内 容

难 点

2、安培力和洛伦兹力大小的计算。

教学难点：1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。

2、安培力和洛伦兹力方向的判断。

目 标

2、利用左手定则会判断安培力和洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。

3、掌握安培力和洛伦兹力的关系。

4、会进行安培力和洛伦兹力大小的计算。

针

对

性

授

课

 1、磁场：磁场和电场一样，也是一种_______；磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用是通过______相互作用的；磁体周围存在____；奥斯特实验表明，通电导线周围和磁体周围一样存在着________。

 2、磁现象的电本质：安培假说认为，在原子、分子等物质微粒内部存在着分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为一个微小的磁体；安培假说能解释软铁棒被磁化，磁体受高温或敲击而失去磁性等现象；分子电流实际上是由原子内部的电子绕核运动形成的；磁体的磁场和电流的磁场都是由电荷的_____形成的。

例1．安培的分子环流假设，可用来解释： 　 　　 （ ）

A．两通电导体间有相互作用的原因

B．通电线圈产生磁场的原因

C．永久磁铁产生磁场的原因

D．铁质类物体被磁化而具有磁性的原因

3、磁感线：磁感线是为了形象的描述磁场而由人们假想的；磁感线上各点的__方向与该点的磁感强度方向相同；磁感线的密疏能大致表示各处磁感强度的＿＿＿；磁感线都是＿＿曲线；在磁体外部，磁感线都是从N极出来，从S极进入，在磁体内部则＿＿＿；电流（包括直线电流，环形电流、通电螺线管）周围的磁感线方向与电流方向的关系，可由安培定则来判定。

4、磁感强度B：磁感强度B是矢量，国际单位制中，B的单位是T 

针对训练１、如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的左上方固定一直线，导线与磁场垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则……（ ） 

 、磁铁对桌面压力增大 、磁场对桌面压力减小

 、桌面对磁铁没有摩擦力 、桌面对磁铁摩擦力向右

针对训练2．如图为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图．其工作原理类似打点计时器。当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁铁，向下运动时，以下选项中正确的是（  ）

A．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极

B．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极

C．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极

D．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极

第二部分：安培力

考点1 ：左手定则

考点2 ：对公式F=BIL的理解

（1）B与L平行，F=___________；

（2）B与L垂直，F=___________；

（3）B与L成θ角，F=___________；

考点3：对L的理解

（1）L是有效长度；

（2）B并非一定为匀强磁场，但它应该是L所在处的磁感应强度。

【例1】如图所示，电流为I，ab=bc=L，折线所在平面与匀强磁感应强度B垂直：

（1）在图（1）左图中ab边受到的安培力为：_________ ，bc边受到的安培力为：_________.折线ABC受到的安培力为：_________

（2）在图（2）左图中，半圆环受到的安培力为：_________（半径为R）

（3）在图（3）右图中，折线受到的安培力为：_________

（4）如图（4）所示，闭合的三角形通电导线框受到的安培力为___________。

注意：L的有效长

考点4：通电导线或线圈在安培力作用下的平动与转动问题

结论分析法

①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；

②两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。

【例2】  两条导线相互垂直如图所示，但相隔一段小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由活动，当直流电流按图所示方向通入两条导线时，导线CD将（从纸外向纸内看）

A.顺时针方向转动，同时靠近导线A

B.逆时针方向转动，同时离开导线A

C.顺时针方向转动，同时离开导线A

D.逆时针方向转动，同时靠近导线A

【解析】  本题可用下面两种方法解答

（1）电流元受力分析法：把直线电流CD等效为CO、DO两段电流元，AB电流的磁感线分布如图所示，用左手定则判定可知导线CD将逆时针转动。

（2）特殊值分析法：将导线CD转过90°的特殊位置，两直线电流相互平行，方向相同相互吸引，可见CD将靠近AB，所以导线CD逆时针方向转动，同时要靠近导线AB。因此正确答案是D

【例3】   如图所示的弹性线圈AB，当给它通电时下面判断正确的是(   )

A.当电流从A向B通过时线圈长度增加，当电流反向时线圈长度减小。

B.当电流从B向A通过时线圈长度增加，当电流反向时线圈长度减小。

C.不管电流方向如何，线圈长度都不变。

D.不管电流方向如何，线圈长度都减小。

【解析】    本题可用下面两种方法解答。

（1）等效分析法：通电弹性线圈由许多环形电流组成，把环形电流等效成条形磁铁，

（2）推论分析法：把环形电流看成无数小段的直线电流组成，

考点5：通电导体在磁场中受安培力平衡与运动的问题

（1）平衡问题：求解这类问题的依据是物体的平衡条件，求解条件是做好受力分析画出受力图，一般是画平面受力图，若是空间受力要转成两个平面受力图去分析。

（2）运动问题：这类问题中，通电导体不可能作长时间运动，即高中阶段只会是讨论瞬时运动，因为长时间的运动将有电磁感应产生会使问题变得很复杂，故此类问题多属于冲击问题，应优先用动量定理处理。解决该类问题首先要对通电导线进行受力分析，注意安培力既垂直于电流又垂直于磁场的特点，然后根据受力情况确定运动情况，结合题设条件寻找相应物理规律，列方程求解。

【例4】 如图所示，通电直导线ab质量为m，长为L，水平地放置在倾角为α的光滑斜面上，通以图示方向的电流，电流强度为I，要求导线ab静止在斜面上。

（1）若磁场的方向竖直向上，则磁感应强度为多大？

（2）若要求磁感应强度最小，则磁感应强度如何？

考点6：通电导体在磁场中受安培力与动能定理的应用

【例5】如图所示，质量为60g的金属棒长为L1=20cm，棒两端与长为L2=30cm的细软金属线相连，吊在磁感应强度B=0.5T、竖直向上的匀强磁场中。当金属棒中通过稳恒电流I后，金属棒向纸外摆动，摆动过程中的最大偏角θ=60°（取g=10m/s2），求：

  （1）金属棒中电流大小和方向

（2）金属棒在摆动过程中动能的最大值

二．跟踪练习

1、条形磁铁竖直放置，闭合圆环水平放置，条形磁铁中

心穿过圆环中心，如图所示。若圆环为弹性环，其形状由Ⅰ

扩大变为Ⅱ，那么圆环内磁通量变化情况是（   ）

A、磁通量增大      B、磁通量减小

C、磁通量不变      D、条件不足，无法确定

2、如图所示，A、B、C为在同一平面内 三根平等的直导线，A、B固定并通有同方向、相同大小的恒定电流，C中通有与A、B相反方向的电流时，则C导线将                              （     ）

A、一直向A靠近

B、一直向B靠近

C、最终停在AB中线OO′位置上

D、在A与B位置之间往复运动

3、如图所示，有一三角形线圈ABC，通以逆时针方向的电流，现有一水平匀强磁场沿BC方向向右则线圈运动情况是               (    )

A、以底边BC为轴转动，A向纸面外

B、以中心G为轴，在纸面逆时针转动

C、以中线AM为轴，逆时针转动(俯视)

D、受合力为零，故不转动

4、倾角为θ的导电轨道间接有电源，轨道上静止放有一根金属杆ab，现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，如图所示，当磁感应强度B由零开始逐渐增加的过程中，ab杆受到靜摩擦力   （    ）

A、逐渐增大             

 B、逐渐减小

C、先增大后减小      

D、先减小后增大

5、载流导体L1、L2 处在同一平面内，L1 是固定的，L2 可绕垂直纸面的固定转轴O 转动，各自的电流方向如图所示，将会发生下列哪种情况？   (    )

A、因不受磁场力作用，故 L2 不动

B、因 L2 上、下两部分所受的磁场力对轴O的力矩相平衡，故L2不动

C、L2 绕轴O按顺时针方向转动

D、L2 绕轴O按逆时针方向转动

6、如下图所示，在匀强磁场的区域中有一光滑斜面体 ，在斜面上放了一根长，质量为的导线，当通以如图示方向的电流后，导线恰能保持静止，则磁 感应强度必须满足：                                      (    )

     A．，方向垂直纸面向外；

     B．，方向垂直纸面向里；

     C．，方向竖直向下；

     D．，方向水平向左。

7．如下图所示的天平可用来测定磁感应强度。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I(方向如图)时，在天平左、右两边加上质量各为m１、m２的砝码，天平平衡。当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡。由此可知(　　)

　 (A)磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m１-m２)g/NIl

　 (B)磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg/2NIl

　 (C)磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m１-m２)g/NIl

　 (D)磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg/2NIl

8、如右图所示，把两个完全一样的环形圈互相垂直地放置，它们的圆心重合于O点，当通过相同的电流时，这两个线圈在O处产生的磁感应强度大小与其中一个单独产生时的大小之比为             

9、如图所示，是一种测量磁感应强度的简易装置，虚线框内有垂直于纸面的匀强磁场，矩形线框的边长为L，当通以逆时针方向的恒定电流I时，弹簧秤的示数为T1(不计弹簧秤重力)；当线框中电流反向、大小不变时，弹簧秤示数为T2 (T2 >T1 )，则磁感应强度B的 小为            ，并在图中标出磁场方向。

10、轻直导线杆ab沿垂直轨道方向放在水平且平行的光滑轨道上，ab杆所在区域充满竖直向下的匀强磁场，如图所示，磁感应强度B=0.2T，轨道间距为10cm。当给ab杆施加一个大小为0.04N，方向水平向左的力时，ab杆恰好静止不动，已知电源内阻r =1Ω，电阻R=8Ω，ab杆电阻为8Ω，导轨电阻不计，求电源电动势。

第三部分：洛伦兹力

一.知识点

1、洛伦兹力

运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。

2、洛伦兹力的方向

左手定则：

负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反

【针对练习1】试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。

注意：

（1）以相同速度进入同一磁场的正负电荷受到的洛伦兹力方向相反

（2）洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面

洛伦兹力永远与速度方向垂直

【针对练习2】试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。

3、洛伦兹力的大小

(v垂直B）

F洛= 0 （V∥B）  

    θ为B和v之间的夹角

上式中各量的单位：为牛（N），q为库伦（C），v为米/秒（m/s），B为特斯拉（T）

4、洛伦兹力永不做功（F洛垂直v）

5.与安培力的关系：是洛伦兹力的宏观表现。

【针对练习】

1、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管,若不计重力,则（    ）

A．带电粒子速度大小改变

B．带电粒子速度方向改变

C．带电粒子速度大小不变

D．带电粒子速度方向不变

2、电子的速率v=3×106 m/s，垂直射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？

3、电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,则 (    )

A.磁场对电子的作用力始终不变.      B.磁场对电子的作用力始终不做功

C.电子的速度始终不变.              D.电子的动能始终不变

4、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将(    )

A．竖直向下沿直线射向地面            B．相对于预定地面向东偏转

C．相对于预定点稍向西偏转            D．相对于预定点稍向北偏转

5、带电粒子在匀强磁场中运动规律

(1)初速度的特点与运动规律

（1）    为静止状态

（2）     则粒子做匀速直线运动

（3）  ，则粒子做匀速圆周运动，其基本公式为：

向心力公式：

运动轨道半径公式：；

运动周期公式：（与R和v均无关）

动能公式：

【针对练习1】三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从下图长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°．则它们在磁场中运动的半径之比为___________，时间之比为____________。

【针对练习2】在以坐标原点O为圆心，半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速率v沿-x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出。

（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷；

（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？

【针对练习3】电子以1.6×106m/s速率垂直射入B=2.0×10-4T的匀强磁场中，已知电子的质量是9.0×10-31kg，电荷量为1.6×10-19C，求电子做圆周运动的轨道半径和周期。

【针对练习4】如右图所示圆形区域中有垂直圆面，磁感应强度为B的匀强磁场，在圆心位置有一β粒子放射源，沿圆面向各个方向释放最大速度为v的β粒子(质量为m,电量为e)，欲使β粒子约束在圆形磁场区内而不射出，则此圆形区域最小半径为       。

【针对练习5】带负电的小球用绝缘丝线悬挂于O点在匀强磁场中摆动，当小球每次通过最低点A时（  ）

    A、摆球受到的磁场力相同

    B、摆球的动能相同

    C、摆球的速度相同

     D、向右摆动通过A点时悬线的拉力大于向左摆动通过A点时悬线的拉力

【针对练习6】摆长为ι的单摆在匀强磁场中摆动，摆动平面与磁场方向垂直，如图10-14所示。摆动中摆线始终绷紧，若摆球带正电，电量为q，质量为m，磁感应强度为B，当球从最高处摆到最低处时，摆线上的拉力T多大？

第四部分：复合场

同时存在电场、磁场和重力场的区域，都叫做复合场。三种场力的特点:

（2）带电粒子在电场中一定受电场力，而只有运动的电荷才有可能受洛伦兹力作用

_________

签字

教研组长：      教学主任：       学生：       教务老师：       家长：

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