1、122 安培力与磁感应强度23 改写通信史的发明电报和电话1(3 分)关于磁感线的说法，下列正确的是( )A磁感线从磁体 N 极出发，终止于 S 极B磁感线可表示磁场的强弱和方向C磁感线就是磁场中碎铁屑排列成的曲线D沿磁感线方向，磁场逐渐减弱【解析】 在磁体的外部磁感线是从 N 极出发，从 S 极进入，在内部是从 S 极到 N 极，磁感线是闭合曲线，是为了形象地描述磁场而引入的假想曲线，其疏密表示磁场的强弱，所以 B 选项正确【答案】 B2(3 分)关于磁场下列说法正确的是( )A电流周围存在磁场B在磁场中无磁感线区域不存在磁场C任何物体周围都存在磁场D磁体的内部没有磁场【解析】 由奥斯特实验
2、可知 A 正确；磁场分布于磁体和电流周围的整个空间，所以B 错误；只有磁体和电流的周围才存在磁场，因此 C 是错误的；磁体的外部、内部同样存在磁场，所以 D 错误故选 A.【答案】 A3(4 分)如图 221 所示，环形导线的 A、B 处另用导线与直导线 ab 相连，(1)图中标出了环形电流磁场的方向，则 C 和 D 接电源正极的是_；(2)放在 ab 下方的小磁针的_极转向纸外图 221【解析】 环形导线部分已知磁场方向，由安培定则可知环形导线中的电流方向为顺时针，因此 C 端接电源正极由环形电流方向可知直导线 ab 中电流方向为 ba，由安培定则可知，ab 下方小磁针处磁场方向垂直纸面向外
3、， N 极受力向外，因此 N 极转向纸外【答案】 (1)C (2) N2课标导思1.知道什么是安培力，理解左手定则，会判断安培力的方向(重点)2.知道影响安培力大小的因素.3.知道磁感应强度的定义及方向，会用磁感应强度描述磁场(难点)4.知道磁感线的疏密与磁感应强度的关系，知道什么是匀强磁场(重点)5.理解磁通量及其定义，掌握公式 BS.6.了解电报和电话的发明历程及意义.一、什么叫安培力1电流间的作用：两根直导线之间的相互作用，是通过磁场发生的，即2安培力：磁场对电流的作用力通常叫做安培力二、安培力的方向1方向特点：安培力的方向既跟磁场垂直，又跟电流方向垂直，它们三者之间的关系用左手定则判断
4、2左手定则：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，让磁感线垂直穿过手心，并使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三、安培力的大小实验表明：安培力的大小跟磁场强弱、电流大小和导线长度有关当导线垂直磁场方向放置时，磁场越强，电流越大，在磁场中的导线越长，安培力越大四、磁感应强度1磁感应强度(1)定义：描述磁场强弱和方向的物理量叫做磁感应强度，用 B 表示(2)大小：用垂直磁场放置的一小段通电导线所受的安培力来定义磁感应强度(3)定义式：B .FIL(4)单位：特斯拉( T)，1 T1 N/Am.(5)方向：磁感应强度的方向就是磁场的方向
5、，也就是某处小磁针 N 极的受力方向2磁感线与磁感应强度(1)磁感线较密的地方，表示磁感应强度大；磁感线较疏的地方表示磁感应强度小(2)磁感线各处的切线方向就是该处磁感应强度的方向3匀强磁场3匀强磁场磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场叫匀强磁场，匀强磁场的磁感线可以用等间距分布的平行直线表示五、磁通量1定义：在匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的面我们把磁感应强度 B 与面积 S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通，用符号 表示2表达式： BS.3单位：韦伯简称韦，符号 Wb,1 Wb1 Tm2.4意义：表示穿过磁场中某个平面(或曲面)磁感线的多少在利用磁场的各种设备中，匀强磁场占据着关键位
6、置，你知道哪些磁场可近似看作匀强磁场吗？提示：在通电螺线管内部或者两块靠近的异名磁极之间的磁场，其磁感线近似为平行线，可近似看作匀强磁场六、改写通信史的发明1电流磁效应的应用：制成电磁铁，它不仅在电磁起重机和自动控制的电磁继电器中得到应用，并且在电报机和电话中也起着很大的作用2电报发明之旅(1)1753 年，英国的摩尔逊设计了静电电报机.19 世纪后，英国戴维等人研制了电磁式电报机英国的库克和惠斯通制成了五针式电报机(2)美国的莫尔斯发明了莫尔斯电码，实现了瞬时通讯3电话的诞生(1)1875 年 6 月 2 日，第一部电话机在美国波士顿诞生，它的发明人是贝尔(2)爱迪生发明了炭精话筒，彻底改进
7、了电话的传声功能一、安培力的大小的理解1安培力的大小除了与磁感应强度 B 通电导线的长度 l，电流 I 三个因素有关以外，还与导线的放置方向有关2当导线与磁感应强度垂直时安培力最大，平行时不受安培力3当导线与磁感应强度垂直时我们定义 B ，此公式变形后可得 FBIL，计算安培FIL力的表达式4【特别提醒】 磁感应强度虽然是通过通电导线在磁场中受力定义的，但磁场的强弱方向与通电导线无关.无论在磁场中是否放入通电导线或放入通电导线长短，电流大小，磁感应强度均不受影响.二、磁感应强度与电场强度的比较电场强度(E) 磁感应强度(B)定义式 E Fq B FIl物理意义描述电场的强弱和方向 描述磁场的强
8、弱和方向定义的依据1.电场对电荷 q 有作用力 F2.对电场中的任一点 Fq， 恒Fq量3.对于不同点一般来说恒量的值不同1.磁场对通电导线 Il 有作用力 F2.磁场力 F 的大小与磁场强弱和放置情况有关，只考虑电流方向垂直磁场方向的情况 FIl， 恒量FIl3.对于不同点一般来说恒量的值不同方向电场线的方向与正(负)电荷受力方向相同(反)磁场方向与电流受力方向一定垂直大小E 在数值上等于电场对单位电荷作用力的大小B 在数值上等于垂直于磁场方向长 1 m，电流为 1 A 的导线所受磁场力的大小单位 1 N/C1 V/m 1 T1 N/Am【深化探究】 如果通电导线在磁场中不受力，是否说明此处
9、磁感应强度为 0？提示：如果导线中电流方向与磁场方向平行，则导线不受力，并不能说明此处无磁场，也就是此处磁感应强度并不为 0.三、对磁通量的理解磁通量指穿过某一面积的磁感线条数，在匀强磁场中，穿过与磁场方向垂直、面积为S 的平面的磁通量 BS，若磁感线与平面不垂直时，如图 222 所示，我们采用投影的方法，将平面向垂直于磁场的方向上投影，就可得到磁通量的一般的计算公式 BSBS cos .图 222图中的 S为面积为 S 的平面在垂直于磁感线方向上的投影面积 为平面与该平面5沿垂直磁场方向的投影面之间的夹角磁通量是标量，只有大小，没有方向，但有正负其正负仅表示磁感线的贯穿方向，一般来说，如果规
10、定磁感线从线圈的正面穿过时，磁通量为正，那么磁感线从线圈反面穿过时磁通量就为负磁感线从不同方向穿过同一面积时，磁通量是它们的代数和，即相互抵消后剩余的磁感线条数【特别提醒】 1.公式 BS 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，因此可以理解为 BS .2.磁通量为标量，算“纯收入”.一、对安培力的认识下列说法正确的是( )A如果通电导线在某处不受安培力，则该处一定不存在磁场B即使通电导线在某处不受安培力作用，该处也可能存在磁场C通电导线在磁场中受安培力大的位置磁场一定强D磁场越强的位置，通电导线受到的安培力越大【导析】 由于通电导线在磁场中所受安培力的大小除与磁感应强
11、度、电流大小有关外，还与放置情况有关，由此可加以分析判断【解析】 当通电导线平行磁场放置时，不受安培力的作用，故 B 正确， A 错误安培力的大小与通电导线的长度、电流的大小、磁场的强弱，以及电流与磁场间的方向有关系，如果平行磁场放置，磁场再强也不受安培力，故 C、 D 均错误故选 B.【答案】 B影响安培力的因素处理安培力大小，磁感应强度大小的有关问题时，要切记安培力的大小不仅与磁感应强度大小，导线中电流大小，导线长度有关，还与导线在磁场中放置的位置有关1(多选)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( )6【解析】 由左手定则不难判定 A、 B、 C 均正确，
12、D 选项中导线所受安培力方向应向左故答案为 D.【答案】 D二、安培力的计算电磁炮是利用磁场对电流的作用力，把电能转变成机械能，使炮弹发射出去的如图 223 所示，把两根长为 s，互相平行的铜制轨道放在磁场中，轨道之间放有质量为 m 的炮弹，炮弹架在长为 l、质量为 M 的金属杆上，当有大的电流 I1通过轨道和炮弹时，炮弹与金属架在磁场力的作用下，获得速度 v1时刻的加速度为 a，当有大的电流 I2通过轨道和炮弹时，炮弹最终以最大速度 v2脱离金属架并离开轨道，设炮弹运动过程中受到的阻力与速度的平方成正比，求垂直于轨道平面的磁感应强度多大？图 223【导析】 “炮弹运动过程中受到的阻力与速度的
13、平方成正比”可以求得阻力与速度的关系， “炮弹最终以最大速度 v2脱离金属架”“炮弹最后做匀速直线运动，受力平衡” 【解析】 设阻力 fkv 2，炮弹与金属架在安培力和阻力合力作用下加速，根据牛顿第二定律，获得 v1速度时，BI1lkv (Mm)a 21当炮弹速度最大时，有 BI2lkv 2解得垂直轨道的磁感应强度为 B . M m av2l I1v2I2v21【答案】 M m av2l I1v2I2v21安培力大小的分析处理此类问题时的思路和力学问题完全相同，只是在受力分析中增加了安培力的分析2一金属棒长 L0.5 m，质量 m0.01 kg，用细线悬在 B0.4 T 的匀强磁场中，如图 2
14、24 所示，欲使悬线的张力为零，试问金属导体棒中电流的大小与方向？(g 取 10 m/s2). 【导学号：17592026】7图 224【解析】 欲使悬线的张力为零，则必须使金属导体棒所受的安培力的方向竖直向上，且大小等于棒的重力，根据左手定则可以判定，棒中的电流方向为 ab.由 BILmg得 I A0.5 AmgBL 0.01100.40.5【答案】 0.5 A 方向为 ab三、对磁通量的理解如图 225 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
15、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大小为_图 225【导析】 (1)磁通量的大小等于磁感应强度 B 与线圈在垂直于磁场方向上投影面积的乘积(2)计算磁通量变化时要注意磁通量的正、负【解析】 在题图所示位置时，磁感线与框架平面垂直， 1BS.当框架绕 OO轴转过 60时，如图所示， 2BS BS cos 60 BS.转过 90时，框架由与磁感线垂直变12为平行， 30.框架转过 180时，磁感线仍然垂直穿过框架，只不过穿过的方向变了，因而 1BS， 4BS， | 4 1|2BS.【答案】 BS BS 0 2BS1281 投影法与分解法是计算磁通量的两种重要
16、方法，实际计算时可任选一种；2 穿过线圈的磁通量与线圈匝数无关；3 要特别注意 角的含义，不能死套公式，以免出错；4 由 t 0计算时，要注意 t和 0的正负.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】 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【答案】 D1关于磁感应强度，下列说法中正确的是( )A由 B 可知，B
17、 与 F 成正比，与 Il 成反比FIlB由 B 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FIlC通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强D磁感应强度的方向就是静止的小磁针北极指向【解析】 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【答案】 D2下列说法正确的是( )A莫尔斯发明了五针式电报机B贝尔发明的电话采用炭精话筒，传出的声音清晰、有力，而且通话距离达到数百
18、公里9C放置在磁场中 1 m 长的通电导线，通过 1 A 的电流，受到的磁场力为 1 N，则该处的磁感应强度就是 1 TD磁场中某处的磁感应强度 B 的方向跟电流在该处受到磁场力 F 的方向垂直【解析】 英国的库克和惠斯通制成的五针式电报机，贝尔发明的电话传播距离声音质量不好，爱迪生进行了改进，采用了炭精话筒，声音清晰且传播距离达数百公里，故A、 B 错误B 与 I 垂直时才有 B ，故 C 错误，只有 D 正确FIL【答案】 D3如图 226 所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线 MN，电流 I 方向从 M 到 N，绳子的拉力均为 F.为使 F0，可能达到要求的方法是( )【导学
19、号：17592027】图 226A加水平向右的磁场B加水平向左的磁场C加垂直纸面向里的磁场D加垂直纸面向外的磁场【解析】 由于绳子的拉力为零，所以直导线所受的安培力向上，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，故 C 正确【答案】 C4(多选)磁感线是用来形象地描述磁场的曲线，下图分别描述的是条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线、环形电流的磁感线分布，其中正确的是( )【解析】 磁体的磁场磁感线的方向是：在磁体外部从 N 极指向 S 极，在磁体内部从S 极指向 N 极，故 A， B 图均对电流的磁场磁感线的分布可用安培定则判断， C 错 D 对【答案】 ABD5(多选)下列关于磁感线的描述正确的是( )10A沿磁感线方向磁场越来越强B磁感线是自由小磁针在磁场力作用下运动的轨迹C磁感线不是磁场中实际存在的线D磁感线的疏密反映磁场的强弱【解析】 磁感线是为了形象描述磁场所引入的假想线，实际上并不存在磁感线的疏密表示磁场的强弱【答案】 CD6面积为 2.0102 m2的矩形线圈放在磁感应强度为 5.0104 T 的匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向垂直时，求穿过线圈的磁通量【解析】 由磁通量的定义知： BS5.010 4 2.0102 Wb1.010 5 Wb.【答案】 1.010 5 Wb
