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第一單元磁場(chǎng)安培力第2課時(shí)安培力磁電式電表,選修3-1第九章磁場(chǎng),,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(kāi)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F⊥B，同時(shí)F⊥I.,(3)兩平行的通電直導(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(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線，通過(guò)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θ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)BILsinθ,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①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．,②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．③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?、俟紽＝BILsinθ.式中θ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)，安培力最小，F(xiàn)＝0.②若導(dǎo)線是曲線時(shí)，連結(jié)導(dǎo)線兩端點(diǎn)的直線長(zhǎng)度，才是受安培力的有效長(zhǎng)度．③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)．,④安培力作用點(diǎn)為磁場(chǎng)中該部分導(dǎo)體的中點(diǎn)．⑤分析通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)會(huì)根據(jù)立體圖畫(huà)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①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．②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．,,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)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；,(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(guò)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：Kθ＝NBIS.,安培力F∝I，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θ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(shuō)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(méi)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,,,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，如圖乙所示．當(dāng)通過(guò)如圖所示的電流時(shí)，從正面看，流過(guò)I1的導(dǎo)線固定，則流過(guò)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)(),A．I2的導(dǎo)線將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)遠(yuǎn)離I1的導(dǎo)線B．I2的導(dǎo)線將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近I1的導(dǎo)線C．I2的導(dǎo)線將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)遠(yuǎn)離I1的導(dǎo)線D．I2的導(dǎo)線將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近I1的導(dǎo)線,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(guò)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(jiàn)CD將靠近AB，所以導(dǎo)線CD逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線AB.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(guò)90)后再判斷所受安培力的方向，從而確定運(yùn)動(dòng)的方向．,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(lái),解析：由于燈絲流過(guò)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變化，故可看到通電燈絲在磁場(chǎng)中發(fā)生顫抖．答案：D,,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(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且∠abc＝∠bcd＝135.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,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(zhǎng)為L(zhǎng)來(lái)等效代替，根據(jù)F＝BIL，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(zhǎng)度等效為直線電流的長(zhǎng)度，按安培力的公式計(jì)算出安培力的合力．,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＝5.010－5T的地磁場(chǎng)中，當(dāng)輸電線自東向西流過(guò)為220A的電流時(shí)()A．地磁場(chǎng)作用于每米輸電線上的力為1.110－2N，對(duì)鐵塔的設(shè)計(jì)沒(méi)有影響B(tài)．地磁場(chǎng)作用于每米輸電線上的力為22N，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,解析：根據(jù)安培力的公式，F(xiàn)＝BIL，把B地＝5.010－5T、IL＝220Am代入計(jì)算，得到地磁場(chǎng)作用于每米輸電線上的力為1.110－2N，由于每?jī)蓚€(gè)鐵塔的距離大約在200m左右，每根輸電線總的作用力也約為2.2N，顯然對(duì)鐵塔的設(shè)計(jì)沒(méi)有影響．根據(jù)左手定則，地磁場(chǎng)從南向北穿過(guò)自東向西擺布的手掌心，輸電線所受的安培力向下．答案：AC,,題型三安培力與靜力平衡的問(wèn)題,質(zhì)量為m的通電導(dǎo)體棒ab置于傾角為θ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(),解析：要使靜摩擦力為零，如果N＝0，必有f＝0.圖(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N＝0，B是正確的；如果N≠0，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f＝0.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(huà)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)列方程求解．,題型訓(xùn)練,3．如圖所示，在兩個(gè)傾角均為α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(),A．B1︰B2＝1︰cosαB．B1︰B2＝1︰sinαC．B1︰B2＝cosα︰1D．B1︰B2＝sinα︰1,解析：對(duì)于左圖，由平衡條件有：mgtanα＝B1IL；對(duì)于右圖，由平衡條件有：mgsinα＝B2IL；兩式比較可得：B1︰B2＝1︰cosα.答案：A,,,,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m＝50g，長(zhǎng)L＝10cm的銅棒，用長(zhǎng)度亦為L(zhǎng)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B＝0.5T．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θ＝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．,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(shuō)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(guò)程中，導(dǎo)線拉力不做功．,F做功為：WF＝Fs1＝BILLsin37重力做功為：WG＝－mgs2＝－mgL(1－cos37),錯(cuò)解：銅棒從豎直方向向上擺動(dòng)，在θ＝37時(shí)就達(dá)到平衡位置，有F安＝mgtan37，而F安＝BIL,由于導(dǎo)線拉力不做功，則BIL2sin37－mgL(1－cos37)＝0,答案：3.33A,祝,您,學(xué)業(yè)有成,