初中物理沪科版（五四制）(2024)九年级下册（2024）第3节 通电导线在磁场中受到的作用力教案配套ppt课件

这是一份初中物理沪科版（五四制）(2024)九年级下册（2024）第3节 通电导线在磁场中受到的作用力教案配套ppt课件，共25页。PPT课件主要包含了自主活动，电动机是如何工作的，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
2021年5月22日，我国首辆火星车“祝融号”安全驶离着陆平台，到达火星表面，开始执行探测任务。图14-3-1是“祝融号”在火星表面行驶巡视的模拟画面，火星车行驶要依靠电动机，电动机通电后转动从而带动火星车行驶。为什么电动机通电后能转动？
通电导线在磁场中是否受到力的作用？
通过前面的学习，我们知道磁体周围存在磁场，电流周围也存在磁场；磁体在磁场中会受到力的作用。通电导线相当于磁体，在磁场中也应该受到力的作用，其运动状态可能会发生改变。
如图14-3-2所示，将直导线ab放在两根平行的导体轨道上，并静置于蹄形磁体中间，导体轨道与电源、开关串联。闭合开关接通电路，观察直导线ab是否运动。
实验中观察到直导线ab通电后由静止变为运动，说明通电导线在磁场中受到了力的作用。
通电导线在磁场中的受力方向与哪些因素有关？
通电导线在磁场中会受到力的作用。我们知道，磁场是有方向的，可以猜想：通电导线在磁场中的受力方向可能与电流的方向、磁场的方向都有关系。下面，我们利用图14-3-2所示的实验装置继续研究。
1. 保持图14-3-2中蹄形磁体N极和S极位置不变，把电源的正、负极对调后重新接入电路，使通过直导线ab的电流方向与原来相反，观察直导线ab如何运动。2. 保持图14-3-2中电源的正、负极不变，把蹄形磁体N极和S极位置对换，使直导线ab所处磁场的方向与原来相反，接通电路后，观察直导线ab如何运动。
大量实验表明，通电导线在磁场中受到的作用力的方向与电流方向、磁场方向都有关。电视机、音响等设备中的扬声器（喇叭）发出声音时，离不开通电导线在磁场中受到的力的作用。图14-3-3是动圈式扬声器的示意图，它主要由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆等构成。当线圈中通以携带声音信息、大小和方向不断变化的电流时，线圈在永磁体的磁场中受到力的作用而振动，从而带动纸盆振动，于是扬声器就发出了声音。
生活中小巧的耳塞式耳机基本都是动圈式扬声器，只是将大纸盆换成了小音膜。
电动机是利用通电导线在磁场中受到力的作用把电能转化为机械能的装置。电动机主要由两部分组成：能够转动的线圈和固定不动的磁体。如图14-3-4所示，将线圈按图示方式置于磁体两磁极间的磁场中，并将线圈与电源、开关串联。闭合开关接通电源，线圈会发生转动。
在电动机中，还需要通过换向器适时改变线圈中的电流方向，使线圈持续同方向转动下去，这就是电动机工作的基本原理，如图14-3-5所示。
“祝融号”火星车的电动机通电后转动的原理与此类似。实际使用的电动机是比较复杂的。如图14-3-6所示，洗衣机中的电动机有多个线圈。有些电动机直径只有几毫米，图14-3-7所示为用于智能手机的微型电动机。电动机具有效率高、噪声小等优点，被广泛应用于工业、交通运输、家用电器等领域，并且随着技术的进步，电动机的应用会越来越广泛。
图14-3-7　智能手机中的微型电动机
1.关于通电导线在磁场中的受力，下列说法正确的是（ 　　）A. 导线与磁场平行时受力最大B. 受力方向可用左手定则判定C. 受力大小与导线长度无关D. 无电流时也可能受力
答案：B解析：左手定则要求：磁感线穿手心，四指指电流方向，拇指指受力方向。导线与磁场平行时受力为0（F=0），垂直时受力最大（F=BIL）。受力需同时满足“有电流”和“有磁场”。
2.动圈式扬声器的工作原理是（　　）A. 电磁感应B. 通电导线在磁场中受力C. 电流的热效应D. 磁化现象
答案：B解析：扬声器线圈通入变化的电流时，在永磁体磁场中受力振动，带动纸盆发声，属于电能→机械能的转化。
3.探究磁场对通电导线作用的实验中，若观察到导体运动不明显，可改进的措施是（　　）A. 增强磁体磁性B. 减小导线长度C. 改变电流方向D. 断开开关
答案：A解析：安培力公式 F=BIL，增大磁感应强度（B）或电流（I）可增强受力效果。选项B会减小力，C仅改变方向，D使力消失。
4.在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，一根长0.2 m的通电导线与磁场方向成30°角，通过的电流为2 A，所受安培力大小为（ ）A. 0.1 NB. 0.2 NC. 0.17 ND. 0.3 N
答案：A解析：公式：F = BIL sinθ（θ为导线与磁场夹角）。代入数据：F = 0.5 T × 2 A × 0.2 m × sin30° = 0.1 N 。
5.扬声器工作原理如图所示。当线圈中通过交变电流时，纸盆振动发声。下列说法错误的是（ ）A. 线圈受力方向随电流方向变化而改变B. 磁场对通电线圈的作用力是纸盆振动的原因C. 增大电流可提高纸盆振动频率D. 永磁体提供恒定磁场
答案：C解析：A、B正确：通电线圈在磁场中受力运动带动纸盆 。D正确：永磁体提供稳定磁场。C错误：增大电流会增大振幅（响度），但频率由电流变化速率决定，与电流大小无关。
6.探究安培力影响因素的实验中，以下操作能改变导线受力方向的是（ ）① 仅调换电源正负极;② 仅对调磁铁N、S极;③ 同时改变电流和磁场方向;④ 增大滑动变阻器阻值A. ①② B. ③④ C. ①③ D. ②④
答案：A解析：①②正确：单独改变电流或磁场方向可使受力方向反向。③错误：同时改变两者时受力方向不变；④错误：仅改变电流大小不影响方向。
7.关于安培力的方向，下列说法正确的是（　　）A. 安培力方向一定与磁感线方向平行B. 安培力方向一定与电流方向垂直C. 同时改变电流和磁场方向，安培力方向不变D. 安培力方向由磁感应强度大小决定
答案：C解析：根据左手定则，安培力方向 垂直于磁感线与电流方向构成的平面（选项A、B错误）。若同时改变电流和磁场方向，安培力方向不变（如6中实验结论）；若仅改变一个方向，安培力方向反向。安培力方向由磁场方向和电流方向共同决定，与磁感应强度大小无关（选项D错误）。
8.动圈式扬声器的工作原理是利用（　　）A. 电流的磁效应　　　B. 磁场对通电导线的力　　C. 电磁感应　　　　　D. 磁化现象
答案：B解析：扬声器线圈通入变化电流时，在永磁体磁场中受力振动，带动纸盆发声。核心原理是 通电导线在磁场中受力（安培力），而非电磁感应（发电机原理）。
1. 要改变通电导线在磁场中受到的作用力的方向，可以通过改变　　　　　　　　或改变　　　　　　　　来实现。如果同时改变这两者的方向，通电导线所受作用力的方向会改变吗？2. 要使电动机中线圈的转动方向发生改变，可以采用的方法有：（1）　　　　　　　　　　　　 　　 　　　　。（2）　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。3. 电动机在通电转动的过程中，把　 　　能转化成　  　　能。4. 了解你家中哪些用电器中有电动机。