教科版選修3-1：第三章磁場(chǎng)學(xué)案3-資料下載頁(yè)
2024-12-08 22:42本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]，理解磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的表達(dá)式.1．磁通量：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一塊垂直磁感線方向的面積為S的平面，我們定義BS為通過(guò)這個(gè)面的磁通量．用公式表示Φ＝BS，磁通量的單位是韋伯，符號(hào)Wb，2．磁感應(yīng)強(qiáng)度B又叫磁通密度，B＝ΦS，單位為1T＝1Wb/m2.1．在教材第一章關(guān)于電場(chǎng)性質(zhì)的學(xué)習(xí)中我們是如何定義電場(chǎng)強(qiáng)度的？②當(dāng)θ＝0°，即B與I平行時(shí)，F(xiàn)＝0.當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)，彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L，等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度；1．在磁場(chǎng)中放一面積為S的線框，怎樣放置才能使穿過(guò)線框的磁感線條數(shù)最多？性質(zhì)決定的，與放不放通電導(dǎo)線無(wú)關(guān)．故選D.Φ3＝BS⊥＝BScos90°＝0；若規(guī)定初始位置磁通量為“正”，則框架轉(zhuǎn)過(guò)180°角時(shí)磁感線從。反面穿出，故末態(tài)磁通量為“負(fù)”，即Φ4＝－BS，所以ΔΦ＝|Φ4－Φ1|＝|(－BS)－BS|＝2BS.解析金屬棒ab中電流方向由b→a，它所受安培力方向水平向右，它還受豎直向下的重力，
【正文】 由于棒的重力恒定，懸線拉力的方向不變，由畫出的力的三角形可知，安培力的最小值為 Fmin＝ mgsin θ，即 IlBmin＝ mgsin θ，得 Bmin＝ mgIl sin θ，方向應(yīng)平行于懸線向上 ． 故選 D. 12． 水平 面上有電阻不計(jì)的 U 形導(dǎo)軌 NMPQ， 它們之間的寬度為 L， M 和 P 之間接入電動(dòng)勢(shì)為 E 的電源 (不計(jì)內(nèi)阻 )． 現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為 m、 電阻為 R 的金屬棒 ab， 并加一個(gè)范圍較大的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ， 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B， 方向與水平面夾角為 θ且指向右上方 ， 如圖 8 所示 ， 問(wèn) ： 圖 8 (1)當(dāng) ab 棒靜止時(shí) ， 受到的支持力和摩擦力各為多少 ？ (2)若 B 的大小和方向均能改變 ， 則要使 ab棒所受支持力為零 ， B 的大小至少為多少 ？ 此時(shí)B 的方向如何 ？ 答案 (1)mg－ BLEcos θR BLEsin θR (2)mgREL 方向水平向右 解析 從 b向 a看側(cè)視圖如圖所示 ． (1)水平方向： f＝ F 安 sin θ ① 豎直方向： N＋ F 安 cos θ＝ mg ② 又 F 安 ＝ BIL＝ BERL ③ 聯(lián)立 ①②③ 得： N＝ mg－ BLEcos θR ， f＝ BLEsin θR . (2)要使 ab棒受支持力為零，且讓磁場(chǎng)最小，可知安培力豎直向上，則 有 F 安 ′ ＝ mg Bmin＝ mgREL ，根據(jù)左手定則判定磁場(chǎng)方向水平向右 ． 13． 如圖 9 所示 ， 兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離 L＝ m， 金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ＝ 37176。， 在導(dǎo)軌所在平面內(nèi) ， 分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＝ T、 方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ． 金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì) E＝ V、 內(nèi)阻 r＝ Ω的直流電源 ． 現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m＝ kg的導(dǎo)體棒 ab放在金屬導(dǎo)軌上 ， 導(dǎo)體棒恰好靜止 ． 導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好 ， 導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻 R0＝ Ω， 金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì) ， g 取 10 m/s2.已知 sin 37176。＝ ， cos 37176。＝ ， 求 ： 圖 9 (1)導(dǎo)體棒受到的摩擦力大小和方向 ． (2)若磁場(chǎng)方向改為豎直向上 ， 其他條件不變 ， 導(dǎo)體棒仍靜止 ， 求此時(shí)導(dǎo)體棒所受的摩擦力大小 ． 答案 (1) N， 沿斜面向上 ． (2)0 N 解析 (1)由閉合電路歐姆定律得 I＝ ER0＋ r＝ A ab棒所受安培力 F＝ BIL＝ N，沿斜面向上 Gsin θ＝ N， f1＝ F－ Gsin θ＝ N，沿斜面向下 ． (2)若磁場(chǎng)方向改為豎直向上，安培力 F＝ N，水平向右 f2＝ Gsin θ－ Fcos θ＝ 0 N. 14． 如圖 10所示 ， PQ 和 MN為水平放置的平行金屬導(dǎo)軌 ， 間距為 L＝ m， 導(dǎo)體棒 ab 跨放在導(dǎo)軌上 ， 棒的質(zhì)量為 m＝ 20 g， 棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)輕滑輪與物體 c相連 ， 物體 c 的質(zhì)量M＝ 30 g． 在垂直導(dǎo)軌平面方向存在磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＝ T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ， 磁場(chǎng)方向豎直向上 ，重力加速度 g 取 10 m/s2. 圖 10 (1)若導(dǎo)軌是光滑的 ， 為了使物體 c 能保持靜止 ， 應(yīng)該在棒中通入多大的電流 ？ 電流的方向如何 ？ (2)若導(dǎo)軌是粗糙的 ， 且導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為導(dǎo)體棒 ab 重力的 倍 ， 若要保持物體 c 靜止不動(dòng) ， 求在棒中通入電流大小的范圍和電流的方向 ． 答案 (1) A 電流方向由 a 到 b (2)見解析 解析 (1)ab 棒在水平方向受到細(xì)繩的拉力和磁場(chǎng)的安培力而平衡，根據(jù)力的平衡， BIL＝Mg，得： I＝ MgBL＝ A 根據(jù)左手定則判斷，棒中的電流方向應(yīng)該由 a到 b. (2)若導(dǎo)軌粗糙，設(shè)棒和導(dǎo)軌 之間的最大靜摩擦力為 b到 a時(shí)，物體 c不可能靜止不動(dòng)，所以棒中的電流方向應(yīng)該由 a到 b. 若 BILMg，則靜摩擦力的方向與細(xì)繩的拉力方向相同，設(shè)此時(shí)電流為 I1，即有 BI1L－ Mg≤ f＝ ，解得 I1≤ mg＋ MgBL ＝ A 若 BILMg，則靜摩擦力的方向與細(xì)繩的拉力方向相反，設(shè)此時(shí)電流為 I2，即有 Mg－ BI2L≤ f＝ mg 解得 I2≥ Mg－ mgBL ＝ A 即 ab棒中的電流為 A≤ I≤ A
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