第3章3 安培定则的应用技巧—2020-2021 高中物理选修3-1学案

第1节电源和电流学习目标核心提炼1.了解电流的形成条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。

2个概念——电源、电流2个公式——I＝qt、I＝nqs v 3个速率——电荷的定向移动速率电场的传导速率电荷的热运动速率2.理解电流的定义，知道电流的单位、方向规定，会用公式q＝It分析相关问题。

3.从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。

一、电源1.电荷的移动与电流的形成如图1所示，A、B分别带正、负电荷，如果在它们之间连接一条导线R，导线R 中自由电子会在静电力的作用下定向移动，电子移动方向为B→A(选填“A→B”或“B→A”)，导线中瞬间电流方向为A→B(选填“A→B”或“B→A”)，此种情况下，导线R中的电流只是瞬时的。

图12.电源(1)定义：把电子从正极搬运到负极的装置。

(2)作用：①维持电路两端有一定的电势差。

②使电路中保持持续的电流。

二、恒定电流1.恒定电场(1)定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场称为恒定电场。

(2)形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。

(3)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化。

2.恒定电流(1)定义：把大小、方向都不随时间变化的电流，称为恒定电流。

(2)表达式：I＝q t。

(3)物理意义：表示电流强弱程度。

(4)单位：国际单位制中的单位是安培，简称安，符号是A。

常用的单位还有：毫安(mA)、微安(μA)。

1 A＝103 mA＝106 μA。

(5)方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。

思考判断1.静电场中的电势、电势差与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用。

(√)2.电流既有大小，又有方向，是矢量。

(×)3.电流的方向与电荷定向移动的方向相同。

(×)4.恒定电流的大小、方向均不变。

(√)5.由于I＝qt，所以说I正比于q，反比于t。

(×)对电流的理解[要点归纳]1.电流的形成电荷的定向移动形成电流。

通电导线在磁场中受到的力学案【学习目标】1、认识安培力。

2、会判断安培力的方向。

3、会计算匀强磁场中的安培力。

4、会判断通电导线在磁场中的运动情况。

5、了解磁电式电流表的基本原理。

【学习重点和难点】1、安培力方向的判断。

2、通电导线在磁场中的运动情况的判断。

【自主学习】一、安培力的方向1．安培力：通电导线在中受的力．2．决定安培力方向的因素：(1) 方向；(2) 方向．3．左手定则：如右图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且拇指与手掌在同一平面内．让磁感线从进入并使四指指向，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．4．安培力的特点与电流方向、磁感应强度的方向都，即安培力F 于B和I决定的平面．二、安培力的大小1．当长为L的导线，垂直于磁场B放置，通过的电流为I时，F＝，此时电流受力最大．2．当磁感应强度B的方向与通电导线时，导线受力为零．3．当磁感应强度B的方向与通电导线方向成θ角时，F＝ .这是一般情况下安培力的表达式．其中B sinθ是B垂直于电流方向的分量．三、磁电式电流表1．基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的2．工作原理：如右图所示，磁场的方向总沿着均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是的，保证B的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈平面，当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就，螺旋弹簧的形变也就，I与指针偏角θ成正比，表盘刻度(选填“均匀”、“不均匀”)．所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小．3．优、缺点：优点是高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱.【合作探究】为什么平行导线间同向电流相互吸引，反向电流相互排斥？“安培定则(右手螺旋定则)”和“左手定则”有何区别和联系？磁电式电流表线圈处的磁场为何是辐射状的？【精讲点拨】1．判定安培力的方向应注意的问题在解决有关磁场对电流的作用问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力方向时要注意以下几点：(1)安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．所以判断时要首先确定磁场与电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．(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决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心．(3)在具体判断安培力的方向时．初学者由于受到静电力方向判断方法的影响，有时错误地认为安培力的方向沿着磁场方向．为避免这种错误，应该把静电力和安培力进行比较，搞清力的方向与场的方向的关系及区别．例、下图表示放在匀强磁场里的通电直导线，直导线与磁场方向垂直，图中分别标出了电流、磁感应强度和安培力这三个量中的两个的方向，试标出第三个量的方向．(注：一般用“⊗”表示电流垂直纸面向里，用“⊙”表示电流垂直纸面向外．)2．安培力大小的计算计算安培力大小时，要注意理解和灵活应用公式F=ILB和F=ILB sin θ.(1)公式F=ILB中L指的是“有效长度”．当B与I垂直时，F最大，F=ILB；当B与I平行时，F=0.弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如下图所示)；相应的电流沿L 由始端流向末端．(2)当磁场和电流成θ角时，如下图所示．将磁感应强度B 正交分解成B ⊥＝B sin θ和B ∥＝B cos θ，而B ∥对电流是没有作用的．F ＝B ⊥IL ＝BIL sin θ，即F ＝BIL sin θ.(3)安培力公式一般用于匀强磁场，或通电导线所处区域的B 的大小和方向处处相同．如果导线各部分所处的位置B 的大小、方向不相同，应将导体分成若干段，使每段导线所处的范围B 的大小和方向近似相同，求出各段导线受的磁场力，然后再求合力．3．通电导线在安培力作用下运动情况的判断方法（1）基本方法：首先确定导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况，再根据力和运动的关系确定导线的的运动情况。

3 几种常见的磁场学习目标知识脉络1.知道磁现象的电本质，了解安培分子电流假说．2．知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布．(重点)3．会用安培定则判断电流的磁场方向．(难点)4．知道匀强磁场、磁通量的概念．(重点)磁感线安培定则[先填空]1．磁感线(1)定义：用来形象描述磁场的强弱及方向的曲线．(2)特点：①磁感线的疏密表示磁场的强弱．②磁感线上某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向．2．安培定则(1)直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向，如图3-3-1甲所示．图3-3-1(2)环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向，如图3-3-1乙所示．(3)通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，或拇指指向螺线管的N极，如图3-3-1丙所示．3．安培分子电流假说(1)内容：安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流，即分子电流．分子电流使每个物质微粒都成为小磁体，它的两侧相当于两个磁极．(2)意义：能够解释磁化以及退磁现象，解释磁现象的电本质．(3)磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的．[再判断]1．通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆环．(√)2．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的．(×)3．磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．(√)4．除永久性磁铁外，一切磁场都是由运动电荷产生的．(×)5．一般的物体不显磁性是因为物体内的分子电流取向杂乱无章．(√)[后思考]1．有同学认为磁感线总是从磁体北极指向南极，你认为对吗？【提示】不对，在磁体外部磁感线从磁体北极指向南极，而在磁体内部，磁感线是从南极指向北极．2．怎样可以使磁铁的磁性减弱或失去磁性？【提示】高温或猛烈的撞击可以使分子电流取向变得杂乱无章，从而失去磁性．[合作探讨]如图3-3-2所示，螺线管内部小磁针静止时N极指向右方．图3-3-2探讨1：螺线管内部磁场沿什么方向？螺线管c、d端，哪端为N极？【提示】由c指向d.d端为N极．探讨2：小磁针放在螺线管上方e处，静止时N极指向什么方向？【提示】向左．探讨3：电源的a、b端，哪端为正极？【提示】a端．[核心点击]1．磁感线的特点(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在．(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱．(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极．(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．(5)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向．2．磁感线与电场线的比较两种线磁感线电场线相似点引入目的形象描述场而引人的遐想线,实际不存疏密场的强弱切线方向场的方向相交不能相交(电场中无电荷空间不相交)不同点闭合曲线不闭合，起始于正电荷，终止于负电荷3.常见永磁体的磁场图3-3-34．三种常见的电流的磁场安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极(1)磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性；当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向变得大致相同时，两端显示较强的磁性作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了，即磁化的实质是分子电流由无序变为有序．(2)磁体的消磁：磁体受到高温或猛烈撞击状况时，即在激烈的热运动或机械运动影响下，分子电流的取向又会变得杂乱无章，使得磁体磁性消失．1．如图3-3-4所示，表示蹄形磁铁周围的磁感线，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是()图3-3-4A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a>B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a<B bC．蹄形磁铁的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，终止于蹄形磁铁的S极D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零【解析】由题图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以B a<B b，故A错，B对；磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，故C错；在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在，故D错．【答案】 B2．为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是()【解析】地磁场是从地球的南极附近出来，进入地球的北极附近，除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量，由安培定则，环形电流外部磁场方向向北、可知，B正确．A图地表上空磁场方向向南，A错误．C、D在地表上空产生的磁场方向是东西方向，C，D错误．故选B.【答案】 B安培定则记忆口诀“直对直，弯对弯”．即在应用安培定则时，四指始终弯曲，拇指始终伸直，当是直线电流时，拇指指向电流方向，四指指向磁场方向；当是环形电流时，四指弯曲指向电流方向，拇指指向磁场方向．匀强磁场和磁通量[先填空]1．匀强磁场(1)定义：强弱、方向处处相同的磁场．(2)磁感线特点：疏密均匀的平行直线．2．磁通量(1)定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，即Φ＝BS.(2)拓展：磁场B与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B方向的投影面积S′与B的乘积表示磁通量．(3)单位：国际单位制是韦伯，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝1_T·m2.(4)引申：B＝ΦS，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度B又叫磁通密度．[再判断]1．在匀强磁场中面积越大，磁通量一定越大．(×)2．磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量．(√)3．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量．(×)4．将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等．(×) [后思考]若通过某面积的磁通量等于零，则该处一定无磁场，你认为对吗？【提示】不对．磁通量除与磁感应强度、面积有关外，还与环面和磁场夹角有关，当环面与磁场平行时，磁通量为零，但仍能存在磁场．[合作探讨]如图3-3-5所示，匀强磁场B0竖直向下，且与平面BCFE垂直，已知平面BCFE的面积为S.图3-3-5探讨1：平面BCFE的磁通量是多大？【提示】B0S.探讨2：平面ABCD的磁通量是多大？【提示】B0S.探讨3：平面AEFD的磁通量是多大？【提示】0.[核心点击]1．磁通量的物理意义：表示磁场中穿过某一平面的磁感线条数，且为穿过的磁感线的净条数．2．磁通量的计算(1)匀强磁场，磁感线与平面垂直时：Φ＝BS.(2)匀强磁场，磁感线与平面不垂直时：Φ＝BS sin θ，公式中的θ是平面与磁感线的夹角，S sin θ是平面在垂直于磁感线方向的投影面积．3．磁通量的正、负值含义(1)磁通量是标量，但有正、负．若规定磁感线从某平面穿入时，磁通量为正值，则磁感线从该平面穿出时即为负值．(2)若某一平面有正反两个方向的磁感线穿过，穿过正向的磁通量为Φ1，反向的磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2.4．磁通量与磁感应强度的关系(1)磁感应强度的另一种定义：由Φ＝BS得B＝ΦS，此为磁感应强度的另一定义式，表示穿过垂直于磁场方向的单位面积的磁感线条数，所以B又叫作磁通密度．(2)磁感应强度的另一个单位：由B＝ΦS得磁感应强度的另一个单位是Wbm2，且1 T＝1 Wbm2＝1NA·m.3．如图3-3-6所示，在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环，设通过线圈A、B的磁通量为ΦA、ΦB，则()【导学号：34522039】图3-3-6A．ΦA＝ΦBB．ΦA<ΦBC．ΦA>ΦBD．无法判断【解析】在条形磁铁的周围，磁感线是从N极出发，经外空间磁场由S 极进入磁铁内部．在磁铁内部的磁感线从S极指向N极，又因磁感线是闭合的平滑曲线，所以条形磁铁内外磁感线条数一样多，从下向上穿过A、B环的磁感线条数一样多，而从上向下穿过A环的磁感线多于B环，则从下向上穿过A环的净磁感线条数小于B环，所以通过B环的磁通量大于通过A环的磁通量．【答案】 B4．如图3-3-7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多少？若使框架绕OO′轴转过60°角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过90°角，则穿过线框平面的磁通量为多少？图3-3-7若从初始位置转过180°角，则穿过线框平面的磁通量变化为多少？【解析】在图示位置时，磁感线与线框平面垂直，Φ＝BS.当框架绕OO′轴转过60°时可以将原图改画成从上面向下看的俯视图，如图所示．Φ＝BS⊥＝BS·cos 60°＝12BS.转过90°时，线框由磁感线垂直穿过变为平行，Φ＝0.线框转过180°时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了．因而Φ1＝BS，Φ2＝－BS，ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－2BS.即磁通量变化了2BS.【答案】BS 12BS02BS求ΔΦ的三种方法导致磁通量变化的原因不同，求解磁通量变化量的方法也有差异，常见以下三种情景：(1)磁感应强度B不变，由于有效面积S发生变化导致磁通量变化，这种情况的ΔΦ利用BΔS求解．(2)面积S不变，由于磁感应强度B发生变化导致磁通量变化，这种情况的ΔΦ利用ΔBS求解．(3)磁感应强度B和有效面积S均发生变化，这种情况的ΔΦ＝B2S2－B1S1，不能用ΔB·ΔS求解磁通量变化量．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。

2020--2021人教物理选修3—1第3章磁场附答案人教选修3—1第三章磁场1、磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是()A．磁体的吸铁性B．磁极间的相互作用规律C．电荷间的相互作用规律D．磁场对电流的作用原理2、如图所示，两条通电直导线平行放置，长度为l1的导线中电流为I1，长度为l2的导线中电流为I2，l2所受l1的磁场力大小为F2，且由l1产生的磁场的磁感应强度方向在l2处垂直于纸面向外，其大小为()A．B＝F2I2l2B．B＝F2I1l1C．B＝F2I2l1D．B＝F2I1l23、如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。

圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()A.1∶1 B．1∶2C．1∶4 D．4∶14、(双选)如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线(电流方向如图中箭头方向)，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是()A B C D5、如图为电视机显像管的偏转线圈示意图，线圈中心O处的黑点表示电子枪射出的电子，它的方向垂直纸面向外，当偏转线圈中的电流方向如图所示时，电子束应()A．向左偏转B．向上偏转C．向下偏转D．不偏转6、(双选)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。

设D形盒半径为R，若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f，则下列说法正确的是()A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfRB．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子7、如图所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的正电荷(重力忽略不计)以速度v沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了θ角。

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.。

姓名，年级：时间：第二章恒定电流1 电源和电流1．电源的作用(1)维持电源的正、负极间有一定的电势差．(2）在闭合电路中，使导线中的自由电子发生定向移动，保持恒定的电流．如图，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A 运动到水池B.A、B之间的高度差很快消失,在这种情况下，水管中的水很快就不流动了．怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？提示:可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差,从而使水管中有源源不断的水流．2．恒定电场(1）定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场．(2)形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．(3）特点:任何位置的电场强度都不随时间发生变化．导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．这些电荷也在运动，电荷的分布却是稳定的，这是为什么?提示：电荷虽然在流动，但有的电荷流走了，另外的电荷又补充上来，所以电荷的分布是稳定的．3．恒定电流（1)恒定电流：由于恒定电场的作用，电路中的电流保持恒定．我们把大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．（2）电流:①定义：通过导体截面的电荷量q与通过这些电荷量所用时间t的比值，叫做电流强度，简称电流．②公式表达:I＝qt，或写成电荷量的表达式：q＝It.电流也是既有大小又有方向的,是矢量,还是标量?提示：电流是标量,其运算遵循代数法则．既有大小,又有方向,运算遵循平行四边形定则的物理量是矢量．考点一电流的分析与计算1．电流的形成电荷的定向移动形成电流,当把导体和电源连接后，导体中形成稳定的电场，导体中的自由电荷因受到电场力的作用而定向移动形成电流．（1)产生电流的条件:导体两端有电压．（2）形成持续电流的条件：导体两端有持续电压．（3)电源的作用：电源在电路中起着提供持续电压的作用，在外电路中，导体中的自由电子从电源负极移向电源正极，而电源再把电子通过电源内部从正极搬运到负极，使电源正、负极始终保持一定的电势差，从而产生持续的电流．2．电流定义式I＝qt的理解(1)I＝错误!是电流的定义式，电流与电量无正比关系，电流与时间也无反比关系．“电量越大电流越大”，“时间越长电流越小”等这些说法都是错误的．（2）在应用I＝错误!计算时注意：①各个物理量的单位都用国际制单位．②电量q与时间t要对应．③q只代入电量的绝对值．电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．电流定义中的横截面指的是某一横截面，而与横截面大小无关，也不是指单位横截面积。

2020--2021人教物理选修3—1第三章磁场含解析人教选修3—1第三章磁场1、如图所示，假如将一个小磁针放在地球的北极附近的磁极上方，那么小磁针的N极将()A．指北B．指南C．竖直向上D．竖直向下2、磁性是物质的一种普遍属性，大到宇宙星体，小到电子、质子等微观粒子，几乎都会有磁性，地球就是一个巨大的磁体。

在一些生物体内也会含有微量磁性物质，鸽子就是利用这种体内外磁性的相互作用来辨别方向的。

若在鸽子身上绑一块永久磁铁，且其产生的磁场比附近的地磁场强的多，则在长距离飞行中()A．鸽子仍能如平时一样辨别方向B．鸽子会比平时更容易的辨别方向C．鸽子会迷失方向D．不能确定鸽子是否会迷失方向3、磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是()A．NA·mB．N·AmC．N·Am2D．NA·m24、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5、(双选)关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法正确的是()A．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同B．该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C．使线圈平面始终与磁感线平行D．该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度大小都相等6、有一个通入交变电流的螺线管如图所示，当电子以速度v沿着螺线管的轴线方向飞入螺线管后，它的运动情况将是()A．做匀速直线运动B．做匀加速直线运动C．做匀减速直线运动D．做往复的周期运动7、在直角坐标系xOy的第一象限内，存在一垂直于xOy平面、磁感应强度大小为2 T的匀强磁场，如图所示，一带电粒子(重力不计)在x轴上的A点沿着y轴正方向以大小为2 m/s的速度射入第一象限，并从y轴上的B点穿出。

高中物理选修3-1 全套教案目录第一章静电场 (1)1.1电荷及其守恒定律 (2)1.2库仑定律 (5)1.3.1电场强度 (7)1.3.2专题：静电平衡 (11)1.4电势能电势 (14)1.5电势差 (16)1.6电势差与电势强度的关系 (18)1.7电容器与电容 (20)1.8带电粒子在电场中的运动 (22)第二章、恒定电流 (25)2.1、导体中的电场和电流（1课时） (25)2.2、电动势（1课时） (27)2.3、欧姆定律（2课时） (29)2.4、串联电路和并联电路（2课时） (31)2.5、焦耳定律（1课时） (33)第三章磁场教案 (35)3.1 磁现象和磁场（1课时） (35)3.2 、磁感应强度（1课时） (37)3.3 、几种常见的磁场（1.5课时） (39)3.4 、磁场对通电导线的作用力（1.5课时） (42)3.5、磁场对运动电荷的作用（1课时） (45)3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习） (48)认识静电教学目标1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．4．知道电荷守恒定律．5．知道什么是元电荷．重点：电荷守恒定律难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。

教学过程：一、复习初中知识：【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电．【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引． 正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示．把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示． 电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．二、进行新课：（1）原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。