形电流或条形磁铁．(4)结论分析法．①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；②两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势．(5)转换研究对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体的磁场中所受到的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向．两条导线相互垂直如图所示，但相隔一段小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由活动，当直流电流按图所示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸内看)( )A．顺时针方向转动，同时靠近导线ABB．逆时针方向转动，同时离开导线ABC．顺时针方向转动，同时离开导线ABD．逆时针方向转动，同时靠近导线AB解析：本题可用下面两种方法解答．(1)电流元受力分析法：把直线电流CD等效为CO、DO两段电流元，AB电流的磁感线分布如图所示，用左手定则判定可知导线CD将逆时针转动．(2)特殊值分析法：将导线CD转过90°的特殊位置，两直线电流相互平行，方向相同相互吸引，可见CD将靠近AB，所以导线CD逆时针方向转动，同时要靠近导线AB.因此正确答案是D.答案：D►练习如图所示的弹性线圈AB，当给它通电时下面判断正确的是(D)A．当电流从A向B通过时线圈长度增加，当电流反向时线圈长度减小B．当电流从B向A通过时线圈长度增加，当电流反向时线圈长度减小C．不管电流方向如何，线圈长度都不变D．不管电流方向如何，线圈长度都减小解析：本题可用下面两种方法解答．(1)等效分析法：通电弹性线圈由许多环形电流组成，把环形电流等效成条形磁铁，当电流从A向B通过线圈时条形磁铁的极性如图所示，各条形磁铁相互吸引，即各线环相互吸引，可见线圈的长度变短，当电流从B向A通过线圈时条形磁铁的极性与图所示的相反，各条形磁铁相互吸引，即各线环相互吸引，线圈的长度仍然变短，所以D正确．(2)推论分析法：把环形电流看成无数小段的直线电流组成，当电流从A向B通过线圈时各线环的电流方向如图所示，各电流平行且同向，相互吸引，线圈长度变短，当电流从B 向A通过线圈时各线环的电流方向与图所示方向相反，但各电流仍平行且同向，相互吸引，线圈长度仍变短，故D正确．一、单项选择题1．如图所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小相同，其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向内．每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法中正确的是(B)A．导线a所受合力方向水平向右B．导线c所受合力方向水平向右C．导线c所受合力方向水平向左D．导线b所受合力方向水平向左解析：首先用安培定则判定导线所在处的磁场方向，要注意是合磁场的方向，然后用左手定则判定导线的受力方向．可以确定B是正确的．2．在如图所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小分别为f a、f b，判断这两段导线(D)A．f a＞f b，相互吸引 B．f a＞f b，相互排斥C．f a＜f b，相互吸引 D．f a＜f b，相互排斥解析：电键S分别置于a、b两处时，电源分别为一节干电池、两节干电池，而电路中灯泡电阻不变，则电路中电流I a＜I b，MM′和NN′处的磁感应强度B a＜B b，应用安培力公式F＝BIL可知f a＜f b，又MM′和NN′电流方向相反，则相互排斥．3．如下图所示，一根通电的直导体棒放在倾斜的粗糙导轨上，且有图示方向的匀强磁场，处于静止状态，若增大电流强度，导体棒仍静止，则在电流增大到刚要运动的过程中，导体棒受到摩擦力的大小变化情况可能是(B)A．一直减小 B．先减小后增大C．先增大后减小 D．始终不变解析：由左手定则可判定安培力方向沿斜面向上，若开始时摩擦力方向沿斜面向下，则有F安＝mg sin θ＋f，而F安＝BIL，则f＝mg sin θ－F安，I增大，f减小；当f减小到0后，F安＞mg sin θ，f反方向，I增大⇒f增大．4．如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受磁场的合力(A)A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB解析：将导线分为三段直导线，根据左手定则分别判断出安培力的大小，根据F＝BIL 计算出安培力的大小，再求合力．导线所受合力F＝BIL＋2BIL sin 45°＝(2＋1)ILB.二、不定项选择题5．一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，图中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是(AD)A．磁铁对桌面的压力减小B．磁铁对桌面的压力增大C．磁铁受到向右的摩擦力D．磁铁受到向左的摩擦力解析：如图所示．导体棒通电后，由左手定则，导体棒受到斜向左下方的安培力，由牛顿第三定律可得，磁铁受到导体棒的作用力应斜向右上方，所以在通电的一瞬间，磁铁对桌面的压力减小，磁铁受到向左的摩擦力，因此A、D正确．6．如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直于纸面向外运动，则(AB)A ．将a 、c 端接在电源正极，b 、d 端接在电源负极B ．将b 、d 端接在电源正极，a 、c 端接在电源负极C ．将a 、d 端接在电源正极，b 、c 端接在电源负极D ．将b 、c 端接在电源正极，a 、d 端接在电源负极三、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)7．如图(a)所示，倾角为α、相距为L 的光滑导轨与一稳恒电源连接，导轨处于垂直于导轨形成的斜面向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一质量为m 的金属棒与导轨接触良好后恰好处于静止状态．图(b)为金属棒与斜面的切面图，重力加速度取g .(1)试在图(b)中作出金属棒受力示意图；(2)计算流过金属棒的电流．解析：(1)金属棒所受的力的示意图如图所示：(2)根据安培力的公式，有：F 安＝BIL .①根据力的平衡条件，有：F 安＝mg ·sin α. ②①②两式联立得：I ＝mg sin αBL. 答案：(1)见解析图 (2)mg sin αBL8．如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m ，质量为6×10－2 kg 的通电直导线，电流强度I ＝1 A ，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中．设t＝0时，B＝0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)解析：斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示由平衡条件得：F T cos 37°＝F，①F T sin 37°＝mg，②由①②解得：F＝mgtan 37°，代入数值得：F＝0.8 N，由F＝BIL得：B＝FIL ＝0.81×0.4T＝2 T.B与t的变化关系为B＝0.4 t，所以t＝5 s.答案：5 s9．如图，水平放置的光滑的金属导轨M、N，平行地置于匀强磁场中，间距为d，磁场的磁感强度大小为B，方向与导轨平面夹为α，金属棒ab的质量为m，放在导轨上且与导轨垂直．电源电动势为E，定值电阻为R，其余部分电阻不计．则当电键闭合的瞬间，棒ab的加速度为多大？解析：画出导体棒ab受力的截面图如图所示导体棒ab 所受安培力：F ＝BIL .由牛顿第二定律得：F sin α＝ma ，导体棒ab 中的电流：I ＝E R ，得a ＝BEL sin αmR . 答案：BEL sin αmR。

学案2探究安培力［学习目标定位] 1．知道安培力的概念，会用左手定则判断安培力的方向，会用公式F=B ＩL计算安培力的大小。

2.理解磁感应强度的定义,掌握磁感应强度的方向．3．知道匀强磁场以及匀强磁场的磁感线分布特点。

4。

知道磁通量的概念,会根据公式Φ=BS计算磁通量。

磁场对电流的作用力称为安培力．法国物理学家安培首先总结出磁场对电流的作用力遵循的规律．一、安培力的方向通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系,可以用左手定则来判断：伸开左手,使大拇指跟其余四指垂直,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，那么大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．二、安培力大小1。

磁感应强度（1）物理学规定，当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受安培力Ｆ跟电流I和导线长度L的乘积的比值叫做磁感应强度，用B表示,则Ｂ=错误!。

(2）磁感应强度B是矢量，其方向为该处的磁场方向，单位是特斯拉,符号是Ｔ．（３）匀强磁场:磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场．距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内中间部分的磁场均是匀强磁场．2。

安培力在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，电流所受安培力F＝ＢIL.三、磁通量1．磁感应强度B与面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示,则有Φ＝BＳ，其中Ｓ为平面垂直磁场方向的面积.2。

磁通量的单位是韦伯，符号是Ｗb,1 Wb＝1＿Ｔ·m２．一、安培力的方向［问题设计］1.在如图１所示的实验中,上下交换磁极的位置,用以改变磁场方向,导线受力的方向是否改变？这个实验说明安培力的方向与什么因素有关？图1答案力的方向改变与磁场方向有关2．改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变?这个实验说明安培力的方向与什么因素有关?答案力的方向改变与电流方向有关[要点提炼］1。

安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系可以用左手定则判断．2．不论磁场方向和电流方向是否垂直，安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，即总垂直于磁场方向与电流方向所决定的平面．３。

第三节探究安培力1．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的比值叫做磁感应强度．定义式：B＝FIL．4．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：Φ＝BS．安培力综合分析F＝BLI sin α(α为B、L间的夹角)，高中只要求掌握α＝0(不受安培力)和α＝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θ＝37°的光滑斜面上，并通以I ＝5 A电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度为B＝0.6 T，竖直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜面上，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：F cos θ＝G sin θ，①棒所受的磁场力为：F ＝BIL ，②由①②解得棒的重力为：G ＝BIL cos θsin θ＝2.4 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.N A ·m B.N ·A m C.N ·A m 2 D.N A ·m22.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B＝2 T，F一定是1 NB．如果F＝0，B也一定为零C．如果B＝4 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，F＝BIL，力最大，当导线与磁场方向平行放置时，F＝0，当导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0<F<BIL，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θ＝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θD ．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：BEdR－mg sin θ＝0，若想让金属杆向上运动，则BEd R 增大，A 项错误；电阻减小，BEdR增大，则B 项正确；若增大θ，则mg sin θ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θ的导轨上，导轨的宽度为d ，杆与导轨间的动摩擦因数为μ，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 、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②、③两条换成①、④两条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．(2013·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θ＝30°的斜面上，固定一宽L ＝0.25 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E ＝12 V ，内阻r ＝1 Ω，一质量m ＝20 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B ＝0.80 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g ＝10 m/s 2，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)金属棒静止在金属轨道上受力平衡，F 安＝mg sin 30°，得出F 安＝0.1 N. (2)由F 安＝BIL ，得I ＝F 安BL，代入数据得I ＝0.5 A. (3)设滑动变阻器接入电路的阻值为R 0，根据闭合电路欧姆定律得：E ＝I (R 0＋r )，解得R 0＝EI－r ＝23 Ω.答案：(1)0.1 N (2)0.5 A (3)23 Ω10．如图所示，光滑的平行导轨倾角为θ，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：BIL ＝mg tan θ，I ＝ER ＋r，解得：B ＝mg （R ＋r ）tan θEL.答案：mg （R ＋r ）tan θEL11．如图所示，PQ 和MN 为水平、平行放置的金属导轨，相距L ＝1 m ，导体棒ab 跨放在导轨上，棒的质量为m ＝0.2 kg ，棒的中点用细线经滑轮与物体相连，物体的质量M ＝0.3 kg ，棒与导轨的动摩擦因数μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B ＝0.2 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/s 2)解析：对导体ab ，由平衡条件得：F N －mg ＝0，BIL －f －F ＝0，对物体，由平衡条件得：F －Mg ＝0，又f ＝μF N ，联立以上四式解得I ＝20 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：N x ＝F 安；N y ＝G ；因为tan 60°＝N xN y，所以F 安＝tan 60°，N y ＝3G ；又F 安＝BIL ；所以：(1)B ＝F 安IL ＝3G IL ＝333×1T ＝ 3 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．N ＝N y cos 60°＝Gcos 60°＝2G ＝6 N.答案：见解析。

探究安培力一、教学目标（一）知识与技能1、知道什么是安培力。

知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断----左手定则。

知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题.2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL.3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。

（二）过程与方法通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。

培养学生的间想像能力。

（三）情感态度与价值观使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。

二、重点与难点：重点：安培力的方向确定和大小的计算。

难点：左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。

三、教具：磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。

四、教学过程：（一）复习引入让学生回忆在在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。

过渡：本节我们将对安培力做进一步的讨论。

（二）新课讲解-----安培力：磁场对电流的作用力.安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献.1．安培力的方向【演示】。

（1）改变电流的方向，观察发生的现象.［现象］导体向相反的方向运动.（2）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象.［现象］导体又向相反的方向运动［教师引导学生分析得出结论］（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.（P96图3。

4-1）如何判断安培力的方向呢？人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律一一左手定则．左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把手放人磁场中，让磁感线垂直穿人手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向．（如图）。

第3讲探究安培力[目标定位] 1.知道安培力的概念，会用左手定则推断安培力的方向，会用公式F＝BIL计算安培力的大小.2.理解磁感应强度的定义，把握磁感应强度的方向.3.知道匀强磁场以及匀强磁场的磁感线分布特点.4.知道磁通量的概念，会依据公式Φ＝BS计算磁通量.一、安培力1.磁场对电流的作用力称为安培力.2.安培力的方向通电直导线所受安培力可以用左手定则来推断：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，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，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.二、安培力的大小1.磁感应强度(1)定义：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受安培力F跟电流I和导线长度L的乘积的比值叫做磁感应强度.(2)公式：B＝FIL.(3)单位：特斯拉，符号是T.(4)磁感应强度为矢(填“矢”或“标”)量，其方向为该处磁场方向.(5)磁感应强度和磁感线：磁感线上每一点的切线方向都与该点的磁感应强度的方向全都，磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小.(6)匀强磁场：在磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场. 2.安培力的大小(1)把一段通电直导线放在磁场里，当导线方向与磁场方向垂直时，导线所受到的安培力最大；当导线方向与磁场方向全都时，导线所受到的安培力等于零；当导线方向与磁场方向斜交时，所受到的安培力介于最大值和零之间.(2)在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的状况下，电流所受的安培力的F＝BIL.三、磁通量1.磁场的磁感应强度B与平面的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示，则有Φ＝BS，其中S为平面垂直磁场方向的面积.2.磁通量的单位是韦伯，符号是Wb,1 Wb＝1_T·m2.3.由B＝ΦS可知，磁感应强度在数值上等于穿过垂直磁感应强度的单位面积上的磁通量，因此磁感应强度又称为磁通密度.一、安培力的方向1.安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，即安培力的方向总是垂直于磁场和电流所打算的平面.2.当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所打算的平面，所以仍用左手定则来推断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心.例1画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向.答案如图所示解析无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I打算的平面，且满足左手定则.二、磁感应强度1.磁感应强度的大小(1)在定义式B＝FIL中，通电导线必需垂直于磁场方向放置，由于沿不同方向放置导线时，导线受到的安培力不相等.(2)磁感应强度B 是用比值法定义的物理量，其大小只取决于磁场本身的性质，与F 、I 、L 无关，与磁场中有没有通电导线无关.(3)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L 应很短很短，IL 称为“电流元”，相当于静电场中电场强度公式E ＝Fq 中的“摸索电荷”.2.磁感应强度的方向(1)磁感应强度的方向是磁场中小磁针静止时N 极所指的方向，或者是N 极受到磁场对它的作用力的方向，通电导线受力的方向不是磁感应强度的方向.(2)同一空间有多个磁场时，其叠加时遵循矢量叠加的方法，即平行四边形定则.例2 磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，导线中通过的电流是2.5 A ，导线长为1 cm ，它受到的安培力为5.0×10－2 N.求： (1)这个位置的磁感应强度；(2)假如把通电导线中的电流增大到5 A 时，这一位置的磁感应强度；(3)假如通电导线在磁场中某处不受到安培力的作用，是否能确定在这里没有磁场？ 答案 (1)2 T (2)2 T (3)不能确定 解析 (1)由磁感应强度的定义式得 B ＝FIL ＝ 5.0×10－22.5×1×10－2T ＝2 T.(2)磁感应强度B 是由磁场自身打算的，和导线的长度L 、电流I 的大小无关，所以该位置的磁感应强度还是2 T.(3)假如通电导线在磁场中某处不受到安培力的作用，则有两种可能：①该处没有磁场；②该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行.借题发挥 磁感应强度B ＝FIL 是反映磁场中力的性质的物理量，是接受比值的方法来定义的，该公式是定义式而不是打算式，磁场中各处的B 值是确定的，与放入该点的检验电流的大小、方向等无关.试验表明：安培力方向是与磁场方向垂直的，在这一点上磁场与电场是不一样的.例3 如图1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( )图1A.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 答案 C解析 由安培定则可知，两导线在O 点产生的磁场方向均竖直向下，合磁感应强度确定不为零，故选项A 错误；由安培定则，两导线在a 、b 两处产生的磁场方向均竖直向下，由对称性可知，电流M 在a 处产生磁场的磁感应强度等于电流N 在b 处产生磁场的磁感应强度，电流M 在b 处产生磁场的磁感应强度等于电流N 在a 处产生磁场的磁感应强度，所以a 、b 两处磁感应强度大小相等、方向相同，选项B 错误；依据安培定则可知，两导线在c 、d 处产生的磁场分别垂直c 、d 两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知，c 、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，故选项C 正确、选项D 错误.三、安培力的大小对安培力F ＝BIL sin θ的理解1.安培力大小的计算公式F ＝BIL sin θ，θ为磁感应强度方向与导线方向的夹角. (1)当θ＝90°，即B 与I 垂直时，F ＝BIL . (2)当θ＝0，即B 与I 平行时，F ＝0.2.当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L 等于连接两端点直线的长度(如图2所示)；相应的电流沿L 由始端流向末端.图2例4 长度为L 、通有电流为I 的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B ，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是( )答案 A解析 A 图中，导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上，故F ＝BIL cos θ，A 正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，B错误；C图中导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，C错误；D图中导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，D错误.针对训练如图3所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面对里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的安培力的合力()图3 A.方向沿纸面对上，大小为(2＋1)BILB.方向沿纸面对上，大小为(2－1)BILC.方向沿纸面对下，大小为(2＋1)BILD.方向沿纸面对下，大小为(2－1)BIL答案A解析导线段abcd的有效长度为线段ad，由几何学问知L ad＝(2＋1)L，故导线段abcd所受安培力的合力大小F＝BIL ad＝(2＋1)BIL，导线有效长度的电流方向为a→d，据左手定则可以确定导线所受合力方向竖直向上，故A项正确.四、磁通量的理解1.磁通量的计算(1)公式：Φ＝BS适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直.(2)当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B方向的投影面积进行计算，即Φ＝BS⊥.2.物理意义：磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示；若磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和).温馨提示磁通量的正、负既不表示大小，也不表示方向，它表示磁通量从某个平面穿入还是穿出，若规定穿入为正，则穿出为负，反之亦然.例5如图4所示，线圈平面与水平方向的夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面的面积S＝0.4 m2，匀强磁场的磁感应强度B＝0.6 T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？图4答案0.12 Wb解析方法一：把S投影到与B垂直的方向，则Φ＝B·S cos θ＝0.6×0.4×cos 60° Wb＝0.12 Wb.方法二：把B分解为平行于线圈平面的重量B∥和垂直于线圈平面的重量B⊥，B∥不穿过线圈，且B⊥＝B cos θ，则Φ＝B⊥S＝B cos θ·S＝0.6×0.4×cos 60° Wb＝0.12 Wb.安培力的方向1.如图5所示，其中A、B图已知电流方向及其所受安培力的方向，试推断磁场方向.C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试推断电流方向.图5答案A图磁场方向垂直纸面对外；B图磁场方向在纸面内垂直F向下；C、D图电流方向均垂直于纸面对里.安培力的大小2.如图6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()图6A.0B.12BIl C.BIl D.2BIl答案C解析V形通电导线的等效长度为图中虚线部分，所以F＝BIl，故选C.磁感应强度的方向及叠加3.有关磁感应强度的方向，下列说法正确的是()A.B 的方向就是小磁针N 极所指的方向B.B 的方向与小磁针在任何状况下N 极受力方向全都C.B 的方向与小磁针在任何状况下S 极受力方向全都D.B 的方向就是通电导线的受力方向 答案 B4.在磁感应强度为B 0、方向向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直纸面对里.如图7所示，a 、b 、c 、d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( )图7A.b 、d 两点的磁感应强度相等B.a 、b 两点的磁感应强度相等C.c 点的磁感应强度的值最小D.b 点的磁感应强度的值最大 答案 C解析 如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b 、d 两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A 项错误.a 点的磁感应强度最大，c 点的磁感应强度最小，B 、D 项错误，C 项正确. 对磁通量的理解5.如图8所示，一个单匝线圈abcd 水平放置，面积为S ，当有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中时，磁感应强度为B ，当线圈以ab 边为轴转过30°和60°时，穿过线圈的磁通量分别是多少？图8 答案BS 2 BS 2解析 当线圈分别转过30°和60°时，线圈平面在垂直于磁场方向的有效面积相同，都有S ⊥＝S2，所以磁通量相同，都等于BS2.(时间：60分钟) 题组一 安培力的方向1.下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是( )答案 C2.如图1所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成.当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的放射速度.下列各俯视图中正确表示磁感应强度B 方向的是( )图1答案 B解析 由左手定则可知，图A 所示的磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向后；图B 所示的磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前；图C 和图D 中，B 与I 平行，安培力为零，只有 B 符合实际.3.(双选)通电矩形导线框abcd 与无限长通电直导线MN 在同一平面内，电流方向如图2所示，ab 边与MN 平行.关于MN 的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是( )图2A.线框有两条边所受的安培力方向相同B.线框有两条边所受的安培力大小相同C.线框所受安培力的合力向左D.线框将绕MN转动答案BC解析通电矩形线框abcd在无限长直通电导线形成的磁场中，受到安培力的作用，对于ad边和bc边，所在的磁场相同，但电流方向相反，所以ad边、bc边所受的安培力大小相同、方向相反，即ad边和bc边所受安培力的合力为零.而对于ab和cd两条边，由于在磁场中，离长直导线的位置不同，ab边近而且由左手定则推断所受的安培力向左，cd边远而且由左手定则推断所受的安培力向右，所以ab边、cd边所受安培力的合力方向向左，故B、C选项正确.4.(双选)所图3所示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()图3A.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接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D.若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动答案BD解析若a接正极，b接负极，则依据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接正极，f接负极，L中将通有向外的电流，依据左手定则可知L向左运动，A错；若a接正极，b接负极，则依据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，依据左手定则可知L向右运动，B正确；若a接负极，b接正极，则依据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接正极，f接负极，L中将通有向外的电流，依据左手定则可知L向右运动，C错；若a接负极，b接正极，则依据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，依据左手定则可知L向左运动，D正确.题组二安培力的大小5.如图4所示，水平面内的四边形通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到安培力的合力()图4A.竖直向上B.方向垂直于ad斜向上C.方向垂直于bc斜向上D.为零答案D6.如图5所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则金属杆MN所受安培力大小为()图5A.F＝BIdB.F＝BId sin θC.F＝BIdsin θD.F＝BId cos θ答案C解析题中磁场和电流垂直，θ角仅是导线框与金属杆MN间夹角，不是电流与磁场的夹角.7.先后在磁场中A、B两点引入长度相等的短直导线，导线与磁场方向垂直.如图6所示，图中a、b两图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受的力F与通过导线的电流I的关系.下列说法中正确的是()图6A.A、B两点磁感应强度相等B.A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度C.A点的磁感应强度小于B点的磁感应强度D.无法比较磁感应强度的大小答案B解析导线受到的安培力F＝BIL.对于题图给出的F－I图线，直线的斜率k＝BL，由题图可知k a>k b，又因A、B两处导线的长度L相同，且与磁场方向垂直，故A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度，B项正确.题组三磁感应强度的理解及矢量的叠加8.下列说法中正确的是()A.磁场中某点的磁感应强度可以这样测定：测出一小段通电导线受到的安培力F，与该导线的长度L、以及通过的电流I，依据B＝FIL可算出该点的BB.通电导线在某点不受安培力的作用，则该点的磁感应强度确定为零C.磁感应强度B＝FIL只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关D.放置在磁场中的1 m长的导线，通以1 A的电流，受力为1 N，该处的磁感应强度大小为1 T答案C9.(双选)在磁场中的同一位置，先后引入长度相等的直导线a和b，a、b导线的方向均与磁场方向垂直，但两导线中的电流不同，因此所受的力也不一样.下列几幅图象表示的是导线所受的力F与通过导线的电流I的关系.a、b各自有一组F、I的数据，在图象中各描出一个点.在A、B、C、D四幅图中，正确的是()答案BC10.(双选)如图7所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为B＝1 T的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是()图7A.直导线中的电流方向垂直纸面对外B.b点的实际磁感应强度为 2 T，方向斜向上，与B的夹角为45°C.c点的实际磁感应强度也为零D.d点的实际磁感应强度跟b点的相同答案AB解析由a点合磁感应强度为零知，该电流在a点产生的磁场的磁感应强度方向向左，大小为1 T，由安培定则知A项正确，另由平行四边形定则知B项也正确.11.如图8所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1>I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直.磁感应强度可能为零的点是()图8A.a点B.b点C.c点D.d点答案C解析要使合磁感应强度为零，必有I1和I2形成两个磁场的磁感应强度在某一位置等大反向，只有c点有可能，选C.题组四磁通量的分析和计算12.如图9所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面.若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()图9A.πBR2B.πBr2C.nπBR2D.nπBr2答案B13.如图10所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为________.若使框架绕OO′从初始位置转过60°角，则穿过框架平面的磁通量为____________；若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为____________；若从初始位置转过180°角，则穿过框架平面的磁通量的变化量是________.图10答案BS 12BS02BS解析初始位置Φ1＝BS；框架转过60°角时Φ2＝BS⊥＝BS cos 60°＝12BS；框架转过90°角时Φ3＝BS⊥′＝BS cos90°＝0；若规定初始位置磁通量为“正”，则框架转过180°角时磁感线从反面穿出，故末态磁通量为“负”，即Φ4＝－BS，所以ΔΦ＝|Φ4－Φ1|＝|(－BS)－BS|＝2BS.。

高中物理粤教版教材高二年级选修3-1第三章第３节《探究安培力》教学设计一、教材分析本节内容通过实验探究了安培力的大小、方向的规律，是今后学习学习电流表工作原理和推导洛伦兹力公式的基础．指出了电学知识与力学知识之间的密切联系，是高中阶段物理电磁学的重点部分．安培力与哪些因素有关的科学探究是采用控制变量法探究物理基本规律的一节课，涵盖了科学探究的基本因素，让学生在认知过程中体验领悟科学探究的意义，掌握研究问题的科学方法．二、教学目标1．知识与技能知道什么是安培力，知道安培力与哪些因素有关，掌握安培力的计算公式，会计算匀强磁场中安培力的大小．会用左手定则判断安培力的方向．2．过程与方法①经历探究安培力与哪些因素有关的过程，以及如何确定安培力方向的探究过程．认识科学探究的意义．②体会控制变量法、等效替代法等思想方法．3．态度、情感与价值观①培养学生的观察能力、分析综合能力和主动与他人合作精神，实事求是的科学研究态度．②认识安培力的应用给我们的生活带来的影响．三、教学重难点教学重点：安培力的计算公式，左手定则．教学难点：匀强磁场中安培力大小与哪些因素有关的探究中对安培力影响因素猜想的引导，及增加磁体是哪个因素发生变化等学生容易弄错问题是本节教学难点．四、教学媒体蹄形磁铁、金属铝箔桥、安培力测量仪，多媒体电脑．五、教学过程[引入]回顾初中学过知识和《海军时报》2月1日报道：美国海军试发电磁炮图片介绍及实验模拟电磁轨道炮发射过程引入课题．[结论]当通电导体附近有磁体时，通电导体会受到力的作用．从而建立磁场对电流的作用力——安培力概念．[说明]从学生兴趣情境中引入问题，比较符合高中学生认识过程，激发进一步学习的兴趣. 1、安培力方向[学生分组活动]会动的铝箔“天桥”实验准备：将一铝箔条折成天桥形状，用胶纸粘牢两端，使蹄形磁铁横跨过“天桥”．实验研究步骤：（1）闭合电键后注意观察磁场中的导线向哪个方向运动，同时思考安培力的方向如何．请同学们在图上快速标记一下．图1（2）保证电流方向不变，改变磁场方向1800，通电后观察现象，判断安培力的方向．图2（3）磁场方向不变，把电流极性换一下．通电后看安培力的方向．图3[教师结论]安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.2、安培力大小[提出问题]安培力的大小与哪些因素有关？引导学生在上述实验的基础上提出猜想，安培力可能与通电导线的长度、电流以及磁场等因素有关．[学生猜想与讨论]讨论设计实验方案：同时多媒体展示实验器材，要求利用所给的器材，自主进行实验方案设计．[实验过程]记录并分析数据：教师出示安培力演示仪器．（如右图示)实验研究步骤：实验前先调整框架水平，指针指零．a．控制B、L不变时，通过改变滑动变阻器的阻值，使导线AB中电流I连续增大，看到指针偏角连续变大，说明安培力增大．A B A Bb ．控制B 、I 不变时，怎样改变在磁场中．．．．的长度Ｌ呢？（学生思考、老师启发）多个蹄形磁铁并排，改变蹄形磁铁个数，以改变在磁场中导线的长度．注意观察表针指示格数的变化，能得出什么结论？c ．控制L 、I ，研究安培力的大小与磁场强弱的关系．怎样改变磁场的强弱呢？（学生思考、老师启发）通过改变导体相对磁铁的位置来改变磁场．左右移动磁铁，注意观察表针指示格数的变化，能得出什么结论？[教师归纳] 1、结论规范总结表述：2、方法点拨：“控制变量法”3、安培力BIL F =3、磁通量磁通量是磁感应强度B 与面积S 的乘积；也可以用穿过面积的磁感线条数表示．【教师提问】磁通量S B ⋅=φ中的S 是指线圈的面积吗？【学生讨论思考后回答】是【教师演示】其实式中的S 应该指的是线圈沿磁感线方向的投影面积．因此式子应该理解为⊥⋅=S B φ4、小结：{ 安培力的方向： 方法：左手定则 推论：安培力总是垂直于B 和I 决定的平面 安培力的大小：F=BILsin θ(θ为B 与I 的夹角。

高中物理粤教版选修3-1第三单元第3课《探究安培力》优质课公开课教案教师资格证面试试讲教案
1教学目标
1. 知识与能力:
1〉、理解左手定则,会用左手定则解答有关问题。

2〉、学会通过实验探究磁场对电流的作用力。

3〉、通过实验现象及数据确定安培力与哪些因素有关,给出安培力的计算公式。

4〉、学会利用安培力去分析和计算实际问题。

2. 过程与方法:
1〉、通过学习左手定则,理解磁场方向、电流方向和安培力方向三者之间的关系,培养学生空间想象能力。

2〉、通过用实验探究影响安培力大小因素,学习用“控制变量法”研究问题的方法。

3〉、通过学生实验,培养学生实验动手能力和总结归纳物理规律的能力.
3. 情感、态度与价值观:
通过本节学习,学生知道安培力是实际应用中很重要的一种力,广泛用于电动机,电流表,发电机等多种设备,进一步激发学生探究问题的兴趣,培养学生的实验探究能力,处理数据能力,总结归纳能力,让学生养成良好的科学态度。

2学情分析
1、通过初中阶段的学习,学生对安培力的方向已经有了初步认识。

2学生已经学过电场,知道研究场性质的基本方法。

、
3、学生已有一定的物理学科研究方法,如观察实验、控制变量法、类比方法、从实验现象中总结规律等,可以实现教材渗透的方法教育意图。

4、学生属于对物理学科具有浓厚兴趣、对物理问题进行探究具有浓厚兴趣的高二理科班学生。

所以,充分调动他们的积极性,进行充分的理论探究与实验探究,是可行和有效的。

3重点难点
1. 教学重点:安培力的方向确定和大小的计算。

3.3探究安培力 学案（粤教版选修 3-1 ）第1课时问题情境1（1）在如图所示的实验中，上下交换磁 力的方向与什么因素有关？（2） 改变导线中电流的方向，发现导线受力的方向发生改变，这说明安培力的方向与什么因 素有关？ （3）仔细分析实验结果，安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？［来源归纳：一 •安培力方向1. ____________________ 安培力的方向与 方向、 方向有关.2. 左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内； 让磁感线从 ______ 进入，并使四指指向 _______ 的方向，这时 _____ 所指的方向就是通电 导线在磁场中所受安培力的方向（如图所示）.3. 方向特点：F 丄B , F 丄I ，即F 垂直 于B 和I 所决定的平面. 问题情境2 探究实验：改变电流大小，观察导体摆动幅度 改变导线长度，观察导体摆动幅度 结论：通电导线在同一磁场中受到的安培力 F 既与导线长度L 成正比又跟导线中的电流成正比，即与I 和L 的乘积成正比卩二|L分析归纳：说明 F 是反映磁场的性质，与放入什么样的通电导体 归纳： 二、磁感应强度1•定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力跟电流 I 和导线长度L 的乘积IL 的 叫磁感应强度•它是表示磁场的强弱和方向的物理量，通常用字母B 表示.2.公式：B = .3. 物理意义:4. 单位:5. B 是矢量，其方向就是磁场方向，即小磁针静止时N 极的指向或N 极磁感应强度B 是矢量，满足叠加原理.若空间同时存在几个磁场， 空间某处的磁场应该由这几个磁场 问题情境31类比于"匀强电场”来描述一下"匀强磁场”. 2. 匀强磁场的磁感线特点是什么？ 问题情境41.磁场的基本特征是什么?课前预习，这说明安培匀强磁场中的安培力的表达式是怎样的? 三、安培力的大小归纳： 1计算公式：F=BIL 2、适用条件： 1 ）匀强磁场 2 ）导线与磁场垂直 3）当B 与I 成B 角时，F = BILsin 0, B 是B 与I 的夹角. 问题延伸 1.弯曲导线的有效长度 L ,等于连接两端点直线的长度 （如图所示）;相应的电流沿L 由始端流向末端. 问题情境5 1•什么是磁通量？ 2•为什么要引入磁通量? 3.什么是磁通密度？ 归纳 四、磁通量 1.定义：设在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的 平面，面积为S ，我们把B 与S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简 称磁通，用字母①表示. 2 .公式：①二BS 3.单位. 1 Wb = 1 T m2. 问题情境5延伸 1. 磁通量是标量，但有正、负，如何理解磁通量的正负？ 2. 若有两个方向相反的磁场穿过某一面积，则此时的磁通量应如何计算？ 3.当B 与S 存在夹角0时何计算? 1•当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受课 流I 和导线长度L 乘积的比值，叫磁感应强「，JB 单位T （特斯拉） 1T = 1N/（A m ） 矢量：大小由磁场本身决定 方向即磁场方向 2、安培力的大小计算公式： F=BIL （L 有效长度） ｛典型例题｝例1在匀强磁场中的 P 处放一个长度为L = 20 cm ,通电电流1 = 0.5 A 的直导线，测得它受 到的最大磁场力 F = 1.0 N ,其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场中撤走 ，则P 处磁感应 强度为 A 、0 B 、10 T ,方向沿竖直方向向上 C 、0.1 T ,方向沿竖直方向向上 D 、10 T ,方向肯定不沿竖直方向向上 例2将长度为20 cm 、通有0.1 A 电流的直导线放入一匀强磁场中 ，电流与磁场的方向如图 （1）〜（4）所示.已知磁感应强度为 1 T ,试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向 图3例3.如图3所示，线圈平面与水平方向夹角 0= 60°磁感线竖直向下，线圈平面面积S=0.4 m 2,匀强磁场磁感应强度 B = 0.6 T ,则穿过线圈的磁通量 ①为多少？ ILF 列图中能正确 作业本 入'一■匀 反映各量间关系的是 2.有关磁感应强度的方向 ，下列说法正确的是 【基础练习】 1.把一小段通电直导线垂直 ILA. B的方向就是小磁针N极所指方向B. B的方向与小磁针在任何情况下N极受力方向一致C. B的方向就是通电导线的受力方向D . B的方向就是该处磁场的方向3•关于磁通量，下列说法中正确的是A. 磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量B. 磁通量越大，磁感应强度越大C. 穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零D .磁通量就是磁感应强度4•把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是A .安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B •安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C.安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D •安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直5.—根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小不可能是A . 0.4 NB . 0.2 N C. 0.1 N D . 0 N6•关于磁感应强度B,下列说法中正确的是A .根据磁感应强度定义B = F，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与I成反比B .磁感应强度B是标量，没有方向C.磁感应强度B是矢量，方向与F的方向相反D .在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的，不同点的磁感应强度B可能不同,磁感线密集的地方磁感应强度B大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度B小些【能力提升】7..面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是8•.关于通电导线所受安培力F的方向，磁感应强度B的方向和电流I的方向之间的关系,下列说法正确的是A . F、B、I三者必须保持相互垂直B. F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C. B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D . I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直9. 请画出在图5所示的甲、乙、丙三种情况下，导线受到的安培力的方向10•如图所示，线框面积为S,线框平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过线框平面的磁通量为 __________________ .若使线框绕00 '轴转过60°则穿过线框平面的磁通量为_____ ;若从初始位置转过90 °则穿过线框平面的磁通量为______________ ;若从初始位置转过180°则穿过线框平面的磁通量变化为__________________________ .B 11. 如图所示，一段导线abed位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直.线段ab、be和ed的长度均为L,且/ abe=Z bed= 135。

高中物理粤教版教材高二年级选修3-1第三章第３节《探究安培力》教学设计一、教学目标：1、知识与技能：(1)通过实验认识安培力．知道什么是安培力．会计算匀强磁场中安培力的大小．(2)会判断安培力的．知道并能应用左手定则．(3)理解磁感应强度的定义，知道磁感应强度的单位．会用磁感应强度的定义进行有关计算．(4)知道用磁感线的疏密程度可以形象地表示磁感应强度的大小．知道什么叫匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线是分布均匀的平行直线．(5)知道磁通量的定义，能计算简单情况下的磁通量．2、过程与方法：(1)经历安培力方向的探究过程，认识科学探究活动在物理学研究中的重要意义．(2)观察探究安培力大小的演示实验，了解物理学的研究方法．(3)了解磁感应强度定义的思路，重温比值定义法．3、情感与价值观：通过对安培力规律的探究活动，培养学生尊重事实、实事求是的科学态度二、教材分析：教材中给出安培力的定义，同时指出安培的相关贡献．然后探究安培力的方向规律，给出了左手定则．探究安培力的大小规律并引入磁感应强度的定义．最后引入了磁通量．教材中强调了:三、重点、难点(1)掌握左手定则（重点）．(2)理解磁场对电流的作用大小的决定因素，掌握电流与磁场夹角为θ时，安培力大小为θF=（重点）．sinBIL(3)左手定则的理解及其实际应用(难点)四、教具学具准备铁架台、蹄形磁铁、线圈、电键、电动机模型各1个，电池2个，导线数条五、教学步骤引入：【教师说明】奥斯特发现通电电流周围能产生磁场，法国物理学家安培在研究磁场对电流的作用力方面作出了杰出的贡献，今天我们学习的内容就是关于安培力方面的规律．【教师演示】【教师演示】大家观看电动机模型，它主要由一个永久磁铁和一个线圈组成，下面我给电动机通电，大家注意观察．现象：电动机模型通电，线圈转动【教师演示】下面改变电流方向，大家再认真观察．现象：线圈转动方向改变【教师提问】为什么电流方向发生变化线圈的转动方向也会发生变化呢？学完这节课的内容，大家就能解释了．【教师】在前面的学习中我们已知道，磁场对通电导线有力的作用，这个力就是安培力．【教师提问】哪个同学能回答一下安培力的大小及其适用条件？【学生回答】F =BIL适用条件：1）匀强磁场2）导线与磁场垂直1、安培力的大小：【教师提问】我们知道导线与磁场垂直时F=BIL,那么大家有没有想过其他情况下导线所受安培力又如何呢？【学生解说其思考过的内容】【教师归纳】1）当I ⊥ B ， F=BIL2）当I // B ， F=03）当I 与B 有夹角θ时，F=BIL sin θ，（此时可将B 分解成与导线垂直的分量B ⊥和与导线平行的分量B ∥ ，其中B ⊥＝Bsin θ，B ∥＝Bcos θ,而B ∥不产生安培力，导线所受安培力只是B ⊥产生的，因此可得F=BILsin θ）2、安培力的方向：安培力是矢量，不仅有大小，也有方向，其大小我们已经认识了，下面我们来了解一下它的方向．【教师提问】你们认为导线所受安培力应该与何因素有关？【学生讨论思考后回答】应该与磁场方向和电流方向有关．【教师】下面大家两个人一组进行实验，按照自己设计探究方案探究通电导线所受安培力的方向，并归纳总结其规律．请两位同学上来为其他同学演示其探究方案，并归纳总结．演示实验时，教师可提醒其应注意一下两个问题：① 改变磁场方向，观察受力方向是否改变．② 改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变．【学生归纳总结】安培力的方向既跟磁场方向有关，又跟电流方向有关【教师小结】左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内．让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．引入例子：以课室一墙角为例，形象说明磁场方向、电流方向和导线受力方向的关系．【练习】左手定则的应用：【练习小结】从上面的练习中我们知道，电流方向、磁场方向和安培力方向三者只要任意知道其中两个，第三个物理量的方向可用左手定则判断出来．【思考讨论】下面大家解释一下为什么电动机的电流方向发生变化，线圈运动方向也跟着发生变化？【学生回答】因为线圈在磁场中所受安培力的方向与电流方向有关，当磁场方向不变电流方向发生变化时，线圈受力方向随之发生了变化．3、磁通量：磁通量是磁感应强度B 与面积S 的乘积；也可以用穿过面积的磁感线条数表示．【教师提问】磁通量S B ⋅=φ中的S 是指线圈的面积吗？【学生讨论思考后回答】是【教师演示】其实式中的S 应该指的是线圈沿磁感线方向的投影面积．因此式子应该理解为⊥⋅=S B φ4{ 安培力的方向： 方法：左手定则 推论：安培力总是垂直于B 和I 决定的平面 安培力的大小：F=BILsin θ(θ为B 与I 的夹角。

第三节探究安培力（第三课时）安培力的应用【自主学习】一、学习目标1.知道安培力大小计算，安培力方向确定、安培力的应用2.过程与方法分析综合、归纳类比3.情感、态度与价值观理论探究结合实验探究提高综合探究能力二、重点难点1.安培力的应用、磁电式电表工作原理2.左手定则的使用三、自主学习电流表的组成及磁场分布请同学们阅读课文，让学生先看清楚磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构件，了解它们之中哪些是固定的，哪些是可动的。

（1）电流表的组成电流表主要由哪几部分组成的？电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。

注意：a．铁芯、线圈和指针是一个整体；b．蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c．观察──铁芯转动时螺旋弹簧会形变。

（2）电流表中磁场分布的特点问题：电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。

问题：什么是均匀辐向分布呢？所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度。

该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的。

问题：假如线圈转动，磁铁和铁芯之间的两个边所经过的位置其磁场强弱怎样？假如线圈转动，磁极和铁芯之间的两个边所经过的位置其磁场强弱是相同的。

2．电流表的工作原理引导学生弄清楚以下几点：（1）线圈的转动是怎样产生的?当电流通过电流表中的线圈时，导线受到安培力的作用，由左手定则可以判定，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动。

（2）线圈为什么不一直转下去？线圈转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动。

（3）为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。

所以，从线圈转动的角度就能判断通过电流的大小。

（4）如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向？线圈中的电流方向改变时安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变。

自我检测1.如图3-3-9所示，条形磁铁放在水平桌面上，其中央正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流，则()图3-3-9A.磁铁对桌面的压力减小,不受桌面摩擦力的作用B.磁铁对桌面的压力减小,受到桌面摩擦力的作用C.磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力的作用D.磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用答案：A2.如图3-3-10所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近,磁铁处于水平位置,和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将()图3-3-10A.转动,同时靠近磁铁B.转动,同时离开磁铁C.不转动，只靠近磁铁D.不转动，只离开磁铁答案：A3.关于磁感应强度的下列说法中，正确的是（）A.放在磁场中的通电导线，电流越大，受到的磁场力也越大，表示该处的磁感应强度越大B.磁感线的指向就是磁感应强度的方向C.垂直磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D.磁感应强度的大小、方向与放入磁场的通电导线的电流大小、导线长度、导线取向等均无关答案：D4.通电矩形线圈平面垂直于匀强磁场的磁感线，则有()A.线圈所受安培力的合力为零B.线圈所受安培力以任一边为轴的力矩为零C.线圈所受安培力以任一对角线为轴的力矩不为零D.线圈所受安培力必定使其四边有向外扩展形变的效果答案：AB5.图3-3-11所示的四种情况下，通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导线不受安培力的是()图3-3-11答案：C6.下面有关磁场中某点的磁感应强度的方向的说法正确的是（）A.磁感应强度的方向就是该点的磁场方向B.磁感应强度的方向就是通过该点的磁感线的切线方向C.磁感应强度的方向就是通电导体在该点的受力方向D.磁感应强度的方向就是小磁针北极在该点的受力方向答案：AD7.下列说法中错误的是()A.磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电流I、长为l的一小段导线放在该处时所受磁场力F与I、l的乘积的比值B.一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处一定没有磁场C.一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力比放在B处大，则A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大答案：ABCD8.磁场中某区域的磁感线，如图3-3-12 所示，则()图3-3-12A.a、b两处的磁感应强度的大小不相等，B a＞B bB.a、b两处的磁感应强度的大小不相等，B a＜B bC.同一根导线放在a处受力一定比放在b处受力大D.同一根导线放在a处受力一定比放在b处受力小答案：B9.匀强磁场中有一段长为0.2 m的直导线，它与磁场方向垂直，当通过3 A的电流时，受到6.0×10-2 N的磁场力，则磁场的磁感应强度是____________ T；当导线长度缩短一半时，磁场的磁感强度是____________T；当通入的电流加倍时，磁场的磁感强度是___________T．答案：0.10.10.110.如图3-3-13所示，一矩形线圈abcd的面积S为1×10-2m2，它与匀强磁场方向之间的夹角θ为30°，穿过线圈的磁通量Φ为1×10-3 Wb，则此磁场的磁感强度B= ____________T，若线圈以ab边为轴翻转180°，则此过程中穿过线圈的磁通量的变化大小ΔΦ= ____________Wb.图3-3-13答案：（1）0.2(2)2×10-311.一根通有电流I的直铜棒用软导线挂在如图3-3-14所示匀强磁场中，此时悬线中的张力大于零而小于铜棒的重力．欲使悬线中张力为零，可采用的方法有()图3-3-14A.适当增大电流，方向不变B.适当减小电流，并使它反向C.电流大小、方向不变，适当增强磁场D.使原电流反向，并适当减弱磁场答案：AC12.如图3-3-15所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，可以()图3-3-15A.将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B.将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极C.将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极D.将a、c端接在交流电源的一端，b、d接在交流电源的另一端答案：ABD13.如图3-3-16,在条形磁铁N极附近悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？图3-3-16答案：向右偏转14.电视机显像管的偏转线圈示意图如图3-3-17，瞬时电流方向如图中的箭头所示方向.该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？（请用上、下、左、右、前、后来表示偏转方向）图3-3-17答案：电子流将向左方偏转.15.如图3-3-18所示是磁场对直线电流的作用，其中不正确的是()图3-3-18答案：BC16.如图3-3-19所示，一个矩形线圈与通有相同大小电流的平行直导线在同一平面内，而且处在两导线的中央，则（）图3-3-19Ａ.两电流方向相同时，穿过线圈的磁通量为零Ｂ.两电流方向相反时，穿过线圈的磁通量为零Ｃ.两电流同向和反向时，穿过线圈的磁通量大小相等D.因两电流产生的磁场是不均匀的，因此不能判断穿过线圈的磁通量是否为零答案：A17.如图3-3-20所示，一根长为l、质量为m的导线AB，用软导线悬挂在方向水平、磁感应强度为B的匀强磁场中，先要使悬线张力为零，则导线AB通电方向怎样？电流是多大？图3-3-20答案：A→B I=mg/BL18.如图3-3-21所示，水平面内有两条平行金属导轨，导轨间距离为2 m，处在一个竖直向上的匀强磁场，B=1.2 T，质量为3.6 kg，导体棒ab垂直搁在导轨上.当导体通过8 A的电流时，ab向右运动的加速度为2 m/s2，求导体棒与导轨间的动摩擦因数.图3-3-21答案：0.3319.一矩形线圈面积S＝10-2m2，它和匀强磁场方向之间的夹角θ1＝30°，穿过线圈的磁通量Ф＝1×10-3Wb，则磁场的磁感应强度B=_____________；若线圈以一条边为轴转180°，则穿过线圈的磁通量的变化为_____________；若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2＝0°，则Ф＝_____________.答案：0.2 T2×10-3 Wb020.如图3-3-22所示，ab、cd为两根相距2 m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，通以5 A的电流时，质量为3.6 kg 的金属棒MN沿导轨做匀速运动；当棒中电流增大到8 A时，棒能获得2 m/s2的加速度.求匀强磁场的磁感应强度的大小.图3-3-22答案：1.2 T21.如图3-3-23所示，通电导体棒AC静止于水平导轨上，棒的质量为m、长为l，通过的电流为I，匀强磁场的磁感应强度B的方向与导轨平面成θ角，求导轨受到AC棒的压力和摩擦力各为多大？图3-3-23答案：mg-BIl cosθBIl sinθ22.如图3-3-24所示，在磁感应强度为B,方向竖直向上的匀强磁场中，放有一边长为l的正方形线圈aｂｃｄ，线圈平面与水平面成α角.若线圈绕ab边转动π－2α角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为多少?图3-3-24答案：2Bl 2cos α。

§3.3 探究安培力[教学目标]（一）知识目标1、知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向垂直时，安培力的大小为．2、会用左手定则熟练地判定安培力的方向3、理解磁感应强度B的定义及单位．4、知道用磁感线的疏密可以形象直观地反映磁感应强度的大小．5、知道什么叫匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线的分布情况．（二）能力目标1、通过探究安培力方向的实验，培养学生探究能力和空间想象能力．2、通过探究安培力大小的实验，培养学生利用控制变量法总结归纳物理规律的能力．（三）情感目标通过实验探究，让学生体会科学发现的过程，激发学生对物理的学习兴趣，鼓励学生平时要具有用于探索的勇气和精神。

[重点与难点]重点：对磁感应强度的理解．安培力大小的计算和方向判断．难点：理解磁感应强度的概念．磁场方向、电流方向和安培力方向三者的关系。

[课时安排]1课时[教学用具]铁架台、三个相同的蹄形磁铁、电源、电键、导线．[教学步骤]引入新课:教师: 磁场的基本性质是什么？学生：回顾前面学习的内容，得出磁场的基本性质是磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流有力的作用。

教师：在磁场的基本性质里，其中磁场对电流的作用力称为安培力。

（引入安培力概念）一、探究安培力的方向1、实验与探究（电流垂直磁场）实物演示：①电流垂直纸面向里，磁场方向向下。

②电流垂直纸面向里，磁场方向向上。

学生：观察以上实验，得出现象（电流垂直纸面向里，磁场方向向下，安培力水平向左；电流垂直纸面向里，磁场方向向上，安培力水平向右）教师:课件重复演示以上两个实验，然后根据实验现象让学生讨论安培力方向与磁场方向是否有关，最后得出结论（安培力方向与磁场方向有关）教师:先课件演示“③电流垂直纸面向外，磁场方向向上”的实验，让学生观察出此时安培力水平向左的现象，然后再实物演示进行验证，接着比较实验②、③，让学生讨论安培力方向与电流方向是否有关，最后得出结论（安培力方向与电流方向有关）学生讨论与交流：安培力F 的方向跟磁场方向、电流方向之间到底有什么关系？ 结论：安培力既垂直与磁场方向，也垂直与电流方向。

第三节探讨安培力一、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.NA·m B.N·AmC.N·Am2D.NA·m2答案：A2．如下图，固定的长直导线竖直放置，通以竖直向上的直流电．在导线右边放一能够自由移动的矩形通电线框，它们在同一平面内，那么线框的运动情形是( )A．线框平动，远离直导线B．线框平动，靠近直导线C．从上向下看线框顺时针转动，并靠近直导线D．从上向下看线框逆时针转动，并远离直导线答案：B3．以下图中磁感应强度B，电流I和安培力F之间的方向关系错误的选项是( )解析：依照左手定那么，F必然垂直于I和L，D错误．答案：D4．一段长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的情形，正确的选项是( )A．若是B＝2 T，F必然是1 NB．若是F＝0，B也必然为零C．若是B＝4 T，F有可能是1 ND．若是F有最大值时，通电导线必然与B平行解析：当导线与磁场方向垂直放置时，F＝BIL，力最大，当导线与磁场方向平行放置时，F＝0，当导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0<F<BIL，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．答案：C二、双项选择题5．如下图，两根间距为d 的平行滑腻金属导轨间接有电源E ，导轨平面与水平面间的夹角θ＝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 恰益处于静止状态．要使金属杆能沿导轨向上运动，能够采取的方法是( )A ．增大磁感应强度BB ．调剂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θD ．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：BEd R －mg sin θ＝0，假假想让金属杆向上运动，那么BEd R 增大，A项正确；电阻减小，BEd R 增大，那么B 项正确；假设增大θ，那么mg sin θ增大，C 项错误；假设电流反向，那么金属杆受到的安培力反向，D 项错误．答案：AB6．质量为m 的通电细杆置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为d ，杆与导轨间的动摩擦因数为μ，有垂直于纸面向里的电流通过杆，杆恰好静止于导轨上．在如以下图所示的A 、B 、C 、D 四个图中，杆与导轨间的摩擦力必然不为零的是( )解析：对通电杆进行受力分析如下：依照平稳条件能够判定出C 和D 必然受到摩擦力的作用，正确选项为C 、D.此题要求考生能够对通电杆进行正确的受力分析，并依照平稳条件进行判定．答案：CD7．第一对电磁作使劲进行研究的是法国科学家安培．如右图所示的装置，能够探讨阻碍安培力大小的因素，实验中若是想增大导体棒AB 摆动的幅度，可能的操作是( )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②、③两条换成①、④两条D ．改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．答案：BC8．南极考察队队员在地球南极周围用弹簧秤竖直悬挂一未通电螺线管，如右图所示，以下说法正确的选项是( )A．假设将a端接电源正极，b端接电源负极，那么弹簧秤示数将减小B．假设将a端接电源正极，b端接电源负极，那么弹簧秤示数将增大C．假设将b端接电源正极，a端接电源负极，那么弹簧秤示数将增大D．假设将b端接电源正极，a端接电源负极，那么弹簧秤示数将减小解析：分析弹簧测力计示数是不是转变或如何转变，关键在于确信螺线管与电、磁场之间的作用情形．一方面，能够将地球等效处置为一个大磁铁，地球南极相当于磁铁的N极，因此在南极周围地磁场方向近似竖直向上；另一方面，可利用安培定那么确信通电螺线管在周围产生的磁场方向，再依照“同名磁极相斥，异名磁极相吸”原理可判定螺线管与地磁场之间的作用情形．答案：AC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，答案中必需明确写出数值和单位)9．如下图，两平行滑腻导轨相距为L＝20 cm，金属棒MN的质量为m＝10 g，电阻R＝8 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝0.8 T，方向竖直向下，电源电动势E＝10 V，内阻r＝1 Ω，当开关K闭合时，MN恰好平稳，求变阻器R1的取值为多少？(设θ＝45°，g取10 m/s2)解析：先依照左手定那么判定安培力的方向，然后依照平稳条件列方程，再利用安培力公式和闭合电路欧姆定律进行求解．金属棒平稳时的平面受力图如下图．当MN平稳时，有：mg sin θ－BIL cos θ＝0，①由闭合电路欧姆定律，得：I＝E/(R＋R1＋r)，②由①②式联立并代入数据，得：R1＝7 Ω.答案：7 Ω点拨：改变观看角度，画出平面受力图，可使问题更便于分析．10．如下图，滑腻的平行导轨倾角为θ，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，对其受力分析如下图，可得：BIL＝mg tan θ，I＝E/(R＋r)，解得：B＝mg(R＋r)tan θ/EL.答案：mg(R＋r)tan θ/EL11．如下图，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距L＝1 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2 kg，棒的中点用细线经滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3 kg，棒与导轨的动摩擦因数μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B＝0.2 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，由平稳条件得：F N－mg＝0，BIL－f－F＝0，对物体，由平稳条件得：F－Mg＝0，又f＝μF N，联立以上四式解得I＝20 A，由左手定那么知电流方向应为由a到b.答案：20 A 从a流向b。