1、2磁场对通电导线的作用力1.知道什么是安培力知道匀强磁场中影响通电导线所受安培力大小和方向的因素2.理解磁感应强度B的定义式和物理意义知道磁感应强度的单位知道用磁感线的疏密程度可以形象地描绘磁感应强度的大小3.会用公式FBIL进行安培力的简单计算4.理解磁通量的概念 学生用书P15一、安培力磁场对通电导线的作用力1定义：磁场对通电导线的作用力称为安培力2公式：FBIL(导体垂直磁场放置)3方向：安培力的方向可用左手定则判定伸开左手，四指并拢，使拇指与其他四个手指垂直并处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，则左手拇指所指方向就是安培力的方向二、磁场的定量描述磁感
2、应强度1定义：一段通电直导线垂直放在磁场里所受的安培力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值，叫磁感应强度2公式：B3单位：特斯拉，符号为T4描述：磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向三、磁通量1定义：如果在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，其面积为S，我们把磁感应强度B与面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通2公式：BS注意：此公式只适用于B与S垂直的情况3单位：韦伯，简称韦，符号是Wb，1 Wb1 Tm2.安培力的大小和方向学生用书P151对安培力公式FBIL的理解(1)B对于放入磁场的通电导线来说是外磁场的磁感应强度(2)
3、L为导线有效长度(通电导线两端点的连线垂直于磁场方向的分量)(3)导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式FBIL仅适用于很短的通电导线(我们把这样的直线电流称为直线电流元)(4)当通电导线与磁场方向既不平行也不垂直时，FBILsin (其中为B和I的方向间的夹角)2对安培力方向的理解(1)不管通电导线与磁场方向是否垂直，安培力的方向总垂直于通电导线与磁场方向所决定的平面(在判断安培力的方向时，应先判断这个平面，然后再应用左手定则)(2)左手定则判断的是磁场对通电导线的安培力的方向，而不一定是通电导线的运动方向；通电导线是否要运动，要看它所受合力的具体情况而定在赤道上，地磁场可以看成沿
4、南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5105 T如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长20 m，载有从东向西的电流30 A，地磁场对这根导线的作用力有多大？方向如何？解析磁场沿南北方向，导线沿东西方向，即BL，所以FBIL51053020 N3102 N，由左手定则可判定导线所受安培力的方向竖直向下答案3102 N竖直向下1.一根通有电流I的直铜棒用悬线挂在如图所示的匀强磁场中，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()A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，并适当减弱磁场解析：选AC.由左
5、手定则可知，直铜棒受到竖直向上的安培力，大小FBIL，则欲使悬线中张力为零，可适当增强磁场或增大电流对磁感应强度的理解学生用书P161给磁感应强度下定义时，通电导线与磁场方向是垂直的，因此，在使用定义式B时必须要受到这个前提条件的限制2在公式B中，磁场必须垂直于放置的直导线若导线弯曲，必须是导体的有效长度；若磁场不垂直于放置的直导线，则B，其中为B和I之间的夹角3磁感应强度B的大小虽然可用F、I、L计算出来，但B只取决于磁场本身的性质，与是否放置通电导线、导线长度、通电电流、导线的放置位置方向均无关4磁感应强度是矢量，其方向是该点的磁场的方向，即该点磁感线的切线方向当空间同时存在几个不同强弱和
6、方向的磁场时，合磁场的磁感应强度等于各个磁场在同一处的磁感应强度的矢量和磁场中某处磁感应强度的大小，由定义式B可知()A随IL的乘积的增大而减小B随F的增大而增大C与F成正比，与IL成反比D与F及IL无关，由磁场自身确定解析磁场中某一点的磁场是由形成磁场的磁体或电流的强度与分布情况决定的，与放入其中的电流元无关，电流元所起的作用仅仅是对磁场进行探测，从而确定该磁场的磁感应强度，因此本题答案为D.解析D2.有关磁感应强度的方向，下列说法正确的是()AB的方向就是小磁针N极所指的方向BB的方向与磁场中小磁针N极的受力方向一致CB的方向就是通电导线的受力方向DB的方向就是该处磁场的方向解析：选BD.
7、磁场的方向就是磁感应强度的方向，规定为磁场中小磁针静止时N极所指的方向或小磁针N极的受力方向，它与通电导线所受力的方向是不一致的对磁通量的理解学生用书P161对公式BS的理解：公式中的B应是匀强磁场的磁感应强度，S是与磁场方向垂直的面积如果平面与磁场方向不垂直，应把面积S投影到与磁场方向垂直的方向上，求出投影面积S代入BS中计算2磁通量是对某一特定的“面”而言的，是“面”的特征量(不是磁场的特征量)，没有特定的面，就无磁通量3磁通量不是矢量，是标量，但有正负之分，其正负表示与规定的平面的正方向相同还是相反4磁通量有正负之分，如果以从某一面射入为正，则从另一面射出即为负，在计算磁通量变化时应特别
8、注意关于磁通量，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过某一平面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零D磁通量就是磁感应强度解析磁通量是标量，没有方向，故A选项错误；由BS知是由B和S两个因素决定的，故B选项错误；由BS知，当线圈平面与磁场平行时，S0，0，但磁感应强度B不为零，故C选项正确；磁通量和磁感应强度是两个不同的物理量，故D选项错误答案C随堂检测学生用书P171关于磁感应强度，下列说法中正确的是()A由B可知，B与F成正比，与IL成反比B由B可知，一小段通电导线在某处不受磁场力，则说明该处一定无磁场C通电导线在磁场中受力越大，说明
9、磁场越强D磁感应强度的方向就是小磁针北极受力的方向解析：选D.磁场中某点的磁感应强度B是客观存在的，与是否放通电导线及通电导线受力的大小无关，所以选项A、C均错当电流方向与磁场方向平行时，磁场对电流无作用力，但磁场却存在，所以选项B错磁感应强度的方向就是小磁针静止时N极的指向，而不是通电导线的受力方向2一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电流，方向如图中箭头所示当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是()解析：选D.当匀强磁场竖直向上和导线平行时，导线受到安培力为0，故A选项错误；当匀强磁场水平向右时，根
10、据左手定则可知导线受到安培力向里，故B选项错误；当匀强磁场垂直纸面向外时，根据左手定则可知导线受到安培力水平向右，故C选项错误，D选项正确3. 下列说法中，正确的是()A磁通量是描述磁场强弱的物理量B电场线与磁感线都是不封闭曲线C在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大D磁感应强度是描述磁场强弱的物理量解析：选D.磁通量BScos ，磁场强的地方，磁感应强度B一定大，但不一定大面积S大，也不一定大磁感线是封闭曲线，故A、B、C均不正确4如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通入的电流大小相等、方向垂直纸面向里，通电直
11、导线产生磁场的大小BkI/r，I为通电导线的电流大小，r为距通电导线的垂直距离，k为常量则通电导线R受到的磁场力的方向是()A垂直R，指向y轴负方向B垂直R，指向y轴正方向C垂直R，指向x轴负方向D垂直R，指向x轴正方向解析：选A.根据平行电流之间的相互作用，平行直导线电流方向相同时，导线间存在相互引力作用，根据对称性，P、Q分别与R之间的力大小相等，方向对称，再根据平行四边形定则，电流R受到的磁场力的方向，垂直R，指向y轴负方向，因此A选项正确5地球上某处地磁场的磁感应强度B在竖直方向上的分量为B00.54104 T，求通过在水平面上面积为2.0 m2线圈的磁通量.解析：由磁通量的定义得B0
12、S0.541042.0 Wb1.08104 Wb.答案：1.08104 Wb课时作业学生用书P72(单独成册)一、选择题1下列关于磁感应强度大小的说法，正确的是()A通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关解析：选D.磁场中某点磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线的受力及方向都无关，故选项A错误，选项D正确通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的取向有关，故选项B错误虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，
13、但当导线在各个位置的方向不同时，磁场力是不相同的(导线与磁场垂直时受磁场力最大，与磁场平行时受磁场力为0)，而选项C中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，所以选项C错误2关于通电直导线所受安培力F、磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系，下列说法正确的是()AF、B、I三者必定均保持垂直BF必定垂直于B、I，但B不一定垂直于ICB必定垂直于F、I，但F不一定垂直于IDI必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B解析：选B.由左手定则知力F垂直平面BI，但B和I不一定垂直，故选项B正确3关于磁通量的描述，下列说法正确的是()A位于磁场中的一个平面垂直磁场方向时，穿过该平面的磁通量最大B穿过平面的磁通
14、量最大时，该处的磁感应强度一定最大C如果穿过某平面的磁通量为零，则该处的磁感应强度一定为零D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是相等解析：选A.由磁通量BScos可知磁通量不但与B、S有关，还与平面与该平面沿垂直磁场方向的投影面之间的夹角有关0，B不一定为零，最大，B也不一定大故选项A正确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()A如果B2 T，F一定是1 NB如果F0，B也一定为零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：选C.当导线与磁场方向垂直放置时，FBIL，力
15、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两选项不正确，C选项正确；磁感应强度是磁场本身的性质，与受力F无关，B选项不正确5如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电直导线，则穿过线框的磁通量将()A逐渐增大B逐渐减小C保持不变 D不能确定解析：选B.通电直导线产生的磁场在纸面内的分布特点是磁感线垂直纸面，越靠近导线磁场越强，越远越弱，因此线框向右平移时，穿过线框的磁通量逐渐减小，故选项B正确6如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂
16、直纸面向里、B1 T的匀强磁场中，CO间距离为10 cm，当磁场力为0.2 N时， 闸刀开关会自动跳开则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为()A电流方向为CO B电流方向为OCC电流大小为1 A D电流大小为0.5 A解析：选B.闸刀开关要自动跳开，OC所受安培力的方向应水平向左，由左手定则可知，电流方向OC，A选项错误，B选项正确；由FBIL可得：I2 A，C、D选项均错误7如图所示，质量为m的通电细杆ab置于倾角为的两平行导轨上，导轨宽度为d，杆ab和导轨之间的动摩擦因数为，有电流时，ab恰好在导轨上静止，图中的四个侧视图标出了四种磁场的方向，其中杆ab和导轨之间的摩擦力可
17、能为零的是()解析：选AB.A中通电细杆受到竖直向上的安培力，细杆所受的摩擦力可能为零B中通电细杆受到水平向右的安培力，摩擦力可能为零C中通电细杆受到竖直向下的安培力，摩擦力不可能为零D中通电细杆受到水平向左的安培力，摩擦力不可能为零，故A、B正确8如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如图所示，当加上电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是()AF1F2 BF1F2C弹簧长度将变长 D弹簧长度将变短解析：选AD.根据左手定则判断导线所受安培力斜向右下方，由牛顿第三定律可知磁铁
18、受导线的作用力为斜向左上方. 磁铁在竖直方向与水平方向受力平衡，可得支持力变小，磁铁压缩弹簧，故A、D正确二、非选择题9一根导线长0.2 m，通有3 A的电流，垂直磁场放入磁场中某处受到的磁场力是6102 N，则该处的磁感应强度大小B为_T；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度大小为_T若把这根通电导线放入磁场中的另外一点，所受磁场力为12102 N，则该点磁感应强度大小为_T.解析：通电导线垂直放入磁场中，由定义式得B T0.1 T某点的磁感应强度由磁场本身决定，故B0.1 T当通电导线在某处所受磁场力一定，将其垂直放入时，对应的B最小Bmin T0.2 T，故B0.2 T.
19、答案：0.10.10.210如图所示，在一个范围足够大、磁感应强度B0.40 T的水平匀强磁场中，用绝缘细线将金属棒吊起使其呈水平静止状态，且使金属棒与磁场方向垂直已知金属棒长L0.20 m，质量m0.020 kg，取g10 m/s2. (1)若棒中通有I2.0 A的向左的电流，求此时金属棒受到的安培力F的大小；(2)改变通过金属棒的电流大小，若细线拉力恰好为零，求此时棒中通有电流的大小解析：(1)根据安培力公式FBIL可得：此时金属棒受到的安培力大小FBIL，代入数据解得F0.16 N(2)以通电金属棒为研究对象，要使悬线拉力恰好为零，根据平衡条件可得：FBILmg，解得Img/LB代入数据解得I2.5 A.答案：(1)0.16 N(2)2.5 A
