高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一章 磁场第二节 安培力的应用说课课件ppt

这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一章 磁场第二节 安培力的应用说课课件ppt，共49页。PPT课件主要包含了课前·自主预习，电流天平，磁感应强度，通电电流，微思考，答案B，磁电式电表，安培力，灵敏度高，直流电动机等内容，欢迎下载使用。

1．电流天平是应用电磁力________的原理，结合现代________技术设计而成的．2．电流天平是根据通电导体在磁场中会受________力作用的原理制成的一种灵敏的测量仪器．它可以测出通电导体在匀强磁场中所受磁场力的大小，进一步还可求得匀强磁场的_____________和__________的大小．
如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度．下列各图所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方．线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态．若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是哪个图？
【答案】因为磁场相同，导体中电流大小一样，根据F＝BIL可知，导体的有效长度越大，磁场有微变时产生的安培力越大，天平越容易失去平衡，图A中对应的有效长度最大．因此天平最容易失去平衡的是A图．
如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度．天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面．当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，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，天平又重新平衡．由此可知(重力加速度为g) (　　 )
1．磁电式电流表的构造：磁性很强的________、圆柱形铁芯、铝框及绕在铝框上的________.2．磁电式电流表的工作原理：①通电线圈在磁场中受到_________作用而偏转，电流方向改变时，安培力的方向随之改变，指针偏转方向也随之改变．②电流越大，安培力就越_____，指针偏转角度越_____．3．优点：_____________，可以测出很弱的电流．缺点：线圈的导线________，允许通过的电流________(几十微安到几毫安)
【答案】由题意可知，通过天桥的电流方向由外向内，而磁场方向由N到S极，根据左手定则，则可知，箔条中部受到的安培力向上，铝箔条中部向上方运动．
如图所示，取一柔软的铝箔条，把它折成天桥状并用胶纸粘牢两端，使蹄形磁铁横跨过“天桥”．当电池与铝箔接通时铝箔条中部向下方运动还是向上方运动？
(多选)磁电式电流表是常用的测量闭合回路电流大小的仪器．关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法中正确的是(　　)A．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同B．该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C．线圈平面始终与磁感线平行D．线圈所在位置的磁感应强度大小都相等
【答案】CD【解析】两磁极之间装有极靴，极靴中间又有一个铁质圆柱，极靴与铁质圆柱之间有一不大的缝隙，根据磁感线与磁极表面垂直的特点，磁化了的铁质圆柱与极靴间的缝隙处就形成了辐向分布的磁场．这样做的目的就是让通电线圈所在位置能有一个等大的磁场，并且磁感线始终与线圈平面平行，故C、D正确．
1．定义：电动机是利用__________使通电线圈转动，将电能转化为__________的重要装置．2．分类：电动机有________电动机和交流电动机，交流电动机又分为______________________和三相交流电动机．
3．原理：如图所示，当电流通过线圈时，右边线框受到的安培力方向________，左边线框受到________的安培力，在安培力作用下线框转动起来．
4．直流电动机突出的优点是可以通过改变____________调节其转速，而交流电动机的调速就不太方便．
当通电导线垂直放置在磁场中时，会受到安培力作用，如果放在磁场中的不是一段通电导线，而是一个通电的矩形线圈会发生什么现象？【答案】受到安培力作用而发生转动．
要改变直流电动机的转动方向，可行方法有(　　 )A．适当减小电流强度B．适当减弱磁场C．改变线圈中的电流方向或把磁铁两极对调D．改变线圈中的电流方向的同时对调磁铁两极【答案】C【解析】线圈的转动方向跟通入的电流方向和磁场方向有关，而与电流强弱、磁场强弱无关，但不可同时改变电流方向和磁场方向，故只有C正确．
1．原理：安培力与电流的关系．2．构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、软铁、极靴．3．特点：两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，使线圈平面都与磁场方向平行，从而使表盘刻度均匀．
4．磁电式电流表测量电流的优缺点：优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱．如果希望它测量较大的电流值，就要根据并联电阻分流的方法扩大其量程．
例1　(多选)下列关于磁电式电流表(结构如图所示)的说法正确的是(　　)A．磁电式电流表最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈B．表盘的刻度是不均匀的
C．根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向D．优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱
【答案】ACD【解析】磁电式电流表最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，A正确；极靴与软铁之间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，因此刻度盘的刻度均匀，B错误；线圈中电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向跟着改变，C正确；优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱，D正确．
变式1　如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为L的正方形线圈中通以电流I，线圈中的a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则(　　)
A．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向不同B．该线圈的磁通量为BL2C．a导线受到的安培力方向向下D．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动【答案】D【解析】根据磁感线疏密代表磁场强弱可知，并非处处大小相等，A错误；线圈与磁感线平行，故磁通量为零，B错误；a导线电流向外，磁场向右，根据左手定则，安培力向上，C错误；线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动，D正确．
判断安培力作用时导体的运动方向1．首先应画出通电导体(或通电线圈)所在位置的磁感线方向．2．根据左手定则确定通电导体(或通电线圈)所受安培力的方向．3．由通电导体(或通电线圈)的受力情况判断通电导体(或通电线圈)的运动方向．
直流电动机是利用线圈在磁场中受力转动的原理制成的．它把电能转化为机械能．给矩形线圈通电后，线圈便在磁力矩作用下绕轴转动．当通电线圈与磁场垂直时，导线所受安培力最大，Fmax＝BIL.
例2　(多选)几位同学课后讨论直流电动机时，有下面几种说法，你认为正确的是(　　)A．直流电动机将电能转化为机械能B．直流电动机的电源是直流电，线圈中的电流方向是不变的C．直流电动机中的换向器是由彼此绝缘的两个金属半圆环制成的D．直流电动机的优点是容易改变转动方向，可以连续调节转动速度
【答案】ACD【解析】直流电动机将电能转化为机械能，A正确；直流电动机的电源是直流电，但线圈中电流方向是改变的，B错误；直流电动机中的换向器是由彼此绝缘的两个金属半圆环制成的，C正确；线圈中电流的大小决定了线圈转动的快慢，所以直流电动机的优点是容易改变转动方向，可以连续调节转动速度，D正确．
变式2　如果直流电动机转子线圈按如图所示方式连接，则闭合开关后(　　)
A．转子线圈能持续转动B．应该使用换向器，转子线圈才会持续转动
C．电动机的线圈在左图位置时不会转动D．电动机的线圈在右图位置时也能转动【答案】B【解析】当转子线圈在左图位置时，由左手定则可知，从前往后看，转子线圈会顺时针转动，待转过180° 后，由左手定则可知，转子线圈会逆时针转动，故转子线圈不能持续转动，需要换向器才能持续转动，A、C错误，B正确；当转子线圈在右图位置时，由左手定则可知，ab受到竖直向下的力，转子线圈不能转动，D错误．
直流电动机的结构及原理1．当线圈在位置a时，图中线圈左边受力方向向上，右边受力方向向下，使线圈顺时针转动；当线圈在位置b时，由于惯性继续转动．2．当线圈运动到位置c时，由于电流换向，图中左边受力方向向上，右边受力方向向下，使线圈继续顺时针转动；当线圈在位置d时，由于惯性继续转动；然后，线圈重复以上过程转动下去．
1．解题步骤(1)明确研究对象．(2)把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上．(3)受力分析(包括安培力)，然后根据平衡条件：F合＝0列方程求解．
安培力作用下导体的平衡问题
2．分析求解安培力时需要注意的问题(1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力的方向．(2)安培力大小与导体放置的角度有关，但一般情况下只要求导体与磁场垂直的情况，其中L为导体垂直于磁场方向的长度，为有效长度．
例3　如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内，当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒在该位置上平衡，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为(　　)
1．(2021年海口月考)如图所示为一种新型的电磁船的俯视图，MN、PQ为固定在船上的竖直平行金属板，直流电源接在M、P之间，船上装有产生强磁场的装置，可在两平行金属板间海水中的虚线框内产生强磁场．闭合开关S后，电流通过海水从N流向Q，若船受到海水的反冲向左运动，虚线框中的磁场方向应该(　　)A．竖直向下B．竖直向上C．水平向左D．水平向右
【答案】A【解析】闭合开关S后，电流通过海水从N流向Q，且船向左运动，海水所受的安培力方向向右，根据牛顿第三定律可知，船体所受的安培力方向向左，再根据左手定则，可知，磁场方向竖直向下，A正确，B、C、D错误．
2．下列设备中，使用的电动机不是直流电动机的是(　　)A．电力机车B．货运电瓶车C．电磁起重机D．家用电风扇【答案】D【解析】电力机车和货运电瓶车都是采用直流电源供电，即是直流电动机，均不符合题意；C是据电流的磁效应制成的，其内部没有电动机，也不符合题意；由于家庭电路是交流电，所以D中的家用电风扇是交流电动机，即该选项是符合题意的．故选D．
3．所谓电流表的灵敏度，是指在通入相同电流的情况下，指针偏转角度的大小．偏角越大，灵敏度越高．下列方法不能提高磁电式电流表灵敏度的方法有(　　)A．增强永久磁铁的磁性B．增大螺旋弹簧的劲度系数C．增大线圈的面积D．增加线圈的匝数
【答案】B【解析】通电线圈在磁场中转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动．电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大．要提高电流表的灵敏度，就要在通入相同电流时，让指针的偏转角度增大．所以要减小螺旋弹簧的劲度系数，同时使安培力变大，即增加磁感应强度、增大线圈面积和增加线圈的匝数．
4．(多选)关于直流电动机，下列说法正确的是(　　)A．直流电动机的工作原理是磁场对电流的作用B．直流电动机正常工作时将电能转化为磁场能C．直流电动机的换向器是两个彼此绝缘的半圆铜环组成的D．电源的正负极和磁场的方向同时改变，直流电动机的转动方向也改变【答案】AC
【解析】直流电动机是因为受安培力而转动，故A正确；其正常工作时要消耗电能输出机械能，故B错误；为了保证直流电动机中的线圈在一周之内的转动过程中，线圈中的电流正好换向，必须有一个改变电流方向的装置——换向器，它必须由两部分组成且彼此绝缘，能随线圈一起转动，C正确；直流电动机的转动方向由电流方向和磁场方向有关，当改变其中一个方向时，其转动方向改变，当两个方向改变时，转动方向不改变．
5．(多选)一只电流表，发现读数偏小，为纠正这一偏差，可行的措施是(　　)A．减少表头线圈的匝数B．减小永久磁铁的磁性C．增加分流电阻的阻值D．增加表头线圈的匝数【答案】CD
【解析】电流大小一定的情况下，线圈匝数越多，磁感应强度越大，安培力越大，偏转角度越大，所以A、B错误，D正确．电流表表头和分流电阻并联，在总电流一定的情况下，欲使读数增大，必须增大通过表头的电流，根据并联电路的电阻之比等于电流的反比，表头电阻不变，增加分流电阻的阻值，可使线圈中电流增大，C正确．
6．电磁炮的基本原理如图所示，一质量为M的弹体(包括金属杆EF的质量)静置于水平平行金属导轨最左端，金属杆与导轨垂直并接触良好，导轨宽为d，长为L，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B．现使金属杆通过的电流恒为I，把弹体从静止释放，金属杆与轨道摩擦及空气阻力不计，则弹体能获得的最大速度为(　　)