高中物理第一章电与磁第5节奥斯特实验的启示粤教版1-1
第五节奥斯特实验的启示
（一）教学目的
1．知道电流周围存在着磁场。
2．知道通电螺线管外部的磁场与条形磁铁相似。
3．会用安培定则判定相应磁体的磁极和通电螺线管的电流方向。
（二）教具
一根硬直导线，干电池2～4节，小磁针，铁屑，螺线管，开关，导线若干。
（三）教学过程
1．复习提问，引入新课
重做第二节课本上的图11�7的演示实验，提问：
当把小磁针放在条形磁体的周围时，观察到什么现象？其原因是什么？
（观察到小磁针发生偏转。
因为磁体周围存在着磁场，小磁针受到磁场的磁力作用而发生偏转。
）
进一步提问引入新课
小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗？也就是说，只有磁体周围存在着磁场吗？其他物质能不能产生磁场呢？这就是我们本节课要探索的内容。
2．进行新课
(1)演示奥斯特实验说明电流周围存在着磁场
演示实验：将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高，沿南北方向水平放置。
将小磁针平行地放在直导线的上方和下方，请同学们观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况。
提问：观察到什么现象？
（观察到通电时小磁针发生偏转，断电时小磁针又回到原来的位置。
）
进一步提问：通过这个现象可以得出什么结论呢？
师生讨论：通电后导体周围的小磁针发生偏转，说明通电后导体周围的空间对小磁针产生磁力的作用，由此我们可以得出：通电导线和磁体一样，周围也存在着磁场。
教师指出：以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的，此实验又叫做奥斯特实验。
这个实验表明，除了磁体周围存在着磁场外，电流的周围也存在着磁场，即电流的磁场，本节课我们就主要研究电流的磁场。
板书：第四节电流的磁场
一、奥斯特实验
1．实验表明：通电导线和磁体一样，周围存在着磁场。
提问：我们知道，磁场是有方向的，那么电流周围的磁场方向是怎样的呢？它与电流的方向有没有关系呢？
重做上面的实验，请同学们观察当电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向是否发生变化。
提问：同学们观察到什么现象？这说明什么？
（观察到当电流的方向变化时，小磁针N极偏转方向也发生变化，说明电流的磁场方向也发生变化。
）
板书：2．电流的磁场方向跟电流的方向有关。
当电流的方向变化时，磁场的方向也发生变化。
提问：奥斯特实验在我们现在看来是非常简单的，但在当时这一重大发现却轰动了科学界，这是为什么呢？
学生看书讨论后回答：
因为它揭示了电现象和磁现象不是各自孤立的，而是紧密联系的，从而说明表面上互不相关的自然现象之间是相互联系的，这一发现，有力推动了电磁学的研究和发展。
(2)研究通电螺线管周围的磁场
奥斯特实验用的是一根直导线，后来科学家们又把导线弯成各种形状，通电后研究电流的磁场，其中有一种在后来的生产实际中用途最大，那就是将导线弯成螺线管再通电。
那么，通电螺线管的磁场是什么样的呢？请同学们观察下面的实验：
演示实验：按课本图11�13那样在纸板上均匀地撒些铁屑，给螺线管通电，轻敲纸板，请同学们观察铁屑的分布情况，并与条形磁体周围的铁屑分布情况对比。
提问：同学们观察到什么现象？
学生回答后，教师板书：
二、通电螺线管的磁场
1．通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样。
提问：怎样判断通电螺线管两端的极性呢？它的极性与电流的方向有没有关系呢？
演示实验：将小磁针放在螺线管的两端，通电后，请同学们观察小磁针的N极指向，从而引导学生判别出通电螺线管的N、S极。
再改变电流的方向，观察小磁针的N极指向有没有变化，从而说明通电螺线管的极性与电流的方向有关。
引导学生讨论后，教师板书：
2．通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。
当电流的方向变化时，通电螺线管的磁性也发生改变。
提问：采用什么办法可以很简便地判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系呢？同学们看书、讨论，弄清安培定则的作用和判定方法。
板书：
三、安培定则
1．作用：可以判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系。
2．判定方法：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。
教师演示具体的判定方法。
练习：如附图所示的几个通电螺线管，用安培定则判定它们的两极。
可以引导学生分别按上图将导线在铅笔上绕成螺线管，先弄清螺线管中电流的指向，再用安培定则判定出两端的极性。
通过以上练习，强调：螺线管的绕制方向不同，螺线管中电流的方向也不同。
3．小结（略）
4.练习。
高中物理 第一章 电与磁 第5节 奥斯特实验的启示教案 粤教版选修11(1)
第五节奥斯特实验的启示（一）教学目的1．知道电流周围存在着磁场。
2．知道通电螺线管外部的磁场与条形磁铁相似。
3．会用安培定则判定相应磁体的磁极和通电螺线管的电流方向。
（二）教具一根硬直导线，干电池2～4节，小磁针，铁屑，螺线管，开关，导线若干。
（三）教学过程1．复习提问，引入新课重做第二节课本上的图11�7的演示实验，提问：当把小磁针放在条形磁体的周围时，观察到什么现象？其原因是什么？（观察到小磁针发生偏转。
因为磁体周围存在着磁场，小磁针受到磁场的磁力作用而发生偏转。
）进一步提问引入新课小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗？也就是说，只有磁体周围存在着磁场吗？其他物质能不能产生磁场呢？这就是我们本节课要探索的内容。
2．进行新课(1)演示奥斯特实验说明电流周围存在着磁场演示实验：将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高，沿南北方向水平放置。
将小磁针平行地放在直导线的上方和下方，请同学们观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况。
提问：观察到什么现象？（观察到通电时小磁针发生偏转，断电时小磁针又回到原来的位置。
）进一步提问：通过这个现象可以得出什么结论呢？师生讨论：通电后导体周围的小磁针发生偏转，说明通电后导体周围的空间对小磁针产生磁力的作用，由此我们可以得出：通电导线和磁体一样，周围也存在着磁场。
教师指出：以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的，此实验又叫做奥斯特实验。
这个实验表明，除了磁体周围存在着磁场外，电流的周围也存在着磁场，即电流的磁场，本节课我们就主要研究电流的磁场。
板书：第四节电流的磁场一、奥斯特实验1．实验表明：通电导线和磁体一样，周围存在着磁场。
提问：我们知道，磁场是有方向的，那么电流周围的磁场方向是怎样的呢？它与电流的方向有没有关系呢？重做上面的实验，请同学们观察当电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向是否发生变化。
提问：同学们观察到什么现象？这说明什么？（观察到当电流的方向变化时，小磁针N极偏转方向也发生变化，说明电流的磁场方向也发生变化。
高中物理第一章电与磁第五节奥斯特实验的启示课件粤教版选修
②实验结论：当垂直摆放在磁场中时，导线受磁场的 作用力跟导线的长度成_正__比___．
(3)保持电流的大小和导线的长度不变，改变磁铁的 强度．
观察到的现象：保持导线的长度和通过导线的电流不 变时，改用强度不同的磁铁(如由一根磁铁换两根)，导线 受磁场的作用力__跟__磁__铁__的___强__度__成__正___比．
A．平行纸面向右 C．垂直纸面向里
B．平行纸面向左 D．垂直纸面向外
分析：当导线中通过图示方向的电流时，产生磁场， 根据安培定则判断磁场的方向．小磁针处于磁场中，N 极 受力方向与磁场方向相同．根据磁场方向判断小磁针的转 动方向．
解析：当导线中通过图示方向的电流时，根据安培定 则判断可知，小磁针所在处磁场方向垂直纸面向外，
第一章 电与磁
第五节 奥斯特实验的启示
[学业考试要求] 1.知道电流在周围空间会产生磁 场.2.知道通电导体在磁场中会受到安培力作用.3.会确定 安培力的方向——左手定则.4.知道安培力大小与哪些因 素有关．
考点一 电流的磁场 1．奥斯特发现了_电___流__的__磁__效___应_，说明电流能够产 生磁场． 2．直线电流的磁场的磁感线分布：直线电流周围的 磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆 都在与导线垂直的平面内．如下图所示：
①观察到的现象：导线的摆角大小随着改变，电流大， 摆角大；电流小，摆角小．
②实验结论：垂直于磁场方向的通电导线，受到磁场 作用力(安培力)的大小跟导线中的电流的大小有__ (选填 “有”“无”)关．电流大，作用力_大_；电流小，作用力 _小_．
(2)保持电流的大小不变，改变置于磁场中的那段导 线的长度．
2018_2019学年高中物理第一章电与磁第五节奥斯特实验的启示课件粤教版选修1_1
解析：伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向 里穿过手心，则手心朝上．四指指向电流方向：向外，拇 指指向安培力方向：向左．根据左手定则判断可知 A 是 正确的，故 A 正确．伸开左手，拇指与手掌垂直且共面， 磁感线向外穿过手心，则手心朝左．四指指向电流方根据左手定则判断可知是错误的，故 B 错误．伸 开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向里穿过手心， 则手心朝外．四指指向电流方向：向左下方，拇指指向安 培力方向：右下方．根据左手定则判断可知是错误的，故 C 错误．伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向外 穿过手心，则手心朝里．四指指向电流方向：
第一章 电与磁
第五节 奥斯特实验的启示
[学业考试要求] 1.知道电流在周围空间会产生磁 场.2.知道通电导体在磁场中会受到安培力作用.3.会确定 安培力的方向——左手定则.4.知道安培力大小与哪些因 素有关．
考点一 电流的磁场 1．奥斯特发现了_电__流__的__磁__效__应___，说明电流能够产 生磁场． 2．直线电流形成的磁场的磁感线分布：如图所示， 直线电流周围的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同 心圆，离导线越近，磁场越强．
答案：C 点评：运用安培定则判断电流方向与磁场方向的关 系．小磁针 N 极受力方向与磁场方向相同．
[例❷] 如下图所示，在“研究影响通电导体棒所受 磁场力的因素”实验中，要使导体棒摆动幅度增大，以下 操作中可行的是( )
A．减少磁铁的数量 B．更换成磁性较弱的磁铁 C．改变导体棒中的电流方向 D．增大导体棒中的电流强度 分析：要使导体摆动的幅度增大，只要增大安培力即
①观察到的现象：导线的摆角大小随着改变，电流大， 摆角大；电流小，摆角小．
②实验结论：垂直于磁场方向的通电导线，受到磁场 作用力(安培力)的大小跟导线中的电流的大小有__ (选填 “有”“无”)关．电流大，作用力_大_；电流小，作用力 _小_．
高中物理第1章电与磁第5节奥斯特实验的启示学业测评5粤教版选修1-1(2021年整理)
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学业分层测评(五）(建议用时：45分钟)［学业达标］1.如图1。
5。
9所示,关于奥斯特实验的意义，下列说法中正确的是（)图1。
5。
9A．发现电流的热效应，从而揭示电流做功的本质B．指出磁场对电流的作用力，为后人进而发明电动机奠定基础C．发现电磁感应现象，为后人进而发明发电机奠定基础D．发现通电导体周围存在磁场,从而把磁现象和电现象联系起来【解析】奥斯特实验发现通电导体周围存在磁场，从而把磁现象和电现象联系起来。
【答案】D2．某同学做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，当通电后发现小磁针不动，稍微用手拨动一下小磁针，小磁针转动180°后静止不动．由此可知，通电直导线产生的磁场方向是（）【导学号：75392034】A．自东向西B．自南向北C．自西向东D．自北向南【解析】通电前小磁针指南北，通电后小磁针不动，说明通电直导线产生的磁场还在南北方向，稍微用手拨动一下小磁针,小磁针转动180°后静止不动，说明通电直导线产生的磁场与地磁场方向相反，故D正确。
【答案】D3．在做“奥斯特实验”时,下列操作中现象最明显的是( )A．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上B．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方C．导线沿南北方向放置在磁针的正上方D．导线沿东西方向放置在磁针的正上方【解析】导线南北放置时，其正下方的磁场恰好沿东西方向，磁针偏转比较明显．【答案】C4．摩擦产生静电，会给人们生活带来许多麻烦，甚至对人的生命构成危害．一些高大的建筑物都装有避雷针就是为了防止雷电的危害．假设在赤道上某处有一竖直的避雷针,当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力方向为（)【导学号：75392035】A．正南B．正东C．正西D．正北【解析】当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，在避雷针上端产生的感应电荷是负电荷，它会通过针尖逐渐放出，比较缓慢地中和云层所带的正电荷,即避雷针中电流向下．赤道上空的磁感线由南向北，据左手定则可判断地磁场对避雷针的作用力方向指向正东．【答案】B5．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( ）A．F、B、I三者必定均保持垂直B．F必定垂直于B、I,但B不一定垂直于IC．B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于ID．I必定垂直于F、B,但F不一定垂直于B【解析】由安培力的特点知B正确．【答案】B6．（多选）如图15。
§1-5奥斯特实验的启示_
安培力的方向——左手定则
左手定则： 磁感线垂直手心 四指指向电流方向பைடு நூலகம்拇指所指是安培力方向
下图是表示磁感应强度B、电流I和安培力F的相互
关系图，不正确的是：
[]
安培力的大小
小电流
大电流
现象说明：当通电导体棒处于磁场中的长度L一定时，电 流越大，偏转角越大，即所受安培力越大。
安培力的大小
长度L小
长度L大
现象说明：当通电导体电流一定时，导体处于磁场中的 长度L越长，偏转角越大，即所受安培力越大。
安培力的大小
安培力大小的有关规律：磁场越强，通电导体中 的电流越大，通电导体在磁场中的长度越长，通电 导体所受的安培力越大。
FB FI
FL
实验分析
实验一
实验二
实验条件：电流方向不变，改变是否放置磁铁
实验现象对比说明：通电导体处于磁场中才能运动
实验分析
实验二
实验三
实验条件：电流方向不变，改变磁铁的放置方向
实验现象对比说明：通电导体在磁场中的受力方向 和磁场的方向有关。
实验分析
实验二
实验四
实验条件：磁铁的放置方向不变，改变电流方向
实验现象对比说明：通电导体在磁场中的受力方向 和电流的方向有关。
磁感线 电场线
一个“雷人”的故事
古代的时候，有一位卖刀叉的老商人刚刚拿货回来，从 批发的地方到家里要走很远的路程，其中要爬过一座小山， 这天，天打起了雷，当他背着一大包刀叉爬到小山山顶， 突然间，发生了一件事情。。。
没错，老商人被雷劈了，幸运加奇迹的是，老商人并没 有死，昏迷的他醒过来后却发现了一件很神奇的事情，包 里面的有一些刀叉都变成了磁铁一样，能够把周围的其他 刀叉吸到一起？
高中物理 第1章 电与磁 第5节 奥斯特实验的启示课件 粤教版选修1-1
1．安培力的决定因素有两个：一个是放入磁场中的一段导体的 IL 的乘积， 另一个是磁场本身，即磁场的磁感应强度 B.
2．通过实验归纳得出，电流方向跟磁场垂直时，电流受到的安培力最大为 F＝BIL，平行放置时安培力为 0.
3．一般情况下，电流受到的安培力介于零和最大值之间．所以 F＝BIL 只 适用于电流与磁场方向垂直的情况．
由闭合电路欧姆定律有：I＝R＋E r 由安培力公式有：F＝BIL 由共点力平衡条件有：
Fsin θ＝f
FN＋Fcos θ＝mg 联立以上各式可解得：f＝EBLRs＋inr θ
FN＝mg－EBLRc＋osr
θ
.
【答案】 mg－EBLRc＋osr θ
EBLsin θ R＋r
4．下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是( ) 【导学号：75392032】 A．通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大 B．磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向 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
知
知
识
识
点
点
一
三
第五节 奥斯特实验的启示
学
知
业
识
分
点
层
二
测
评
学习目标 1.了解奥斯特发现电流磁效应的历程． 2．会判断安培力的方向．(重点、难 点) 3．知道影响安培力大小的因素．(难 点)
知识脉络
奥斯特的发现
[先填空] 1820 年丹麦科学家奥__斯__特__通过实验发现了电流的_磁__效__应_，说明电流能够产 生磁场．它使人们第一次认识到电__和磁__之间确实存在某种联系．
[再判断] 1．当通电直导线垂直于磁感应强度方向时，安培力的方向和磁感应强度方 向相同．(×) 2．已知磁场方向和电流方向，判定安培力的方向用左手；若已知磁场方向 和安培力的方向，判定电流的方向用右手．(×) 3．只要电流的方向不与磁场平行，电流就会受到安培力．(√)
2019高中物理第一章电与磁1.5奥斯特实验的启示课件粤教版选修1-1
答案:A
一
二
知识精要
典题例解
迁移应用
一
二
知识精要
典题例解
迁移应用
1.如图所示,两根非常靠近且互相垂直的长直导线,当通以如图所 示方向的电流时,电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域 内方向是一致且向里的 ( ) A.区域Ⅰ B.区域Ⅱ C.区域Ⅲ D.区域Ⅳ
解析:根据安培定则可得水平向左的直线电流产生的磁场在区域 Ⅰ和区域Ⅱ是垂直纸面向里的,竖直向上的直线电流产生的磁场在 区域Ⅰ和区域Ⅳ是向里的.所以都向里的只有区域Ⅰ,选项A正确.
案例探究
方法规律
(1)实验成功的关键:①导线要沿南北方向放置;②通电以前导线 在小磁针的上方或下方,且与小磁针平行放置. (2)实验现象说明了通电导线周围存在磁场,磁场对小磁针有作用 力.
目标பைடு நூலகம்航
预习导引
一
二
一、奥斯特的发现 1820年,丹麦科学家奥斯特通过实验发现了电流的磁效应,说明 电流能够产生磁场. 预习交流1 如图所示,小磁针为什么会发生偏转呢?
答案:电流在其周围的空间产生磁场,磁场对放在其中的小磁针有 力的作用,使小磁针发生偏转.
目标导航
预习导引
一
二
二、安培与安培力 法国物理学家安培对电流与磁场的相互作用进行了深入的研究. 他发现两根通电导体间存在着作用力.由于安培在电磁学上的贡献, 人们把磁场对通电导体的作用力称为安培力.通过深入研究,安培 得到两个结论:一是与安培力方向有关的规律,伸开左手,使拇指与 四指在垂直并跟四指在一个平面内,让磁感线垂直穿入手心,使四 指指向电流的方向,这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方 向.二是与安培力大小有关的规律,磁场越强,通电导体中电流越大, 通电导体在磁场中的有效长度越大,通电导体所受安培力越大.
粤教版高中物理选修1-1第1章电与磁第五节奥斯特实验的启示(2)
高中物理学习材料（马鸣风萧萧**整理制作）第一章电与磁五、奥斯特实验的启示一、选择题1、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，其中央正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流，（）A．磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用B．磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用C．磁铁对桌面的压力增大，个受桌面摩擦力的作用D．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用２、如图所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近：磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将（）A．转动同时靠近磁铁B．转动同时离开磁铁C．不转动，只靠近磁铁D．不转动，只离开磁铁３、通电矩形线圈平面垂直于匀强磁场的磁感线，则有（）A．线圈所受安培力的合力为零B．线圈所受安培力以任一边为轴的力矩为零C．线圈所受安培力以任一对角线为轴的力矩不为零D．线圈所受安培力必定使其四边有向外扩展形变的效果4、下列说法正确的是：A．奥斯特首先发现了电流的磁效应；B．安培发现了电流产生的磁场的方向的判定方法；C．安培首先提出了分子电子假说；D．安培首先提出了磁场对运动电荷有力作用。
5、一根通有电流I的直铜棒用软导线挂在如图所示匀强磁场中，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6、如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，不可以的是（）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7、带电为+q的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是（）A．只要速度大小相同，所受洛仑兹力就相同B．如果把+q改为-q，且速度反向大小不变，则洛仑兹力的大小，方向均不变C．洛仑兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D．粒子只受到洛仑兹力作用，其运动的动能、动量均不变8、关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是（）A．有磁必有电荷，有电荷必有磁B．一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用C．除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的D．根据安培的分子环流假说，在外界磁场作用下，物体内部分子电流取向大致相同时，物体就被磁化，两端形成磁极二、填空题9、安培力的方向由判定，方法是：伸开，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的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的的方向。
广东省佛山市三水区实验中学高中物理 第1章 电与磁 第五节 奥斯特实验的启示练习(1)粤教版选修1-1
第一章电和磁五、奥斯特实验的启示一、选择题1.一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行，能使磁针的S极转向纸内，如图所示，那么这束带电粒子可能是[ ]A．向右飞行的正离子束B．向左飞行的正离子束C．向右飞行的负离子束 D．问左飞行的负离子束2.通电矩形线圈平面垂直于匀强磁场的磁感线，则有 [ ]A．线圈所受安培力的合力为零B．线圈所受安培力以任一边为轴的力矩为零C．线圈所受安培力以任一对角线为轴的力矩不为零D．线圈所受安培力必定使其四边有向外扩展形变的效果3.如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，其中央正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流，[ ]A．磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用B．磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用C．磁铁对桌面的压力增大，个受桌面摩擦力的作用D．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用4. 在图中，标出磁场B的方向，通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是[ ]5. 如图所示, 在水平放置的光滑绝缘杆ab上, 挂有两个相同的金属环M和N．当两环均通以图示的相同方向的电流时，分析下列说法中，哪种说法正确[ ]A．两环静止不动 B．两环互相靠近C．两环互相远离 D．两环同时向左运动6. 关于安培力的方向，下列说法正确的是 [ ]A．安培力F的方向不总是垂直于由I与B所构成的平面\parB．安培力F的方向由I的方向和B的方向共同决定C．如果I和B其中一个量的方向变为原来方向的反方向；则安培力F的方向也变为原来方向的反方向D．若I和B两个量的方向都变为原来方向的反方向，则安培力F的方向不变7. 如图所示, 空间各处都有匀强磁场, 将一导线AO放在XOY面上通以电流I, 导线与OX夹角为45°．已知AO导线受的磁场力方向沿Z轴的负方向．若将此导线改放在OZ轴上，并通以沿ZO方向的电流，这时导线受的磁场力方向沿X轴正向，则磁场方向可能是[ ]A．沿X轴正方向 B．沿Y轴正方向C．沿Z轴正方向 D．与AO不垂直二、填空题8. 接触的磁体间的相互作用力，是通过____而发生的.发现电流磁效应的实验是由物理学家________完成的.9. 强磁场中有一段长为0.2m的直导线，它与磁场方向垂直，当通过3A的电流时，受到60×10-2N的磁场力，则磁场的磁感强度是______特；当导线长度缩短一半时，磁场的磁感强度是_____特；当通入的电流加倍时，磁场的磁感强度是______特．10. 如图，通电导线ab紧靠着竖直导轨恰能匀速下滑，已知ab和导轨间的摩擦系数为0.50，匀强磁场方向竖直向上，ab质量为0.010kg，则通过ab的电流方向为______，ab受的磁场力为__________(g取10m/s2)三、计算题11．如图所示，ab，cd为两根相距2m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，通以5A的电流时，棒沿导轨作匀速运动；当棒中电流增加到8A时，棒能获得2m/s2的加速度，求匀强磁场的磁感强度的大小；参考答案一、选择题1．BC 2．AB 3．A 4．C 5．B 6．BCD 7.BD二、填空题8. 磁场，奥斯特9.10. b→a；0.2N三、计算题11. 1.2T。
2021高中物理第1章电与磁第5节奥斯特实验的启示学案粤教版选修1_1
第五节奥斯特实验的启示学习目标知识脉络1.了解奥斯特发现电流磁效应的历程．2．会判断安培力的方向．(重点、难点)3．知道影响安培力大小的因素．(难点)[自主预习·探新知][知识梳理]一、奥斯特的发现1820年丹麦科学家奥斯特通过实验发现了电流的磁效应，说明电流能够产生磁场．它使人们第一次认识到电和磁之间确实存在某种联系．二、安培力的大小1．安培力的定义：磁场对通电导体的作用力称为安培力．2．实验说明，如图151所示，通电导体所受的安培力的大小与磁感应强度、电流大小以及磁场中垂直于磁场方向的导体长度有关．磁场越强，导体中电流强度越大，通电导体在磁场中垂直于磁场方向的长度越长，通电导体所受的安培力就越大．图151三、安培力的方向安培力的方向：用左手定那么来判断，伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向．[根底自测]1．思考判断(1)奥斯特的发现“翻开了黑暗领域的大门〞．(√)(2)电流的磁效应提醒了电和磁的联系．(√)(3)安培力的大小只跟磁感应强度、电流大小和导体长度有关．(×)(4)当电流与磁场平行时，电流不受安培力．(√)(5)当通电直导线垂直于磁感应强度的方向时，安培力的方向和磁感应强度方向一样．(×)(6)磁场方向和电流方向，判定安培力的方向用左手；假设磁场方向和安培力的方向，判定电流的方向用右手．(×)(7)只要电流的方向不与磁场平行，电流就会受到安培力．(√)[提示] (3)安培力的大小与磁场中垂直于磁场方向的导体长度有关．(5)安培力方向垂直于磁场方向．(6)磁场方向和安培力方向，判定电流方向用左手．2．关于磁场和磁感线，以下说法正确的选项是( )A．磁铁是磁场的唯一来源B．磁感线是从磁体的北极出发到南极终止C．自由转动的小磁针放在通电螺线管内部，其N极指向通电螺线管磁场的北极D．两磁感线空隙处不存在磁场C[由电流的磁效应可知电流也能产生磁场，A错误；由磁感线的特性可知B、D错误；由通电螺线管磁场的分布可知C正确．]3．以下关于磁感应强度大小的说法中正确的选项是( )A．通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大B．磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处一样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D[磁场中某点的磁感应强度方向和大小由磁场本身决定，磁感应强度的大小可由磁感线的疏密来反映，安培力的大小不仅与B、I、l有关，还与导体的放法有关．] 4．如图152所示，其中A、B图电流和其所受磁场力的方向，试判断图中的磁场方向．C、D图磁场和它对电流作用力的方向，试判断图中的电流方向．(我们用“×〞表示方向垂直纸面向里，用“·〞表示方向垂直纸面向外)【导学号：71082024】图152[解析] 根据左手定那么，导线在磁场中受力的方向既要与磁感线垂直，还要与导线中的电流方向垂直，即垂直于磁感线与电流所决定的平面．[答案] A图磁场方向垂直纸面向外；B图磁场方向在纸面内垂直F斜向下；C、D图电流方向均垂直于纸面向里．[合作探究·攻重难]安培定那么的应用1．直线电流的磁场安培定那么：用右手握住通电直导线，使伸直拇指的方向与电流的方向一致，那么四指弯曲的方向就是电流周围磁感线的环绕方向，如图153所示．图1532．环形电流的磁场安培定那么：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形载流导线中心轴线上磁感线的方向，如图154所示．图1543．通电螺线管的磁场安培定那么：用右手握住螺线管，让弯曲的四指的方向跟电流的方向一致，那么拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向．也就是说，拇指指向通电螺线管的北极．如图155所示．图155(多项选择)如图156所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，此时小磁针的S极向纸内偏转，这一束带电粒子可能是( )图156A．向右飞行的正离子束B．向左飞行的正离子束C．向右飞行的电子束D．向左飞行的电子束思路点拨：①粒子可能带正电，也可能带负电．②小磁针的S极向纸内偏转，说明该处磁场方向向外．BC[小磁针的S极向纸内偏转，说明此处磁场向外，根据安培定那么可知电流方向从b向a，选项B、C正确．]运动的带电粒子的电性、粒子运动方向、磁场方向可以相互判断，只要知道其中任两个量，利用安培定那么，可以判断第三个量.[针对训练]1．如图157所示，一枚小磁针放在半圆形导线环的环心O处，当导线中通以如下图方向的电流时，小磁针将如何偏转( )图157A．沿顺时针方向转动B．沿逆时针方向转动C．N极转向纸内，S极转向纸外D．N极转向纸外，S极转向纸内C[由安培定那么知，环形电流内部磁场方向垂直纸面向里，故N极转向纸里，C选项正确．]安培力的大小1．场本身，即磁场的磁感应强度B.2．通过实验归纳得出，电流方向跟磁场垂直时，电流受到的安培力最大，为F＝BIL，平行放置时安培力为0.3．一般情况下，电流受到的安培力介于零和最大值之间．所以F＝BIL只适用于电流与磁场方向垂直的情况．把长0.10 m的直导线全部放入匀强磁场中，保持导线和磁场方向垂直．磁场的磁感应强度的大小为5.0×10－3T，当导线中通过的电流为3.0 A时，该直导线受到的安培力的大小是( )A．3.0×10－3N B．2.5×10－3NC．2.0×10－3N D．1.5×10－3N思路点拨：导体与磁场垂直，直接利用公式F＝BIL计算．D[导线受到的安培力的大小F＝BIL＝5.0×10－3×3.0×0.10 N＝1.5×10－3N.]1I⊥B，此时安培力最大，F＝BIL.2I∥B，此时安培力最小，F＝0.[针对训练]2．(多项选择)质量为M的金属闭合矩形线框abcd，用细软的绝缘丝线悬挂起来，矩形线框abcd的下半局部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，线框中通有方向为abcda的电流，如图158所示．此时悬线上有拉力．为了使拉力等于零，可 ( )图158A．适当增大磁感应强度B．使磁场反向C．适当增大电流强度D．使电流反向AC[由左手定那么知，导线bc受向上的安培力F，对线框受力分析知，悬线拉力T＝Mg－F，要使拉力T等于零，应增大导线bc受到的安培力F.因安培力的大小随磁感应强度的大小、电流的大小与导体长度的增大而增大，故A、C正确，假设使磁场反向或使电流反向，那么bc受的磁场力向下，拉力不可能为零，故B、D均错．]安培力的方向安培力的方向既跟磁感应强度的方向垂直，又跟电流方向垂直．三个方向之间的关系可以用左手定那么来判定．1．由左手定那么可判定F ⊥I ，F ⊥B ，但B 与I 不一定垂直，即安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面．在判断时，首先确定磁场与电流所决定的平面，从而判断出安培力的方向．2．假设B 、I 方向，安培力的方向唯一确定；但假设B (或I )与安培力的方向，I (或B )的方向不唯一．3．注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系．安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行．如图159所示，两根等长的绝缘细线悬挂一水平金属细杆MN ，处在与其垂直的水平匀强磁场中．金属细杆的长度为1 m ，质量为8.9×10－3kg.当金属细杆中通以0.89 A 的电流时，两绝缘细线上的拉力均恰好为零．忽略与金属细杆连接细导线的影响．求：【导学号：71082025】图159(1)金属细杆所受安培力的方向；(2)金属细杆中电流的方向；(3)匀强磁场的磁感应强度大小．[解析] (1)安培力方向竖直向上．(2)电流方向从N 流向M 或向左．(3)依据F ＝BIL ①F ＝mg ②得到B ＝mg IL ＝0.1 T.[答案] (1)竖直向上 (2)从N 到M (3)0.1 T1安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，即安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面.2安培力的方向、磁场方向、电流方向这三个量，其中任意两个，能求第三个.[针对训练]3.如图1510所示，一通电直导线与匀强磁场方向垂直，导线所受安培力的方向是( )图1510A．向上B．向下C．垂直纸面向里D．垂直纸面向外C[由左手定那么知，选项C正确．][当堂达标·固双基]1．如图1511所示，关于奥斯特实验的意义，以下说法中正确的选项是( )图1511A．发现电流的热效应，从而提醒电流做功的本质B．指出磁场对电流的作用力，为后人进而创造电动机奠定根底C．发现电磁感应现象，为后人进而创造发电机奠定根底D．发现通电导体周围存在磁场，从而把磁现象和电现象联系起来D[奥斯特实验发现通电导体周围存在磁场，从而把磁现象和电现象联系起来．] 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．以下说法正确的选项是 ( )A．F、B、I三者必定均保持垂直B．F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于IC．B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于ID．I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于BB[由安培力的特点知B正确．]3．如图1512所示，把一水平导体棒置于竖直向下的匀强磁场中，棒中分别通有电流I和2I，那么棒所受安培力( )【导学号：71082026】图1512A．通有电流I时小B．通有电流2I时小C．一样大D．不能确定A[当棒中通有电流I时，棒所受的安培力F＝BIL；当棒中通有电流2I时，棒所受的安培力F′＝2BIL，选项A正确．]。