1.1磁场对通电导线的作用力-2022-2023学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第二册）

选择性必修二学案 第一章 安培力与洛伦兹力 1. 磁场对通电导线的作用力 一、新课标要求 1．知道什么是安培力，会推导安培力公式F＝IlB或F＝IlBsin θ，明确它们的使用条件。 2．知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。 3．了解磁电式电流表的工作原理。 二、科学素养要求 1.物理观念：理解安培力和左手定则 2.科学思维：体会得出安培力公式的历程，培养归纳总结、分析推理能力。 3.科学探究：通过实验观察安培力的方向，体验科学探究过程。 4.科学态度与责任：学习科学家发明磁电式电流表的科学精神，实事求是的科学态度，培养探究科学的兴趣。 三、教材研习 知识点一　安培力的方向 [情境导学] 观察安培力的方向的实验装置如图所示。请思考下列问题： (1)接通电源之后，会观察到原来静止的导体棒发生了摆动，为什么？ (2)实验中上下交换磁极的位置改变磁场的方向，观察导体棒摆动方向是否改变。 (3)实验中改变导体棒中电流的方向，观察导体棒摆动方向是否改变。 提示：(1)因为导体棒受到了磁场对它的力的作用。 (2)会发生改变。 (3)会发生改变。 [知识梳理] 1．安培力：通电导线在磁场中受的力。 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；让磁感线从掌心垂直进入，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。 3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I所决定的平面。 [初试小题] 1．判断正误。 (1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同。(×) (2)安培力的方向与磁感应强度的方向垂直。(√) (3)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向。(√) (4)通电直导线在磁场中受到安培力时一定满足B与I垂直。(×) 2．[多选]如图所示，F是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是(　　) 知识点二　安培力的大小 [情境导学] 处在匀强磁场中的通电导线，如果放置的方式不同，其所受安培力的大小是否相同？ 提示：不同的放置方式，通电导线所受的安培力大小不同。 [知识梳理] 1．垂直于磁场B的方向放置的长为l的一段导线，当通过的电流为I时，它所受的安培力F＝IlB。 2．当磁感应强度B的方向与通电导线的方向平行时，导线所受安培力为。 3．当磁感应强度B的方向与导线成θ角时，导线所受安培力F＝IlBsin_θ。 [初试小题] 1．判断正误。 (1)在磁感应强度为B的磁场中放置长为l的一段导线，当通过电流为I时，它所受安培力为BIl。(×) (2)一通电导线放在某处不受安培力作用，则该处的磁感应强度一定为零。(×) (3)通电导线在磁场中不一定受安培力。(√) (4)若磁感应强度一定，导线的长度和电流也一定的情况下，导线平行于磁场方向时，安培力最小；导线垂直于磁场方向时，安培力最大。(√) 2．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，对于下列各选项图中，导线所受安培力的大小计算正确的是(　　) 知识点三　磁电式电流表 [情境导学] 如图所示，通电线圈在磁场中所受安培力方向如何？线圈将如何运动？ 提示：左边导线所受安培力方向向上，右边导线所受安培力方向向下，线圈将沿顺时针方向转动。 [知识梳理] 1．构造：最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈。如图所示。 2．原理 (1)通电线圈在磁场中受安培力发生转动时，螺旋弹簧变形，以反抗线圈的转动。 (2)电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大，达到新的平衡。所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。 (3)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。所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。 3．特点：极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，线圈左右两边所在之处的磁感应强度的大小都相等。 4．优、缺点 (1)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。 (2)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很小。 [初试小题] 1．判断正误。 (1)磁电式电流表内是均匀辐向磁场，不是匀强磁场。(√) (2)磁电式电流表指针偏转角与电流大小成正比。(√) (3)磁电式电流表根据指针偏转方向，可以知道被测电流方向。(√) (4)磁电式电流表的灵敏度不高，不能测出很弱的电流。(×) 2．磁电式电流表的结构示意图如图甲所示，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。如图乙所示，边长为l的正方形线圈中通以电流I，线圈中的某一条a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。则(　　) A．该磁场是