2019-2020年高中物理 第三章 磁场 第三节 探究安培力第3课时导学案 粤教版选修3-1.doc

2019-2020年高中物理 第三章 磁场 第三节 探究安培力第3课时导学案 粤教版选修3-1【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。所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。（5）电流表的刻度为什么是均匀的？电流表内部磁场的两极间装有极靴，极靴中间又有一个铁质圆柱。这样，极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到哪个位置，它的平面都跟磁感线平行，线圈的受力情况相同，所以表盘的刻度就是均匀的了。（6）使用时要特别注意什么？磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（几十微安到几毫安）。如果通过的电流超过允许值，很容易把它烧坏。要测量较大的电流值，就要扩大量程。课 堂检测案第三节 探究安培力（第三课时） 安培力的应用【课堂检测】1关磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的均匀辐向分布的磁场,下列说法中正确的有A该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向不同 ( )B该磁场的磁感应强度大小不等，方向处处相同C该磁场的磁感应强度的大小和方向都不相同D线圈所处位置的磁感应强度大小都相等2.如图所示, 一金属直杆MN两端接有导线, 悬挂于线圈上方, MN与线圈轴线处于竖直平面内. 为使MN垂直纸面向外运动, 可以 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a、c端接在交流电源的一端, b、d接在交流电源的另一端3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为Fa、Fb，可判断这两段导线()A相互吸引，FaFb B相互排斥，FaFbC相互吸引，FaFb D相互排斥，FaFb4.如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动？课 堂训练案第三节 探究安培力（第三课时） 安培力的应用【当堂训练】1电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图9116所示，利用这种装置可以把质量为m2.0 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6 km/s，若这种装置的轨道宽为d2 m，长L100 m，电流I10 A，轨道摩擦不计且金属杆EF与轨道始终接触良好，则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是()AB18 T，Pm1.08108 WBB0.6 T，Pm7.2104 WCB0.6 T，Pm3.6106 W DB18 T，Pm2.16106 W2如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒当导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中，下列关于B的大小变化的说法中，正确的是()A逐渐增大 B逐渐减小C先减小后增大 D先增大后减小3如图所示，MN、PQ为水平放置的平行导轨，通电导体棒ab垂直放置在导轨上，已知导体棒质量m1 kg，长l2.0 m，通过的电流I5.0 A，方向如图所示，导体棒与导轨间的动摩擦因数.若使导体棒水平向右匀速运动，要求轨道内所加与导体棒ab垂直的匀强磁场最小，则磁场的方向与轨道平面的夹角是(g10 m/s2)()A30 B45 C60 D904如图所示，一弓形线圈通过逆时针方向的电流，在其圆弧的圆心处，垂直于纸面放置一直导线，当直导线通有指向纸内的电流时，线圈将()Aa端向纸内，b端向纸外转动，且靠近导线Ba端向纸内，b端向纸外转动，且远离导线Ca端向纸外，b端向纸内转动，且靠近导线Da端向纸外，b端向纸内转动，且远离导线课后拓展案第三节 探究安培力（第三课时） 安培力的应用【巩固拓展】1如图所示的装置中, 劲度系数较小的金属弹簧下端恰好浸入水银中, 电源电动势足够大, 当闭合开关S后, 弹簧将 A.保持静止 B.收缩 C.变长 D.不断上、下振动2如图所示，蹄形磁铁用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是 ()A静止不动 B向纸外平动CN极向纸外、S极向纸内转动 DN极向纸内、S极向纸外转动3如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O，并处于匀强磁场中导线中通以沿x轴正方向的电流I，悬线与竖直方向的夹角为，且导线保持静止，则磁感应强度的方向和大小可能为 ()Az轴正向，tan By轴正向，Cz轴负向，tan D沿悬线向上，sin 4.如图所示, 有一个10匝的矩形线圈, 它的ad边的长度为10cm , 下半部处在一匀强磁场中, 磁场方向垂直于线圈平面向里, 线圈通以图中所示方向的电流时, 天平平衡, 电流大小为0.1A , 若将电流反向, 需在右盘增加2g砝码方可使天平恢复平衡. 则磁场的磁感强度为_(g取10m/s2)5.水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)现垂直于导轨搁一根质量为m，电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为且指向右斜上方，如图16所示，问：(1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？探究安培力第三课时答案【课堂检测】1.AD 2.ABD 3.D 4.向左【当堂训练】1.D 2.A 3.C 4.A【巩固拓展】1.B 2.C 3.BC 4.0.1T5.(1)mg(2)Bmin方向水平向右解析从b向a看侧视图如图所示(1)水平方向：FF安sin 竖直方向：FNF安cos mg又F安BILBL联立得：FNmg，F.(2)使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上则有F安mgBmin，根据左手定则判定磁场方向水平向右探究安培力第二课时答案【课堂检测】1.C 2.B 3 1T 向左 4. 解析导体棒受到的最大静摩擦力为FfFNmg0.50.210 N1 N绳对导体棒的拉力F拉Mg0.310 N3 N导体棒将要向左滑动时BImaxLFfF拉，Imax2 A由闭合电路欧姆定律Imax得Rmin2 导体棒将要向右滑动时FfBIminLF拉，Imin1 A由闭合电路欧姆定律Imin得Rmax5 滑动变阻器连入电路的阻值为2 R5 【当堂训练】1.D 2.C 3.A 4. 、0【巩固拓展】、1.A 2.D 3.C 4.BD 5.A6解析(1)金属棒静止在金属导轨上受力平衡，如图所示F安mgsin 30，代入数据得F安0.1 N.(2)由F安BIL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 答案：l 【课堂检测】1.D 2. ABCD 3. A 4. 0.1T；0.1Tl 【当堂训练】1.D 2.C 3.C 4.0.1T 0.1T 5.2T 2T 6.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：【巩固拓展】1.B 2.CD 3.B 4.ACD5：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.