資源簡介

(共41張PPT)
第一章　磁場對電流的作用
2.安培力的應(yīng)用
第*頁
核心素養(yǎng)：1.能用安培力解釋一些物理現(xiàn)象，了解安培力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用. 2.了 解直流電動機、電磁炮、磁電式電流表的工作原理.
第*頁
研習(xí)任務(wù)一　直流電動機
合作　討論
直流電動機滑環(huán)的作用是什么？
提示：滑環(huán)分成兩個相互絕緣的半圓環(huán)A與B，當電流由A流入時，則從B流出；當電 流由B流入時，則從A流出.因此，滑環(huán)在其中起了一個換向器的作用.
教材　認知
1. 直流電動機的組成
直流電動機由磁場（磁體）、轉(zhuǎn)動 、滑環(huán)、 等組成，由直流電源供 電，工作模型如圖所示.
2. 直流電動機的工作原理
當線圈通電后，由于受到安培力的作用，線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)起來，并且每轉(zhuǎn)半圈，線
圈內(nèi) 方向就變換一次，從而可以連續(xù)轉(zhuǎn)動.
3. 電動機的能量轉(zhuǎn)化
能量轉(zhuǎn)化方面，是利用 力做功把電能轉(zhuǎn)化為機械能.
線圈　
電刷　
電流　
安培　
研習(xí)　經(jīng)典
AD
A. 左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉
B. 左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉
C. 左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉
D. 左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉
解析：為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來，若將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的 絕緣漆都刮掉，這樣當線圈在題圖所示位置時，線圈的上、下邊受水平方向的安培力 而轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)過一周后再次受到同樣的安培力而使其轉(zhuǎn)動，選項A正確；若將左、右轉(zhuǎn) 軸上、下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，則當線圈在題圖所示位置時，線圈的上、下邊受水平 方向的安培力而轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)過半周后仍受到安培力而使其來回擺動，選項B錯誤；若將 左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，電路不能接通，線圈不受安培 力作用，不會轉(zhuǎn)動，選項C錯誤；若將左轉(zhuǎn)軸上、下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下 側(cè)的絕緣漆刮掉，這樣當線圈在題圖所示位置時，線圈的上、下邊受水平方向的安培 力而轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)過半周后電路不導(dǎo)通，由于慣性，線圈回到豎直平面，此時線圈再次受 到同樣的安培力而使其轉(zhuǎn)動，選項D正確.
對應(yīng)　訓(xùn)練
A. 安培力使直流電動機線圈轉(zhuǎn)動
B. 直流電動機是一種將電能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置
C. 直流電動機換向器的作用是不斷改變磁場的方向
D. 直流電動機換向器的作用是不斷改變線圈中電流的方向
解析：安培力使直流電動機線圈轉(zhuǎn)動，A正確；直流電動機通過安培力做功將電能轉(zhuǎn) 化為機械能，B正確；直流電動機換向器使線圈每轉(zhuǎn)動半圈，線圈中電流的方向改變 一次，從而實現(xiàn)線圈的連續(xù)轉(zhuǎn)動，C錯誤，D正確.
ABD
第*頁
研習(xí)任務(wù)二　電磁炮
教材　認知
1. 電磁炮
也叫作軌道炮，是利用電磁系統(tǒng)中的 力發(fā)射彈丸的一種先進的動能殺 傷性武器.
安培　
2. 電磁炮的原理
如圖所示是電磁軌道炮發(fā)射的基本原理圖，其中兩條平行的金屬導(dǎo)軌A和B充當 傳統(tǒng)火炮的炮管，彈丸放在兩導(dǎo)軌間，它與兩導(dǎo)軌間接觸良好且摩擦很小，當 兩導(dǎo)軌接入電源時，強大的電流I從導(dǎo)軌A流入，經(jīng)彈丸從導(dǎo)軌B流回，兩導(dǎo)軌中 的強電流在兩導(dǎo)軌間產(chǎn)生強磁場，彈丸在安培力作用下以很大的加速度做加速 運動，最終高速發(fā)射出去.
3. 電磁炮的優(yōu)點
（1）彈丸體積小，重量輕，方便攜帶.
（2）飛行時的空氣阻力小，發(fā)射穩(wěn)定性好，初速度大，射程 ，射擊精 度 .
（3）安全隱患小.
遠　
高　
研習(xí)　經(jīng)典
AC
A. 磁場方向應(yīng)豎直向上
B. 磁場方向應(yīng)豎直向下
C. 增大磁感應(yīng)強度B的值，炮彈受到的安培力變大
D. 若同時將電流方向和磁場方向反向，安培力方向也會反向
解析：炮彈所受安培力向右，根據(jù)左手定則可知，磁場方向應(yīng)豎直向上，選項A正 確，B錯誤；根據(jù)F＝BIL可知，增大磁感應(yīng)強度B的值，炮彈受到的安培力變大，選 項C正確；根據(jù)左手定則可知，若同時將電流方向和磁場方向反向，安培力方向不 變，選項D錯誤.
對應(yīng)　訓(xùn)練
A. 磁場方向水平向左
B. 磁場方向水平向右
C. 磁場的磁感應(yīng)強度大小為1×103 T
D. 炮彈的加速度大小為3×105 m/s2
C
第*頁
研習(xí)任務(wù)三　磁電式電流表
教材　認知
1. 磁電式電流表的結(jié)構(gòu)如圖甲所示.
2. 輻向磁場：磁場內(nèi)同一圓周上的任何位置，磁感應(yīng)強度的大小都 ，方向 總是沿 方向，如圖乙所示.
相等　
半徑　
3. 磁電式電流表的工作原理：當有待測電流通過線圈時，磁場就對線圈產(chǎn)生安培 力，使它偏轉(zhuǎn).線圈偏轉(zhuǎn)時，游絲發(fā)生形變，產(chǎn)生彈力，阻止線圈繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，線圈偏 轉(zhuǎn)的角度越大，游絲的形變越厲害，彈力就越大，當彈力和安培力的作用使線圈達到 平衡時，指針所指的位置就反映出待測電流的大小.
線圈中的電流方向改變時，安培力的方向隨著改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變.所 以，根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流的方向.
研習(xí)　經(jīng)典
A. 線圈平面跟磁感線平行
B. 通電線圈中的電流越大，指針偏轉(zhuǎn)角度也越大
C. 在線圈轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)，各處的磁場都是勻強磁場
D. 在線圈轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)，線圈所受安培力大小與電流有關(guān)，而與所處位置無關(guān)
解析：磁電式電流表內(nèi)磁場是均勻輻向分布的磁場，不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置，它的平 面都跟磁感線平行，線圈所在各處磁場的磁感應(yīng)強度大小相等、方向不同，所以安培 力大小與電流大小有關(guān)而與所處位置無關(guān)，電流越大，安培力越大，指針轉(zhuǎn)過的角度 越大，選項A、B、D正確.
ABD
對應(yīng)　訓(xùn)練
A. 該磁場是勻強磁場
B. 穿過該線圈的磁通量為BL2
C. a導(dǎo)線受到的安培力方向向下
D. b導(dǎo)線受到的安培力大小為BIL
D
解析：勻強磁場應(yīng)該是一系列平行且間距相等的磁感線，方向相同，A錯誤；線圈平 面與磁感線平行，故穿過線圈的磁通量為零，B錯誤；a導(dǎo)線中電流方向垂直紙面向 外，該處磁場方向向右，根據(jù)左手定則，知安培力方向向上，C錯誤；b導(dǎo)線始終與 磁感線垂直，故受到的安培力大小一直為BIL，D正確.
第*頁
課時作業(yè)（二）
[基礎(chǔ)訓(xùn)練]
A. 導(dǎo)軌之間的磁場方向可能豎直向下
B. 導(dǎo)軌之間的磁場方向可能水平向右
C. 電磁炮的本質(zhì)是一種大功率型發(fā)電機
D. 若要增大發(fā)射速度，可增大流過彈丸的電流
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解析：根據(jù)安培定則可知，兩導(dǎo)軌中的強電流（如圖示）在導(dǎo)軌之間產(chǎn)生的磁場方向 豎直向上，故A、B錯誤；電磁炮的本質(zhì)是電磁發(fā)射技術(shù)，不是大功率的發(fā)電機，故C 錯誤；增大流過彈丸的電流，安培力將增大，根據(jù)牛頓第二定律知，彈丸獲得的加速 度增大，則其他條件不變的情況下，發(fā)射速度增大，故D正確.故選D.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A. 鐵質(zhì)圓柱將磁場屏蔽，內(nèi)部沒有磁場
B. 線圈所處位置是勻強磁場
C. 若更換更強的磁場，將增大電流表的量程
D. 運輸過程中把電表正負接線柱用導(dǎo)線相連可減緩表針擺動幅度
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解析：鐵質(zhì)圓柱沒有將磁場屏蔽，內(nèi)部有磁場，故A錯誤；磁場是均勻地輻向分布， 線圈轉(zhuǎn)動過程中各個位置的磁感應(yīng)強度的大小不變，故B錯誤；若更換更強的磁場， 安培力增大，但不會增大電流表的量程，故C錯誤；運輸過程中把電表正負接線柱用 導(dǎo)線相連，電流表短路，指針擺動時產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流受到安培力作用，可減 緩表針擺動幅度，故D正確.故選D.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A. 圖示左側(cè)通電導(dǎo)線所受安培力向下
B. a、b兩點的磁感應(yīng)強度相同
C. 圓柱內(nèi)的磁感應(yīng)強度處處為零
D. c、d兩點的磁感應(yīng)強度大小相等
解析：由左手定則可知，圖示左側(cè)通電導(dǎo)線所受安培力向下，A正確；a、b兩點的磁 感應(yīng)強度大小相同，但是方向不同，B錯誤；磁感線是閉合的曲線，則圓柱內(nèi)的磁感 應(yīng)強度不為零，C錯誤；因c點處的磁感線較d點密集，可知c點的磁感應(yīng)強度大于d點 的磁感應(yīng)強度，D錯誤.故選A.
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
4. 如圖，在豎直向下的勻強磁場中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面 內(nèi)，電阻不計.軌道端點MN間接有直流電源，內(nèi)阻為r，電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直 于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，向右做勻速運動（速度平行于MN），通 過滑輪可以勻速提升重物，請簡述該裝置能量轉(zhuǎn)化的情況： ；寫出一個用 類似原理制作的機械： 　.
見解析　
直流電動機
　解析：電源產(chǎn)生的電能在電路產(chǎn)生電流，電流通過電
源內(nèi)阻和導(dǎo)體棒時將一部分電能轉(zhuǎn)化成電源內(nèi)阻和導(dǎo)體
棒上的內(nèi)能，同時在導(dǎo)體棒上產(chǎn)生安培力，安培力對導(dǎo)
體棒做正功，將電能轉(zhuǎn)化為金屬棒和重物的機械能，當
導(dǎo)體棒和重物都勻速時轉(zhuǎn)化成的機械能全部為增加的重物重力勢能.根據(jù)上述分析可知，原理是把電能轉(zhuǎn)化為機械能，用類似原理制作的機械有直流電動機.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
5. 某同學(xué)學(xué)習(xí)了電磁炮驅(qū)動原理和磁電式電流表結(jié)構(gòu)后，設(shè)想將電磁炮水平軌道L1L2 改為半徑為R的L1'L2'半圓形軌道，正對豎直擺放，軌道寬度為d，如圖（a）所示.并 將勻強磁場改為均勻輻向分布的磁場，使得軌道所在處磁感應(yīng)強度大小恒為B，并用 質(zhì)量為m，長度略大于d的細導(dǎo)體棒代替炮彈，與軌道接觸良好，正視圖如圖（b）所 示，軌道最高位置與圓心齊平.給導(dǎo)體棒一瞬時沖量，輸入合適的變化電流，使得導(dǎo) 體棒以速度v在半圓形軌道上做勻速圓周運動，重力加速度大小為g.
1
2
3
4
5
6
7
8
9

1
2
3
4
5
6
7
8
9
（2）若測得μ非常小，可以忽略摩擦，且不考慮電磁感應(yīng)現(xiàn)象，那么從最低點開始計 時，輸入電流I隨時間t的變化關(guān)系圖像是 .
A　
1
2
3
4
5
6
7
8
9
[能力提升]
A. 泵體的上表面應(yīng)接電源正極
C. 減小液體電阻率可以獲得更大抽液高度
D. 減小磁感應(yīng)強度可以獲得更大抽液高度
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A. 在額定功率下運行時，電動機電路中的電流大小為20 A
B. 電刷a接入電路正極，電刷b接入電路負極
C. A點與B點間電流方向在不斷變化
D. 直流電源可以驅(qū)動該電動機正常工作
B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解析：電動機的電功率表達式為P＝UI，代入題中數(shù)據(jù)可得200 W＝10 V×I，解得I＝ 20 A，A正確；磁場方向在磁體外部由N極指向S極，由電動機運轉(zhuǎn)方向可知，AB段受 力方向向上，再由左手定則可知，電流方向由A指向B，故b為正極，a為負極，B錯 誤；線圈轉(zhuǎn)過180°后兩半銅環(huán)所接電刷互換，AB間電流方向改變，依次類推可知， A點與B點間電流方向不斷改變，C正確；直流電源可以驅(qū)動該電動機正常工作，D正 確.此題選擇不正確的選項，故選B.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
AC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A. CMNF回路內(nèi)的磁場方向與驅(qū)動電流I的方向滿足安培定則
B. 導(dǎo)電底座MN所受安培力F的方向與CMNF回路中驅(qū)動電流I的方向有關(guān)
C. 驅(qū)動電流I變?yōu)樵瓉淼?倍，導(dǎo)電底座MN所受安培力F的大小將變?yōu)樵瓉淼?倍
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解析：CMNF回路內(nèi)的磁場是由驅(qū)動電流產(chǎn)生的，所以其方向與驅(qū)動電流的方向滿足 安培定則，故A正確；CMNF回路中驅(qū)動電流的方向改變，根據(jù)安培定則，磁場方向 與之前相反，由于導(dǎo)電底座MN中電流方向與之前相反，根據(jù)左手定則，導(dǎo)電底座MN 所受安培力F的方向不變，與CMNF回路中驅(qū)動電流I的方向無關(guān)，故B錯誤；驅(qū)動電 流I變?yōu)樵瓉淼?倍，CMNF回路內(nèi)的磁場磁感應(yīng)強度隨之變?yōu)樵瓉淼?倍，根據(jù)F＝ BIL飛翔體MN受的安培力將變?yōu)樵瓉淼?倍，故C正確；飛翔體的質(zhì)量只是飛翔體和 底座的一部分，故將飛翔體質(zhì)量減為原來的一半，整體質(zhì)量和原來質(zhì)量的關(guān)系未知， 無法計算最終速度變化，故D錯誤.故選AC.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
9. “電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器，具有速度快、效率高等優(yōu)點.如 圖是“電磁炮”的原理結(jié)構(gòu)示意圖.光滑水平加速導(dǎo)軌電阻不計，軌道寬為L＝0.2 m；在導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B＝1×102 T；“電磁炮”彈體總質(zhì) 量m＝0.2 kg，其中彈體在軌道間的電阻R＝0.4 Ω；可控電源的內(nèi)阻r＝0.6 Ω，電源 的電壓能自行調(diào)節(jié)，以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射；在某次試驗發(fā)射時，電源為加速 彈體提供的電流是I＝4×103 A，不計空氣阻力.求：
（1）彈體所受安培力大小和方向；
答案：8×104 N　水平向右　
解析：由安培力公式得安培力大小
F＝IBL＝8×104 N 由左手定則可知安培力方
向水平向右.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
（2）彈體從靜止加速到4 km/s，軌道至少要多長；
答案：20 m　
（3）彈體從靜止加速到4 km/s過程中，該系統(tǒng)消耗的總能量.
答案：1.76×106 J
1
2
3
4
5
6
7
8
9

展開更多......

收起↑