高中物理第三章磁场第四节安培力的应用学案粤教版选修.docx

第四节安培力的应用学习目标重点难点1了解直流电动机的原理2了解磁电式电表的原理通电线圈在匀强磁场中所受安培力力矩及磁电式电流表的工作原理一、直流电动机电动机有_与_，直流电动机的突出优点就是通过改变_来调节它的转速预习交流通电以后，电动机为什么会转动呢？二、磁电式电表1电流表是测量_的电学仪器，我们在实验时经常使用的电流表是_电流表2不论是电动机，还是磁电式电流表，都是磁场中的线圈受到安培力作用而旋转起来的，线圈所在的磁场是_分布的，这样做的目的是_3对于磁电式电流表，我们根据指针偏转角度的大小可以知道被测电流的强弱，这是因为磁场对电流的作用力跟电流成_，因而线圈中的电流越大，安培力的转动作用也_，线圈和指针偏转的角度也就_在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点答案：一、交流电动机直流电动机输入电压预习交流1：答案：通电的线圈受到了磁场的作用力二、1电流大小磁电式2均匀辐射任何位置线圈都与磁感线平行3正比大越大磁电式电表如图所示，我们知道电流的大小可以由电流表直接读出，你知道电流表通电后，它的指针为什么能够发生偏转吗？如图甲所示是磁电式电流表的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是（）指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关ABC D1磁力矩：安培力产生的使线圈转动的力矩，大小为MnBIS其中n为线圈匝数，S为线圈面积2电流表中磁铁与铁芯之间的磁场是均匀辐向分布的：所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的3电流表的工作原理如下图所示，矩形线框两条边所受安培力大小相等，方向相反，大小为FBIL，但两力不在一条直线上，两个力形成一对力偶，设两力间距为d，则安培力矩MFdBILdBIS（其中S为线圈面积）由于线圈由N匝串联而成，所以线框所受力矩应为M1NBIS，电流表内的弹簧产生一个阻碍线圈偏转的力矩，已知弹簧产生的弹性力矩M2与指针的偏转角度成正比，即M2k（其中k由弹簧决定），当M1M2时，线圈就停在某一偏角上，固定在转轴上的指针也转过同样的偏角，并指示刻度盘上的某一刻度，从刻度的指示数就可以测得电流大小由M1M2可得NBISk，I从公式中可以看出：（1）对于同一电流表N、B、S和k为不变量，所以 I，可见与I一一对应，从而用指针的偏角来测量电流I的值；（2）因 I，随I的变化是线性的，所以表盘的刻度是均匀的1关于磁电式电流表的结构，下列说法中不正确的是（）A电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是匀强磁场B铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，铝框上绕有线圈C电流表的指针固定在铝框的转动轴上，可随铝框一起转动D被测电流经螺旋弹簧起阻碍线圈转动的作用2关于磁电式电流表，下列说法中正确的有 （）A电流表的线圈处于匀强磁场中B电流表的线圈处于均匀辐向磁场中C电流表的线圈转动时，安培力大小不变D电流表指针的偏转角与所测电流成反比3如图所示，匀强磁场中，矩形通电线框可绕中心轴OO转动，则下列说法正确的是（）A在图示位置线框所受磁力矩为零B转过90时线框所受磁力矩为零C转过90时线框四条边都不受磁场力作用D转动中，ab、cd边所受磁场力均恒定不变4一单匝线圈abcd，面积为S，通入电流为I，方向如图所示在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面与B成角，此时线圈所受磁力矩为（）AMBISsin，顺时针BMBISsin，逆时针CMBIScos，顺时针DMBIScos，逆时针5电动机通电之后电动机的轮子就转动起来，其实质是因为电动机内线圈通电之后在磁场中受到了磁力矩的作用，如图所示，为电动机内的矩形线圈，其只能绕Ox轴转动线圈的四个边分别与x、y轴平行，线中电流方向如图当空间加上如下所述的哪种磁场时，线圈会转动起来（）A方向沿x轴的恒定磁场B方向沿y轴的恒定磁场C方向沿z轴的恒定磁场D任何方向的恒定磁场提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记知识精华技能要领答案：活动与探究：答案：电流在磁场里受到安培力作用而发生偏转迁移与应用：C解析：当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故正确，磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故错，正确电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故正确当堂检测1A解析：电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向磁场，不是匀强磁场，故选A2BC解析：电流表的线圈所处的磁场并非是匀强磁场，是均匀辐向磁场，线圈两条边所在处的磁感应强度大小相同，但方向不同，而且离转动轴距离不同的位置其磁感应强度大小也不同，所以不是匀强磁场3BD解析：题图所示位置的俯视图如图（a）所示，由安培力计算式和左手定则可知，ab边和cd边受安培力大小相等，方向相反，ab边和bc边此时不受安培力设电流为I，线框面积为S，线框受磁力矩为M，则此时M2BIBIS，线圈加速转动（c）当线框转过90时，从左向右侧视图如图（b）所示从图示可知，此时线框四条边都受安培力，整个线框的合外力为零整个线框受磁力矩M0转动过程中，任一位置的俯视图如图（c）所示，受力大小、方向均不变，所以答案选B和D4D解析：由左手定则可判知线框左边ab所受安培力竖直向下，右边cd所受的安培力竖直向上，而bc边和ad边所受安培力相互抵消，所以通电线圈在匀强磁场中所受的总力矩，即磁力矩为MBIcos BIcos 2BIcos BIScos 根据ab边和cd边的受力，可以肯定通电线圈将沿逆时针方向转动，所以磁力矩方向为逆时针方向，故选项D是正确的5B解析：此题是一个通电线圈在磁场