高三物理第一輪復(fù)習(xí) 第九章 第一單元 第2課時(shí) 安培力磁電式電表課件 選修31

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1、高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理第一單元磁場(chǎng)第一單元磁場(chǎng) 安培力安培力第第2課時(shí)課時(shí)安培力磁電式電表安培力磁電式電表 選修3-1 第九章磁場(chǎng)高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理基礎(chǔ)回顧基礎(chǔ)回顧考點(diǎn)一 安培力1定義：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的作用力，稱為安培力(仍屬于磁場(chǎng)力)2安培力的方向(1)安培力方向的判定方法_定則：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指_，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向_的方向，這時(shí)_所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向(2)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，安培力的方向永遠(yuǎn)垂直于_與_所構(gòu)成的_即FB，同時(shí)FI.高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(3)兩

2、平行的通電直導(dǎo)線，同向相互_，異向相互_3安培力的大小(1)垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)放置，長為L的直導(dǎo)線，通過的電流為I時(shí)，它所受的安培力F_，為最大值(2)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線方向成角時(shí)，F(xiàn)_.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線方向平行時(shí)，安培力等于零 答案：2(1)左手垂直電流拇指(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度電流平面(3)吸引排斥3(1)BIL(2)BILsin 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理要點(diǎn)深化要點(diǎn)深化1安培力的方向特點(diǎn)(1)與電場(chǎng)力比較磁場(chǎng)和電場(chǎng)有許多相似之處，但是，安培力比電場(chǎng)力復(fù)雜得多，點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中受力方向和電場(chǎng)方向不是相同就是相反；而電流元在磁場(chǎng)中受力的方向和磁場(chǎng)方向不在同一直線上，而且還不在同一平

3、面內(nèi)，安培力的方向與磁場(chǎng)方向和電流方向決定的平面垂直(2)安培力方向的判定方法安培力的方向可用左手定則判斷需要指出的是通電導(dǎo)線只要與磁場(chǎng)方向不平行，則有安培力的作用安培力是由B和I共同決定的高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理安培力F一定垂直于B與I所決定的平面，即F既垂直于B，又垂直于I.但I(xiàn)與B不一定垂直，可以成任意角由磁場(chǎng)B的方向和電流I的方向確定安培力F的方向是惟一的，但由F和B(或I)的方向確定I(或B)的方向不是惟一的2安培力的大小和做功的情況(1)安培力的大小公式FBILsin .式中為電流I方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向的夾角討論：當(dāng)磁場(chǎng)與電流垂直時(shí)，安培力最大，F(xiàn)BIL.當(dāng)磁場(chǎng)與電流平行時(shí)，

4、安培力最小，F(xiàn)0.若導(dǎo)線是曲線時(shí)，連結(jié)導(dǎo)線兩端點(diǎn)的直線長度，才是受安培力的有效長度安培力的實(shí)質(zhì)是通電導(dǎo)線中所有運(yùn)動(dòng)電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理安培力作用點(diǎn)為磁場(chǎng)中該部分導(dǎo)體的中點(diǎn)分析通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，應(yīng)會(huì)根據(jù)立體圖畫出投影截面圖，做好受力分析，然后運(yùn)用平衡條件或牛頓定律求解(2)安培力做功的實(shí)質(zhì)：能量的傳遞安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線或轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動(dòng)能或轉(zhuǎn)化為其他形式的能安培力做負(fù)功：是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，或儲(chǔ)存或再轉(zhuǎn)化為其他形式的能高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理基礎(chǔ)回顧基礎(chǔ)回顧考點(diǎn)二 磁電式電流表1磁電式電流表的主要構(gòu)成如圖(a

5、)所示，主要由五部分組成：(1)磁性很強(qiáng)的蹄形磁鐵；(2)圓柱形鐵芯，固定在磁鐵的兩極間；(3)套在鐵芯上可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框；高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(4)繞在鋁框上的線圈；(5)鋁框的轉(zhuǎn)軸上裝有兩個(gè)螺旋彈簧和一個(gè)指針2電流表的工作原理蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是_，如圖(b)所示不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，_.當(dāng)電流通過線圈的時(shí)候，線圈上跟鐵芯的軸平行的兩邊都受安培力作用，如右圖所示，這兩個(gè)力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺旋彈簧被扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，其大小隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角度的增大而增大當(dāng)這種阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩增大到同安培力產(chǎn)生的使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)即：KN

6、BIS.高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理安培力FI，所以I越大，安培力產(chǎn)生的力矩也越大，線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度就越大當(dāng)線圈中的電流方向改變時(shí)，安培力F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(cè)電流的方向說明：磁電式電流表是以電流的流入而工作的，故它是反映電流的儀表由于其原理涉及磁力矩，高考并沒有要求，故知道其構(gòu)造和原理就可了，不必對(duì)磁力矩進(jìn)行研究答案：2均勻地輻向分布的它的平面都跟磁感線平行高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型一 安培力作用下物體運(yùn)動(dòng)情況的判斷 如圖所示，兩條直導(dǎo)線從正面看交叉，如圖甲所示；從右側(cè)向左側(cè)看隔有一點(diǎn)距離，如圖乙

7、所示當(dāng)通過如圖所示的電流時(shí)，從正面看，流過I1的導(dǎo)線固定，則流過I2的導(dǎo)線將怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)；從側(cè)面看，他又將怎樣移動(dòng)()AI2的導(dǎo)線將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)遠(yuǎn)離I1的導(dǎo)線BI2的導(dǎo)線將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近I1的導(dǎo)線CI2的導(dǎo)線將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)遠(yuǎn)離I1的導(dǎo)線DI2的導(dǎo)線將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近I1的導(dǎo)線高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理解析： 電流元受力分析法：把直線電流CD等效為CO、OD兩段電流元，AB電流的磁感線分布如圖所示，用左手定則可知導(dǎo)線將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；特殊位置分析法：將導(dǎo)線CD轉(zhuǎn)過90度的特殊位置，兩直線電流相互平行，方向相同而相互吸引，可見CD將靠近AB，所以導(dǎo)線CD逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線AB

8、.答案：D點(diǎn)評(píng)：安培力作用下物體運(yùn)動(dòng)方向的判斷方法：(1)電流元受力分析法：即把整段電流等效為很多段直流電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元受的安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向，確定其運(yùn)動(dòng)方向(2)特殊位置分析法：把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置(如轉(zhuǎn)過90)后再判斷所受安培力的方向，從而確定運(yùn)動(dòng)的方向高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型訓(xùn)練題型訓(xùn)練 1如圖所示，用一塊蹄形磁鐵緩慢地接近發(fā)光的白熾燈的燈絲，可以看到燈絲()A靜止不動(dòng)B只向上邊擺C只向下邊擺 D顫抖起來 解析：由于燈絲流過的電流是大小和方向作周期性變化的交流電，根據(jù)左手定則可知燈絲所受的安培力的方向也作周期性的

9、變化，故可看到通電燈絲在磁場(chǎng)中發(fā)生顫抖 答案：D高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型二 物體所受安培力作用情況的判斷 如圖所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直線段ab、bc和cd的長度均為L，且abcbcd135.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示導(dǎo)線段abcd所受到的安培力的合力()A方向沿紙面向上，大小為(1)BILB方向沿紙面向上，大小為(1)BILC方向沿紙面向下，大小為(1)BILD方向沿紙面向下，大小為(1)BIL高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理解析：本題考查安培力的大小與方向的判斷該導(dǎo)線可以用a和d之間的直導(dǎo)線長為 L來等效代替

10、，根據(jù)FBIL，可知大小為 BIL.根據(jù)左手定則判斷導(dǎo)線abcd所受到的安培力的方向沿紙面向上，A正確答案：A點(diǎn)評(píng)：彎曲的導(dǎo)線可以等效為直導(dǎo)線，取其初、終兩端點(diǎn)的連線長度等效為直線電流的長度，按安培力的公式計(jì)算出安培力的合力高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型訓(xùn)練題型訓(xùn)練2東西方向上的兩個(gè)鐵塔支撐一根與地面平行的輸電線，處于B地5.0105 T的地磁場(chǎng)中，當(dāng)輸電線自東向西流過為220 A的電流時(shí)()A地磁場(chǎng)作用于每米輸電線上的力為1.1102 N，對(duì)鐵塔的設(shè)計(jì)沒有影響B(tài)地磁場(chǎng)作用于每米輸電線上的力為22 N，對(duì)鐵塔的設(shè)計(jì)有影響C輸電線所受的安培力向下D輸電線所受的安培力向上高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理

11、物理解析：根據(jù)安培力的公式，F(xiàn)BIL，把B地5.0105 T、IL220 Am代入計(jì)算，得到地磁場(chǎng)作用于每米輸電線上的力為1.1102 N，由于每兩個(gè)鐵塔的距離大約在200 m左右，每根輸電線總的作用力也約為2.2 N，顯然對(duì)鐵塔的設(shè)計(jì)沒有影響根據(jù)左手定則，地磁場(chǎng)從南向北穿過自東向西擺布的手掌心，輸電線所受的安培力向下答案：AC高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型三安培力與靜力平衡的問題質(zhì)量為m的通電導(dǎo)體棒ab置于傾角為的導(dǎo)軌上，如右圖(a)所示在圖(b)所加各種磁場(chǎng)中，導(dǎo)體均靜止，則導(dǎo)體與導(dǎo)軌間摩擦力為零的可能情況是()高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理解析：要使靜摩擦力為零，如果N0，必有f0.圖(

12、b)B選項(xiàng)中安培力的方向豎直向上與重力的方向相反可能使N0，B是正確的；如果N0，則導(dǎo)體除受靜摩擦力f以外的其他力的合力只要為零，那么f0.在圖(b)A選項(xiàng)中，導(dǎo)體所受到的重力G、支持力N及安培力F安三力合力可能為零，則導(dǎo)體所受靜摩擦力可能為零圖(b)的C、D選項(xiàng)中，從導(dǎo)體所受到的重力G、支持力N及安培力F安三力的方向分析，合力不可能為零，所以導(dǎo)體所受靜摩擦力不可能為零故正確的選項(xiàng)應(yīng)為A、B.答案：AB點(diǎn)評(píng)：安培力是一種性質(zhì)力，即屬于力學(xué)思維范疇其解題方法是：(1)首先把立體圖畫成易于分析的平面圖，如側(cè)面圖等；(2)確定導(dǎo)線所在處磁場(chǎng)方向，根據(jù)左手定則確定受安培力方向；(3)根據(jù)靜力平衡知識(shí)列

13、方程求解高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理 題型訓(xùn)練題型訓(xùn)練3如圖所示，在兩個(gè)傾角均為的光滑斜面上均水平放置一相同的金屬棒，棒中通以相同的電流，一個(gè)處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，另一個(gè)處于垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2，兩金屬棒均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則B1、B2大小的關(guān)系為()AB1B21cos BB1B21sin CB1B2cos 1 DB1B2sin 1高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理解析：對(duì)于左圖，由平衡條件有：mgtan B1IL；對(duì)于右圖，由平衡條件有：mgsin B2IL；兩式比較可得：B1B21cos .答案：A高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理

14、物理警示 力學(xué)概念理解不準(zhǔn)確而導(dǎo)致分析出錯(cuò) 如右圖所示，質(zhì)量為m50 g，長L10 cm的銅棒，用長度亦為L的兩根輕導(dǎo)線水平懸吊在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T未通電時(shí)，輕線在豎直方向，通入恒定電流后，棒向外偏轉(zhuǎn)的最大角度37，不考慮導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流，求此棒中恒定電流的大小高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理分析糾錯(cuò)：對(duì)銅棒進(jìn)行受力分析，通電時(shí)導(dǎo)線向外偏轉(zhuǎn)，說明安培力方向垂直電流和磁場(chǎng)方向向外，受力如右圖所示(側(cè)視圖)銅棒向外偏轉(zhuǎn)過程中，導(dǎo)線拉力不做功F做功為：WFFs1BILLsin 37重力做功為：WGmgs2mgL(1cos 37)錯(cuò)解：銅棒從豎直方向向上擺動(dòng)，在37時(shí)就達(dá)到平衡位置，有F安mgtan 37，而F安BIL高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理由于導(dǎo)線拉力不做功，則BIL2sin 37mgL(1cos 37)0答案：3.33 A高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理祝祝您您