高三化学一轮复习《碳酸钠与碳酸氢钠》学案.docx

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1、高三化学一轮复习碳酸钠与碳酸氢钠学案高二化学教案：碳酸钠和碳酸氢钠溶解性差异教学设计 一、运用教材 苏教版化学1专题2第2单元其次节碳酸钠的性质与应用 二、试验器材 仪器：离心机、离心试管、锥形瓶、滴定管、滴定管夹、托盘天平、药匙、量筒、胶头滴管 试剂：固体碳酸钠、固体碳酸氢钠、蒸馏水 三、试验创新要点/改进要点 （1）试验内容上的创新：增加碳酸钠和碳酸氢钠溶解性差异的试验探究。苏教版的教材上无溶解性差异的试验探究，只在书本P52出现的表格中有水溶性的比较，显示两者都易溶，相同温度下，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3。 （2）试验方法上的创新：溶解性差异的比较有两种思路，其一是在等量的溶剂

2、中能溶解溶质的质量，其二是等质量的溶质完全溶解所须要溶剂的体积，从不同角度作比较，从定性到半定量的探究。 四、试验原理 等质量（2.0g）的碳酸钠和碳酸氢钠，加入（4mL）水，溶解、振荡、沉降，比较剩余固体量的相对多少，推断溶解量的相对多少，从而得出两种物质溶解性差异； 等质量（1.5g）的碳酸钠和碳酸氢钠完全溶解所要消耗水的体积，通过比较水的体积，得出两种物质溶解性差异，并依据消耗的水量计算溶解度。 五、试验教学目标 宏观辨识与微观探析：物质的溶解过程本质上是构成物质的微粒匀称、稳定地分散在水分子中，并与水分子结合的过程，从微粒角度解析宏观改变。 改变观念与平衡思想：物质的溶解和离子的结合（

3、结晶析出）是一个动态的平衡过程。 证据推理与模型认知：由试验现象推得结论，构建限制变量思想（单因子变量）与实践探讨物质性质的模型。 科学探究与创新意识：通过对物质的溶解性差异问题的探究，使学生体验科学探究的过程，学习科学探究的方法及对试验条件的限制，培育学生的科学探究实力、创新实力。 科学精神与社会责任：通过试验，促学生相识到社会实践的科学原理本质，建立解决问题严谨的、实事求是的科学看法和精神。 六、试验教学内容 将“碳酸钠和碳酸氢钠溶解性差异”的探究过程设计为与学生一同探究的试验课，使学生体会科学探讨过程，驾驭基本探讨方法，促进核心素养的形成。 （1）相同温度下，比较相同体积的水所能溶解的固

4、体的质量。 （2）相同温度下，比较相同质量的固体完全溶解所须要的水的体积。 七、试验教学过程： 环节一：实际问题，引发思索。 往充溢二氧化碳的矿泉水瓶中加入饱和碳酸钠溶液，振荡、静置后，会析出固体碳酸氢钠（因Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3），有三方面的缘由：反应后溶剂水的质量削减，生成的碳酸氢钠溶质质量增加，碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小。像这种在多种因素共同影响下，我们能否通过这个试验得到碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小的结论？ 图1 环节二：试验方案设计 问题：设计怎样的试验来探讨碳酸钠和碳酸氢钠的溶解性差异？ 思索1：影响固体物质溶解性的因素有哪些？ 溶质、溶剂、温度。 思索2：多变量影

5、响试验结果时，怎样设计能较好地进行探讨？ 限制变量法。 共同探讨试验方案。 相同温度下，比较相同体积的水所能溶解的固体的质量。 相同温度下，比较相同质量的固体完全溶解所须要的水的体积。 环节三：试验操作（学生分组试验） 试验一、相同温度下，比较相同体积的水所能溶解的固体的质量。 第一步：用托盘天平分别称取2.0g的碳酸钠和碳酸氢钠，于离心试管中。 其次步：同时加入4mL水，溶解、振荡。 第三步：将离心试管置于离心机中，打开开关，3分钟后取出离心试管，比较剩余固体量的相对多少，推断溶解量的相对多少。 试验二、相同温度下，比较相同质量的固体完全溶解所须要的水的体积。 第一步：用托盘天平分别称取1.

6、5g的碳酸钠和碳酸氢钠，于锥形瓶中。 其次步：用滴定管往锥形瓶中滴加蒸馏水，振荡。 第三步：滴加至固体完全溶解，记录所用蒸馏水的体积。 环节四：数据分析，得出结论 从相同质量的溶剂所能溶解的固体质量来分析，碳酸钠的溶解性大于碳酸氢钠。 相同质量的溶质完全溶解所消耗的水的体积来分析，碳酸钠的溶解性大于碳酸氢钠。并依据消耗的水量计算溶解度。与资料上20OC时的溶解度作对比。 图2 环节五：回来问题，联系生产生活实际。 在Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3反应中，一是溶剂水削减，二是溶质NaHCO3质量增加，三是NaHCO3溶解度相对更小，上述三个缘由都有利于碳酸氢钠的析出。侯氏制碱原理中

7、析出碳酸氢钠，而不是碳酸钠的缘由就是因为同温下，碳酸氢钠溶解度更小。 结束：实证探讨中要留意方案的严密性。上述试验是基于两种物质溶解速率都比较快的模型下设计的比较粗略的试验方案。从定性到半定量还可以进行定量的探讨。这样的试验探讨真实地解决了我们想当然的问题，正是化学学科的本质所在。 八、试验效果评价 1.试验设计原理。在苏教版化学1教材中对碳酸钠与碳酸氢钠溶解度差异的比较，有的课堂试验呈现是取等质量固体加等量的水，比较溶解状况；有的是借助于往饱和碳酸钠溶液中通入二氧化碳时会析出碳酸氢钠。这个反应有这三方面的缘由来分析碳酸氢钠的析出：反应后溶剂水的质量削减，生成的碳酸氢钠溶质质量增加，碳酸氢钠溶

8、解度比碳酸钠小，那么既然有三个因素引起碳酸氢钠的析出，是否能通过这个试验说明碳酸氢钠溶解度更小？教材突出比较了两者的性质，所以溶解性的差异又会被提及，所以设置这样的试验探究背景有利于学生更加形象清楚的相识到碳酸钠比碳酸氢钠更易溶于水，甚至对他们的溶解度也有所相识。通过比较碳酸钠与碳酸氢钠的溶解性差异，为今后相识碳酸盐与碳酸氢盐之间的溶解性差异关系奠定肯定的基础，增加了感性的相识，并为“侯氏制碱”原理的理解奠定基础。 2.科学学问的本质。碳酸钠与碳酸氢钠性质在水溶性方面的差异性与微观溶解过程中引起的焓变、熵变以及分子内氢键有关，也体现了物质的宏观性质取决于其微观结构的特点。碳酸（氢）盐溶解性不仅

9、和氢键有关，也和离子键的强度有关，离子键越强越难溶解。对于CaCO3和Ca(HCO3)2等物质，其阳离子价态较高，正电场强，和CO3 2-的吸引力较大，而和HCO3-的吸引力较小，此时离子键强度起主导作用，酸式盐的溶解性好于正盐。而碱金属只有一个单位正电荷，此时氢键的作用就显现出来，使溶解性逆转。而对于许多过渡金属元素，其电子构型（主要是d电子的影响）造成极化实力增加，和CO32-的键有较多共价成分，而难以溶解。 3.探究试验设计模型构建。在问题背景的引导下，学生体验了科学的探究过程，相识了探究性试验的一般过程，也感受到化学思维的严密性与辩证性。通过探究相同体积的水所能溶解的固体的量和溶解相同

10、质量的固体所需水的体积，初步建立了这种辩证思维的模型，有利于以后解决类似的问题。 4.实践与理论相结合。探究碳酸钠与碳酸氢钠溶解性差异试验过程，用实践实证理论，用理论指导实践，科学原理获得须要实践与理论相结合。定性结论获得真实体验，限制变量比较方案设计，实践探讨导向科学原理。 钠、镁及其化合物碳酸钠的性质与应用其次单元第2课时碳酸钠的性质与应用一、学习目标1驾驭碳酸钠和碳酸氢钠的性质。2运用对比试验方法比较碳酸钠和碳酸氢钠的性质。3了解碳酸钠和碳酸氢钠在生产、生活中用途。二、教学重点及难点重点：碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质。难点：碳酸钠和碳酸氢钠在化学性质上的差异。三、设计思路由药片溶于水产生气

11、泡的现象引入钠的碳酸盐，在比较了碳酸钠与碳酸氢钠物理性质的基础上，通过类比碳酸钠与碳酸钙的方法学习碳酸钠的化学性质，进而通过对比试验探究碳酸钠与碳酸氢钠化学性质的异同，利用两者的性质介绍其在生产、生活中的用途，并说明药片溶于水产生气泡的缘由。四、教学过程情景导入用维生素C泡腾片溶于水，药片快速溶解并产生大量气泡的试验现象，引起学生探究碳酸氢钠性质的爱好。将主题引导到钠的碳酸盐性质的探讨。（注：维生素C泡腾片中含有碳酸氢钠和酒石酸氢钾。）板书Na2CO3，俗名：纯碱。NaHCO3，俗名：小苏打。活动与探究1取适量的碳酸钠和碳酸氢钠的样品于小烧杯中，进行溶解性试验。一、碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质N

12、a2CO3：白色固体，可溶于水。NaHCO3：白色固体，可溶于水。过渡碳酸钠、碳酸氢钠与碳酸钙、碳酸氢钙同为碳酸盐，它们在化学性质上是否会有相像之处呢？现在以碳酸钠为例，进行探讨。活动与探究2在两支试管中分别取23mL澄清的石灰水和氯化钙溶液，再分别向上述两支试管中滴加碳酸钠溶液，振荡，视察试验现象。学生在试验中训练试验的设计、操作、视察和分析实力。总结出碳酸钠的主要化学性质，并能归纳出碳酸钠与碳酸钙在性质上的异同。板书二、碳酸钠的化学性质1能与某些碱反应Na2CO3Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH2能与某些盐反应Na2CO3CaCl2CaCO32NaCl活动与探究3组装如P51试验2的

13、装置，将滴管中的浓盐酸加入瓶中，视察试验现象。板书3能与某些酸反应Na2CO32HCl2NaClH2OCO2Na2CO3CO2H2O2NaHCO3俗名：小苏打活动与探究4用pH计或pH试纸测制得的碳酸钠溶液的pH值。活动与探究5在一只烧杯中加入50mL前面配置好的碳酸钠溶液，用酒精灯加热至接近沸腾。将一小块沾有油污（植物油或动物脂肪）的铜片浸入碳酸钠溶液中，静置约2min。用镊子将铜片从溶液中取出后，用水冲洗干净。与另一块沾有相同油污浸入清水的铜片作比较。板书4碳酸钠溶液呈碱性。热的纯碱溶液可以去除物品表面的油污。叙述这是利用了油脂在碱性溶液中发生的水解反应，虽然这个反应许多人都不知道，但是这

14、个反应在生产生活中的应用却非常广泛。比如碳酸钠可以用来制肥皂、洗涤剂等，就是利用了它的去污实力。设问碳酸钙和碳酸氢钙之间怎样实现相互转换呢？思索与探讨学生可能回答：碳酸钙与二氧化碳、水反应生成碳酸氢钙，碳酸氢钙受热分解转换成碳酸钙。设问碳酸钠和碳酸氢钠之间怎样实现相互转换呢？思索与探讨学生可能回答：碳酸钠与二氧化碳、水反应生成碳酸氢钠，但是碳酸氢钠受热分解的反应还不知道。叙述碳酸氢钠与碳酸氢钙的化学性质相像，受热时也会分解为正盐、水和二氧化碳，请大家自行写出反应方程式。板书活动与探究学生依据“活动与探究”中给出的“碳酸钠与碳酸氢钠的性质比较”表格中的信息，设计试验方案辨别未知的白色固体粉末是碳

15、酸钠还是碳酸氢钠。过渡我们已经知道了碳酸钠和碳酸氢钠的有关性质，现在可以解决课前的那个小试验的现象了吗？思索与探讨学生可能要求查看维C泡腾片的说明书，在获得有关成分信息后进行推断。还可能例举诞生活中其他的类似现象，比如服用含有碳酸氢钠的胃药后会出现打嗝的现象等。过渡碳酸钠和碳酸氢钠在生产、生活中还有其他用途吗？叙述四、碳酸钠的应用重要的用途之一是制造玻璃。在工业发达的国家，用于生产玻璃的纯碱量，约占纯碱生产总量的4050%。在化学工业方面，纯碱可以用作染料、有机合成的原料；在冶金工业方面，可以用于冶炼钢铁、铝和其它有色金属；在国防工业方面，可以用于生产TNT及60%的胶质炸药。另外，在化肥、农

16、药、造纸、印染、搪瓷、医药等产业也必不行少，特殊在生活中，是人们发面做馒头的必需品。叙述五、碳酸氢钠的用途利用碳酸氢钠受热分解的性质，可以在制糕点的时候做发泡剂，也可利用能与酸反应的性质，用来治疗胃酸过多。练习1.下列物质露置在空气中，不能汲取CO2的是（）A.Na2CO3B.NaOHC.NaHCO3D.Na2O答案：C。2.下列关于Na2CO3固体和NaHCO3固体性质的有关叙述中正确的是()A.在水中溶解性：Na2CO3NaHCO3B.热稳定性：Na2CO3NaHCO3C.与相同浓度的盐酸反应的速度：Na2CO3NaHCO3D.Na2CO3与NaHCO3相互转化的反应是可逆反应答案：BC。

17、3.相同物质的量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与过量盐酸反应，下列说法中正确的是（）A.碳酸钠放出CO2多B.碳酸氢钠放出CO2多C.碳酸钠消耗盐酸多D.碳酸氢钠消耗盐酸多答案：C。4.将Na2CO3和NaHCO3的混合物加强热，将生成的气体通入足量的石灰水中，生成CaCO320.0g，将残留物加足量盐酸时，生成CO2气体11.0g。试计算原混合物中含Na2CO3、NaHCO3的质量各为多少克？答案：m(Na2CO3)=5.3gm(NaHCO3)=33.6g碳酸钠的性质与应用 班级：高一（）班姓名：学号：成果：专题二:其次单元钠镁及其化合物碳酸钠的性质与应用【学海导航】1.碳酸钠的性质2.Na2CO3

18、与NaHCO3的性质与比较3.侯制碱法【主干学问】一.碳酸钠的性质碳酸钠俗名_或_,_色_状;碳酸钠晶体含结晶水,化学式为_,在空气里碳酸钠晶体很简单_,并渐渐碎裂成粉末.【试验探究1】在两支干净的试管中分别加入23ml澄清石灰水和氯化钙溶液,再分别向上述两支试管中滴加碳酸钠溶液,振荡,视察试验现象.现象_反应方程式_【试验探究2】按图组装仪器,将滴管中的浓盐酸加入瓶中,视察试验现象.现象_反应方程式_【试验探究3】用pH试纸测定碳酸钠溶液的pH.现象_结论_【试验探究4】在一只烧杯中加入50ml0.5molL-1碳酸钠溶液,用酒精灯将碳酸钠溶液加热至接近沸腾.将一块油污的铜片浸入碳酸钠溶液中

19、,静置约2min.用镊子将铜片从溶液中取出后,用水冲洗干净.比较浸入碳酸钠溶液前后铜片表面的状况.现象_结论_【问题】碳酸钠被称为“纯碱”的缘由是什么?_碳酸钠在肯定条件下,可以与碳酸氢钠相互转化反应方程式分别为_ _ 二.Na2CO3与NaHCO3的性质与应用比较 碳酸钠碳酸氢钠组成俗名晶体色态溶解性热稳定性与酸反应 与BaCl2水溶液碱性主要用途 三.侯氏制碱法原理工业上以_为原料生产纯碱将_通入_的_饱和溶液中,使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出,反应方程式_过滤得到碳酸氢钠晶体,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠过滤后的母液中加入氯化钠粉末、通入氨气,搅拌,经降温后副产品氯化铵晶体析出. 【巩

20、固练习】题号5910答案1、下列物质热稳定性最好的是A石灰石B小苏打C纯碱D碳铵2、下列各物质中的杂质(括号内)可用加热的方法除去的是ANa2O2（Na2O）BNaHCO3（Na2CO3）CNa2O（NaOH）DNaOH（Na2CO3）3、一般状况下，将下列物质置于空气中，不发生改变的是ANa2CO310H2OBNaOHCNa2CO3DNa2O 4、质量相等的NaHCO3和Na2CO3混合物共有a克，加热一段时间后质量变为b克，当NaHCO3完全分解时，b值为A53a/168B137a/168C53a/84D159a/190 5、在甲，乙两坩埚中分别盛有等质量的NaHCO3固体，将甲坩埚充分加

21、热后冷却，再加入足量盐酸，乙不经加热也加入足量盐酸，反应完全后，甲，乙两坩埚中实际参与反应的盐酸的质量比为A、11.5B、11C、12D、216、可用于推断NaHCO3粉末中混有Na2CO3的试验方法是A加热时有无气体放出B滴加盐酸时有无气泡放出C溶于水后滴加氯化钡稀溶液，有白色沉淀生成D溶于水后滴加澄清石灰水，有白色沉淀生成 7、除去Na2CO3固体中混有的少量NaHCO3的最佳方法是A、加入适量盐酸B、加入NaOH溶液C、加热灼烧D、配成溶液后通入CO28、在肯定温度下，向足量的饱和Na2CO3中加入1.06g无水Na2CO3，搅拌后靜置，最终所得晶体的质量为A、等于1.06gB、等于2.

22、86gC、大于1.06g而小于2.86gD、大于2.86g9、下列试验操作最终可得无色透亮溶液的是A、过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中B、过量CO2通入澄清石灰水中C、将少量的钠投入到饱和的NaHCO3溶液中D、少量的钠投入到饱和Na2CO3溶液中10、有甲、乙、丙三种溶液。甲溶液中加入Na2CO3溶液有白色沉淀生成，再加入乙溶液，沉淀溶解并有气体放出，再加入丙溶液，又有白色沉淀生成。则甲、乙、丙三种溶液依次是ACaCl2、稀HNO3、BaCl2三种溶液BCaCl2、稀Na2SO4、K2SO4三种溶液CBaCl2、稀HNO3、Na2SO4三种溶液DCaCl2、稀HCl、Ba(NO3)2三种

23、溶液11、通常用盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶来除去混杂在CO2中的HCl气体,写出反应的方程式。不允许采纳NaOH溶液的缘由是，也不允许采纳饱和Na2CO3溶液的缘由是_。 12、把AgNaHCO3固体加热分解一段时间后，固体质量变为Bg。求：(1)未分解的NaHCO3的质量和生成的Na2CO3的质量。(2)当B为多少时，表明NaHCO3完全分解。 13、有一种白色粉末是无水碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，称取0.442g灼烧至恒重，把放出的气体通入足量澄清石灰水中，生成0.2g沉淀,灼烧后的残渣能与30mL盐酸恰好完全反应。试求：(1)原混合物中各物质的质量。（2）所用盐酸的物质的量浓度。 高

24、三物理一轮复习学案：磁场 20xx届高三物理一轮复习学案：磁场教学目标1了解磁场的产生和基本特性，加深对场的客观性、物质性的理解。2通过磁场与电场的联系，进一步使学生了解和探究看不见、摸不着的场的作用的方法驾驭描述磁场的各种物理量。3驾驭安培力的计算方法和左手定则的运用方法和应用。4使学生驾驭带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律。5培育学生应用平面几何学问解决物理问题的实力。6进行理论联系实际的思想教化。教学重点、难点分析1对磁感强度、磁通量的物理意义的理解及它们在各种典型磁场中的分布状况。2对安培力和电磁力矩的大小、方向的分析。3如何确定圆运动的圆心和轨迹。4如何运用数学工具解决物理问题

25、。教学过程设计一、基本概念1磁场的产生（1）磁极四周有磁场。（2）电流四周有磁场（奥斯特）。安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。（不等于说全部磁场都是由运动电荷产生的。）（3）改变的电场在四周空间产生磁场（麦克斯韦）。磁场是一种特别的物质，我们看不到，但可以通过它的作用效果感知它的存在，并对它进行探讨和描述。它的基本特征是对处于其中的通电导线、运动电荷或磁体的磁极能施加力的作用。磁现象的电本质是指全部磁现象都可归纳为：运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用。2磁场的基本性质磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用（对磁极肯定有力的作用；对电

26、流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用）。这一点应当跟电场的基本性质相比较。3磁感应强度电场和磁场都是无法干脆看到的物质。我们在描述电场时引入电场强度E这个物理量，描述磁场则是用磁感应强度B。探讨这两个物理量采纳摸索法，即在场中引入摸索电荷或摸索电流元，探讨电磁场对它们的作用状况，从而判定场的分布状况。摸索法是一种很好的探讨方法，它能帮助我们探讨一些因无法干脆视察或接近而感知的物质，如电磁场。磁感强度的定义式为：B=F/IL（条件是匀强磁场中，或L很小，并且LB）其中电流元（IL）受的磁场力的大小与电流方向相关。因此采纳电流与磁场方向垂直时受的最大力F来定义B。探讨电场、磁场

27、的基本方法是类似的。但磁场对电流的作用更困难一些，涉及到方向问题。我们分析此类问题时要多加留意。磁感应强度B的单位是特斯拉，符号为T，1T=1N/（Am）=1kg/（As2）磁感强度矢量性：磁感强度是描述磁场的物理量。因此它的大小表征了磁场的强弱，而它的方向，也就是磁场中某点小磁针静止时N极的指向，则代表该处磁场的方向。同时，它也满意矢量叠加的原理：若某点的磁场几个场源共同形成，则该点的磁感强度为几个场源在该点单独产生的磁感强度的矢量和。4磁感线（1）用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N极的指向。磁感线的疏密表示

28、磁场的强弱。特点：磁体外方向N极指向S极（内部反之）。（2）磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）。（3）要熟记常见的几种磁场的磁感线：（4）安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。【例题1】如图所示，两根垂直纸面平行放置的直导线A、C由通有等大电流，在纸面上距A、C等远处有一点P。若P点磁感强度及方向水平向左，则导线A、C中的电流方向是如下哪种说法？AA中向纸里，C中向纸外BA中向纸外，C中向纸里CA、C中均向纸外DA、C中均向纸里5磁通量假如在磁感应强度为B的匀强磁场中有一个与磁场方向垂

29、直的平面，其面积为S，则定义B与S的乘积为穿过这个面的磁通量，用U表示。U是标量，但是有方向（进该面或出该面）。单位为韦伯，符号为Wb。1Wb=1Tm2=1Vs=1kgm2/（As2）。穿过磁场中某一面积的磁感线条数称为穿过这一面积的磁通量。定义式为：U=BS（S为垂直于B的面积）。磁感强度是描述磁场某点的性质，而磁通量是描述某一面积内磁场的性质。由B=U/S可知磁感强度又可称为磁通量密度。在匀强磁场中，当B与S的夹角为时，有U=BSsin。【例题2】如图所示，在水平虚线上方有磁感强度为2B，方向水平向右的匀强磁场，水平虚线下方有磁感强度为B，方向水平向左的匀强磁场。边长为L的正方形线圈放置在

30、两个磁场中，线圈平面与水平面成角，线圈处于两磁场中的部分面积相等，则穿过线圈平面的磁通量大小为多少？分析：留意到B与S不垂直，应把S投影到与B垂直的方向上；水平虚线上下两部分磁场大小与方向的不同。应求两部分磁通量按标量叠加，求代数和。解：（以向右为正）U=U1+U2=（2BL2/2）-（BL2/2）sin=BL2sin/2二、安培力（磁场对电流的作用力）探讨如下几种状况安培力的大小计算，并用左手定则对其方向进行推断。安培力大小：F=BILB为磁感强度与电流方向垂直重量。方向：左手定则（内容略）。留意安培力总是与磁场方向和电流方向确定的平面垂直（除了二者平行，安培力为0的状况）。1安培力方向的判

31、定（1）用左手定则。（2）用“同性相斥，异性相吸”（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时）。（3）用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）。可以把条形磁铁等效为长直螺线管（不要把长直螺线管等效为条形磁铁）。只要两导线不是相互垂直的，都可以用“同向电流相吸，反向电流相斥”判定相互作用的磁场力的方向；当两导线相互垂直时，用左手定则判定。【例题3】如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，不计通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？解：先画出导线所在处的磁感线，上下两部分导线所受安培力的方向相反，使导线从左向右看顺时针转动；同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动

32、（不要说成先转90后平移）。分析的关键是画出相关的磁感线。【例题4】条形磁铁放在粗糙水平面上，正中的正上方有一导线，通有图示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将会（增大、减小还是不变？）。水平面对磁铁的摩擦力大小为。解：本题有多种分析方法。（1）画出通电导线中电流的磁场中通过两极的那条磁感线（如图中粗虚线所示），可看出两极受的磁场力的合力竖直向上。磁铁对水平面的压力减小，但不受摩擦力。（2）画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条（如图中细虚线所示），可看出导线受到的安培力竖直向下，因此条形磁铁受的反作用力竖直向上。（3）把条形磁铁等效为通电螺线管，上方的电流是向里的，与通电导线中的电流是同向

33、电流，所以相互吸引。【例题5】如图在条形磁铁N极旁边悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？解：用“同向电流相互吸引，反向电流相互排斥”最简洁：条形磁铁的等效螺线管的电流在正面是向下的，与线圈中的电流方向相反，相互排斥，而左边的线圈匝数多所以线圈向右偏转。（本题假如用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”将出现推断错误，因为那只适用于线圈位于磁铁外部的状况。）【例题6】电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？解：画出偏转线圈内侧的电流，是左半线圈靠电子流的一侧为向里，右半线圈靠电子流的一侧为向外。电子流的等效电流方

34、向是向里的，依据“同向电流相互吸引，反向电流相互排斥”，可判定电子流向左偏转。（本题用其它方法推断也行，但不如这个方法简洁）。2安培力大小的计算F=BLIsin（为B、L间的夹角）中学只要求会计算=0（不受安培力）和=90两种状况。【例题7】如图所示，光滑导轨与水平面成角，导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B。金属杆长也为L，质量为m，水平放在导轨上。当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止。求：（1）B至少多大？这时B的方向如何？（2）若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？解：画出金属杆的截面图。由三角形定则可知，只有当安培力方向沿导轨平面对上

35、时安培力才最小，B也最小。依据左手定则，这时B应垂直于导轨平面对上，大小满意：BI1L=mgsin，B=mgsin/I1L。当B的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，沿导轨方向合力为零，得BI2Lcos=mgsin，I2=I1/cos。（在解这类题时必需画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的精确方向，从而弄清各矢量方向间的关系）。【例题8】如图所示，质量为m的铜棒搭在U形导线框右端，棒长和框宽均为L，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后，在磁场力作用下铜棒被平抛出去，下落h后落在水平面上，水平位移为s。求闭合电键后通过铜棒的电荷量Q。解：闭合电键后的极短时间内，

36、铜棒受安培力向右的冲量Ft=mv0而被平抛出去，其中F=BIL，而瞬时电流和时间的乘积等于电荷量Q=It，由平抛规律可算铜棒离开导线框时的初速度，最终可得。三、洛伦兹力1洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。公式的推导：如图所示，整个导线受到的磁场力（安培力）为F安=BIL；其中I=nesv；设导线中共有N个自由电子N=nsL；每个电子受的磁场力为F，则F安=NF。由以上四式可得F=qvB。条件是v与B垂直。当v与B成角时，F=qvBsin。2洛伦兹力方向的判定在用左手定则时，四指必需指电流方向（不是速度方向），即正电荷定向移动的方向；对负电荷，四指应指负电荷定

37、向移动方向的反方向。【例题9】磁流体发电机原理图如右。等离子体高速从左向右喷射，两极板间有如图方向的匀强磁场。该发电机哪个极板为正极？两板间最大电压为多少？解：由左手定则，正、负离子受的洛伦兹力分别向上、向下。所以上极板为正。正、负极板间会产生电场。当刚进入的正负离子受的洛伦兹力与电场力等值反向时，达到最大电压：U=Bdv。当外电路断开时，这也就是电动势E。当外电路接通时，极板上的电荷量减小，板间场强减小，洛伦兹力将大于电场力，进入的正负离子又将发生偏转。这时电动势仍是E=Bdv，但路端电压将小于Bdv。在定性分析时特殊须要留意的是：（1）正负离子速度方向相同时，在同一磁场中受洛伦兹力方向相反

38、。（2）外电路接通时，电路中有电流，洛伦兹力大于电场力，两板间电压将小于Bdv，但电动势不变（和全部电源一样，电动势是电源本身的性质。）（3）留意在带电粒子偏转聚集在极板上以后新产生的电场的分析。在外电路断开时最终将达到平衡态。【例题10】半导体靠自由电子（带负电）和空穴（相当于带正电）导电，分为p型和n型两种。p型半导体中空穴为多数载流子；n型半导体中自由电子为多数载流子。用以下试验可以判定一块半导体材料是p型还是n型：将材料放在匀强磁场中，通以图示方向的电流I，用电压表比较上下两个表面的电势凹凸，若上极板电势高，就是p型半导体；若下极板电势高，就是n型半导体。试分析缘由。解：分别判定空穴和

39、自由电子所受的洛伦兹力的方向，由于四指指电流方向，都向右，所以洛伦兹力方向都向上，它们都将向上偏转。p型半导体中空穴多，上极板的电势高；n型半导体中自由电子多，上极板电势低。留意：当电流方向相同时，正、负离子在同一个磁场中的所受的洛伦兹力方向相同，所以偏转方向相同。3洛伦兹力大小的计算带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力而做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力，由此可以推导出该圆周运动的半径公式和周期公式：，。【例题11】如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？

40、解：正负电子的半径和周期是相同的。只是偏转方向相反。先确定圆心，画出半径，由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形。所以两个射出点相距2r，由图还看出经验时间相差2T/3。答案为射出点相距，时间差为。关键是找圆心、找半径和用对称。【例题12】一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v，沿与x正方向成60的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。解：由射入、射出点的半径可找到圆心O/，并得出半径为，；射出点坐标为（0，）。四、带电粒子在匀强磁场中的运动1带电粒子在匀强磁场中运动规律初速度力的特点运动规律v=

41、0f洛=0静止v/Bf洛=0匀速直线运动vBf洛=Bqv匀速圆周运动，半径，周期 v与B成角f洛=Bqv（090）较困难的曲线运动，中学阶段不要求2带电粒子在匀强磁场中的偏转（1）穿过矩形磁场区。肯定要先画好协助线（半径、速度及延长线）。偏转角由sin=L/R求出。侧移由R2=L2-（R-y）2解出。经验时间由得出。留意，这里射出速度的反向延长线与初速度延长线的交点不再是宽度线段的中点，这点与带电粒子在匀强电场中的偏转结论不同！（2）穿过圆形磁场区。画好协助线（半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线）。偏角可由求出。经验时间由得出。留意：由对称性，射出线的反向延长线必过磁场圆的圆心。3解题思路及方法

42、电荷在洛仑兹力的作用下做匀速圆周运动，圆运动的圆心的确定方法：（1）利用洛仑兹力的方向恒久指向圆心的特点，只要找到圆运动两个点上的洛仑兹力的方向，其延长线的交点必为圆心。（2）利用圆上弦的中垂线必过圆心的特点找圆心。【例题13】氘核、氚核、氦核都垂直磁场方向射入同一匀强磁场，求以下几种状况下，它们轨道半径之比及周期之比各是多少？（1）以相同速率射入磁场；（2）以相同动量射入磁场；（3）以相同动能射入磁场。解：因为带电粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，所以圆运动的半径，周期。（1）因为三粒子速率相同，所以，有，（2）因为三粒子动量相同，所以，有，（3）因为三粒子初动能相同，所以，有，通过例题复

43、习基本规律。由学生完成，留意公式变换。【例题14】如图所示，abcd为绝缘挡板围成的正方形区域，其边长为L，在这个区域内存在着磁感应强度大小为B，方向垂直纸面对里的匀强磁场正、负电子分别从ab挡板中点K，沿垂直挡板ab方向射入场中，其质量为m，电量为e。若从d、P两点都有粒子射出，则正、负电子的入射速度分别为多少？（其中bP=L/4）做题过程中要特殊留意分析圆心是怎样确定的，利用哪个三角形解题。提问：1怎样确定圆心？2利用哪个三角形求解？学生自己求解。（1）分析：若为正电子，则初态洛仑兹力方向为竖直向上，该正电子将向上偏转且由d点射出Kd线段为圆轨迹上的一条弦，其中垂线与洛仑兹力方向延长线交点

44、必为圆心，设该点为O1其轨迹为小于1/4的圆弧。解：如图所示，设圆运动半径为R1，则O1K=O1d=R1由RtO1da可知：而故（2）解：若为负电子，初态洛仑兹力方向竖直向下，该电子将向下偏转由P点射出，KP为圆轨迹上的一条弦，其中垂线与洛仑兹力方向的交点必为圆心，设该点为O2，其轨迹为大于1/4圆弧。（如图所示）由RtKbP可知：而故【例题15】一带电质点，质量为m，电量为q，以平行于Ox轴的速度v从y轴上的a点射入图所示第一象限的区域为了使该质点能从x轴上的b点以垂直于Ox轴的速度v射出，可在适当的地方加一个垂直于xy平面、磁感应强度为B的匀强磁场若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这圆形磁场区域的最小半径。重力忽视不计。提问：1带电质点的圆运动半径多大？2带电质点在磁场中的运动轨迹有什么特点？3在xy平面内什么位置加一个圆形磁场可使带电质点按题意运动？其中有什么样特点的圆形磁场为半径最小的磁场？常见错误：加以aM和bN连线交点为圆心的圆形磁场，其圆形磁场最小半径为R。分析：带电质点在磁场中做匀速圆周运动，其半径为因为带电质点在a、b两点速度方向垂直，所以带电质点在磁场中运动轨迹为1/4圆弧，O1为其圆心，如图所示MN圆弧。在xy平面内加以MN连线为弦，且包含MN圆