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    教科版高中物理选择性必修第二册第1章2安培力的应用课件
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    教科版 (2019)选择性必修 第二册2 安培力的应用课文配套ppt课件

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    这是一份教科版 (2019)选择性必修 第二册2 安培力的应用课文配套ppt课件,共47页。PPT课件主要包含了五种常用方法等内容,欢迎下载使用。

    必备知识·自主预习储备
    知识点一 直流电动机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。
    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。
    体验1:思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)当电动机线圈与磁场垂直时,磁通量最大。( )(2)直流电动机通过改变输入电压很容易调节转速,交流电动机不容易调速。( )
    知识点二 电磁炮1.定义:利用____系统中的安培力发射弹丸的一种先进的____杀伤性武器,也叫轨道炮。2.分类:分为__________、电磁线圈炮和重接炮三类。
    3.原理电流通过导轨A、B和弹丸,在导轨间形成______,弹丸受到______的作用在导轨上以很大的加速度加速运动并发射出去。
    4.电磁炮的优点(1)方便携带;(2)安全隐患小;(3)射击精度高。
    体验2:思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)电磁炮是将电能转化为机械能的装置。( )(2)电磁炮的基本原理与直流电动机相同,即通电导体在磁场中受到力的作用。( )
    知识点三 磁电式电流表1.构造:在蹄形永磁体的两个磁极上各加一个软铁制的____;中心固定一个圆柱形的______,在极靴和铁芯间产生沿径向均匀分布的辐向磁场,线圈绕在铁芯上并连接在转轴上,轴的上、下两端各连有一盘游丝(螺旋弹簧),指针固定在转轴上。2.原理:通电线圈在磁场中受到安培力而偏转(如图)。线圈偏转的____越大,被测电流就____。
    3.优缺点:(1)优点:________;(2)缺点:易烧坏。思考 电流表中磁场分布有何特点呢?提示:均匀辐向磁场。
    体验3:思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间是均匀辐向分布的磁场,使线圈平面始终与磁感线平行。( )(2)磁电式电流表内的磁场的磁感应强度的方向处处相同,大小不等。( )
    关键能力·情境探究达成
    考点2 安培力作用下导体的运动问题
    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?提示:受到安培力而发生转动。
    考点1 直流电动机1.基本结构如图所示为直流电动机模型它由定子和转子两部分组成。(1)定子:主要部分是磁极。(2)转子:由电枢绕组(线圈),换向器(两个铜半环)和转轴组成。
    2.工作原理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,线圈便在安培力作用下绕轴转动。3.直流电动机的起动力矩大,容易调整,广泛应用在电车、电力机车、矿井提升机等起重设备中。
    【典例1】 如图所示,电动机模型的矩形线圈长边的长为5 cm,共20匝,通入1 A电流,磁场的磁感应强度是0.5 T(当作匀强磁场考虑),线圈长边一侧受到的最大安培力是多少?如果通入2 A的电流呢?
    [解析] 通入1 A电流时,线圈长边一侧受到的最大安培力:F1=nI1lB=20×1×0.05×0.5 N=0.5 N,通入2 A电流时,受到的最大安培力:F2=nI2lB=20×2×0.05×0.5 N=1 N。[答案] 0.5 N 1 N
    [跟进训练]1.(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
    ACD [直流电动机将电能转化为机械能,故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,故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,故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,故D正确。]
    考点2 安培力作用下导体的运动问题1.判断安培力作用下通电导体的运动方向的思路(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。
    【典例2】 如图所示,O为圆心,KN、LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧,在O处垂直纸面有一载流直导线,电流方向垂直纸面向外,用一根导线围成如图KLMN所示的回路,当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出),此时回路(  )A.将向左平动B.将向右平动C.将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动D.KL边将垂直纸面向外运动,MN边垂直纸面向里运动
    D [因为通电直导线的磁感线是以O为圆心的一组同心圆,磁感线与KN边、LM边平行,所以KN边、LM边均不受力。根据左手定则可得,KL边受力垂直纸面向外,MN边受力垂直纸面向里,故D正确。]
    [跟进训练]2.如图所示电路中,三节干电池相同,当开关S分别置于A、B两处时,导线M′M与NN′之间的安培力的大小分别为FA、FB,可判断这两段导线(  )A.相互吸引,FA>FB  B.相互排斥,FA>FBC.相互吸引,FA<FB D.相互排斥,FA D [当开关S置于A处时电源为一节干电池,电流的方向是M′MNN′,电流大小为IA,由于导线MM′与NN′中电流方向相反,故两段导线相互排斥;当开关S置于B处时电源为两节干电池,电流的方向仍是M′MNN′,电流大小为IB,由于导线MM′与NN′中电流方向相反,故两段导线相互排斥,IB>IA,MM′在NN′处的磁感应强度BA<BB,应用安培力公式F=BIL,可知FA<FB。故D正确。]
    3.如图所示,在南北方向安放的长直导线的正上方用细线悬挂一条形小磁铁,当导线中通入图示的电流I后,下列说法正确的是(  )A.磁铁N极向里转,悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力B.磁铁N极向外转,悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力C.磁铁N极向里转,悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力D.磁铁N极向外转,悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力
    C [由条形磁铁的磁场分布和左手定则,可知导线左半部分受到安培力方向垂直纸面向外,右半部分安培力方向垂直纸面向里,由牛顿第三定律得磁铁左半部分受到安培力方向垂直纸面向里,右半部分安培力方向垂直纸面向外,因此条形磁铁N极向里转。当转过90°时导线受力竖直向上,则磁铁受力竖直向下,导致悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力,故C正确。]
    考点3 磁电式电流表1.磁电式电流表的磁场特点两磁极间装有极靴,极靴中间有铁质圆柱,使极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向,保持线圈转动时,安培力的大小不受磁场的影响,电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直,使表盘刻度均匀。
    2.磁电式电流表的灵敏度(1)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。(2)提高灵敏度的方法:如果要提高磁电式电流表的灵敏度,就要使在相同电流下导线所受的安培力增大,可通过增加线圈的匝数、增大永磁铁的磁感应强度、增加线圈的面积和减小转轴处摩擦等方法实现。
    【典例3】 (多选)实验室经常使用的电流表是磁电式流表。这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。当线圈通以如图乙所示的电流,下列说法正确的是(  )
    A.线圈在磁场中转动时,它的平面始终跟磁感线平行B.线圈转动时,螺旋弹簧被扭动,阻碍线圈转动C.当线圈转到图乙所示的位置,安培力的作用使线圈沿逆时针方向转动D.当线圈转到图乙所示的位置,线圈不受安培力的作用
    AB [磁场是均匀地辐向分布,所以磁感线始终与线圈平面平行,即始终与线圈边垂直,故A正确;当通电后,处于磁场中的线圈受到安培力作用,使其转动,螺旋弹簧被扭动,则受到弹簧的阻力,从而阻碍线圈转动,故B正确;由左手定则可判定:当线圈转到如图乙所示的位置,a端受到的安培力方向向上,b端受到的安培力方向向下,因此安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动,故C、D错误。]
    磁电式电流表工作原理(1)通电线圈在磁场中受到安培力而转动。线圈转动时,螺旋弹簧变形,阻碍线圈的转动。(2)线圈偏转的角度越大,被测电流就越大。根据线圈偏转的方向,可以知道被测电流的方向。
    [跟进训练]4.(多选)根据对磁电式电流表的学习,判断以下说法正确的是(  )A.指针稳定后,线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的B.通电线圈中的电流越大,电流表指针偏转的角度也越大C.在线圈转动的范围内,各处的磁场都是匀强磁场D.在线圈转动的范围内,线圈所受安培力大小与电流有关,而与所处位置无关
    ABD [指针稳定后,线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的,故A正确;根据安培力公式F=BIL,可知线圈中的电流越大,电流表指针偏转的角度也越大,故B正确;在线圈转动的范围内,各处的磁场都是均匀辐向分布,线圈平面都跟磁感线平行,但磁感线方向不同,并不是匀强磁场,故C错误;磁场呈辐射状,故电流与磁场相互垂直,结合安培力公式可知,线圈所受安培力大小与电流有关,而与所处位置无关,故D正确。]
    学习效果·随堂评估自测
    1.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D [电力机车和货运电瓶车都采用直流电源供电,即使用的电动机是直流电动机,均不符合题意;电磁起重机是根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,所以家用电风扇使用的是交流电动机,即该选项是符合题意的,故D正确。]
    2.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.使线圈平面始终与磁感线平行D.该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度大小不相等
    C [磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间均匀辐向分布的磁场,使线圈平面始终与磁感线平行,C正确;该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度大小处处相等,但方向不同,A、B、D错误。]
    3.(多选)把轻质的导线圈用绝缘细线挂在磁铁的N极附近,磁铁的轴线穿过线圈中心且在同一平面内,如图所示。当线圈通过图示电流时,线圈将(  )A.发生转动同时离开磁铁B.发生转动同时靠近磁铁C.静止不动D.从上往下看顺时针转动
    BD [由右手螺旋定则可知,环形电流可以等效为小磁针,小磁针的N极垂直纸面向里,因为异名磁极相互吸引,因此从上往下看,线圈沿顺时针方向转动,同时靠近磁铁,故B、D正确。]
    4.电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示。1982年澳大利亚国立大学制成了能把m=2.2 g的弹体(包括金属杆CD的质量)加速到v=10 km/s的电磁炮。若轨道宽l=2 m,长s=100 m,通过的电流为I=10 A,(轨道摩擦不计)。则:(1)轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度B是多少?
    [解析] 在导轨通有电流I时,炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F=IlB①设炮弹的加速度的大小为a,F=ma②炮弹在两导轨间做匀加速运动v2=2as③联立①②③代入题给数据得F=1 100 N,B=55 T。[答案] 55 T 
    4.电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示。1982年澳大利亚国立大学制成了能把m=2.2 g的弹体(包括金属杆CD的质量)加速到v=10 km/s的电磁炮。若轨道宽l=2 m,长s=100 m,通过的电流为I=10 A,(轨道摩擦不计)。则:(2)磁场力的最大功率多大?[解析] 磁场力的最大功率P=Fv解得P=1.1×107 W。[答案] 1.1×107 W
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