第一章 第二节 安培力的应用-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册同步全程学习全书word（粤教版）

品牌书店·知名数辅·正版资源 学科网书城“ 爬身边的互联网+数辅专家 第二节安培力的应用 [素养目标] 1.了解电流天平、磁电式电表和直流电动机的原理。 2.经历磁电式电表和直流电动机运动过程的探究，进一步理解安培力。 =分类研析= 类型一电流天平 1.设计思路 普通天平是应用杠杆原理把被测物与已知质量的砝码进行力学平衡， 利用等效替代法测量出被测物体的质量。对于较难直接测量的安培力 和磁感应强度，人们同样运用等效替代法，结合安培力的相关知识和 现代电子技术，设计出了如图所示的电流天平。 2.工作原理 如图所示是等臂电流天平的原理图。在天平的右端挂一矩形线圈，设 线圈匝数为n，底边cd长1，放在待测匀强磁场中，使线圈平面与磁场 垂直，磁场方向垂直于纸面向里。 —____独家授权侵权必究 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 当线圈中通入图示方向的电流I时，在天平左、右两边加上质量分别 为m1、皿的砝码使天平平衡.设磁场磁感应强度为B,根据左手定则、 安培力表达式和平衡条件，有m1g2gBIL,保持线圈中电流的大小 不变，使电流方向反向.通过在天平左盘加上质量为m的砝码使天平 再次平衡，则有(m1+m)g2g+BIL,综合以上两式，可得该匀强磁场的 磁感应强度测量值B器， 3.主要用途 电流天平常用于实验室中测量两平行通电导体之间的相互作用力和 磁感应强度 [例1]如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度.天平的右臂下 面挂一个矩形线圈，宽为L,共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场 方向垂直于纸面.当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边 加上质量分别为m1、m2的砝码时，天平平衡：当电流反向（大小不变）时， 右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡.由此可知（重力加速 度为g,线圈质量不计)(B) ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教捕·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 m A磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为@ B.磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为器 C.磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为@ D.磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为器 解析：因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以电流反向后 安培力竖直向上，由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里.电流反 向前，有m1g2g+NBIL,电流反向后，有m1g2g+mg-NBIL.两式联立可 得B器，故选项B正确。 [对点训练1]一种可测量磁感应强度大小的实验装置，如图所示.磁 铁放在水平放置的电子测力计上，两极之间的磁场可视为水平匀强磁 场.其余区域磁场的影响可忽略不计.此时电子测力计的示数为G1.将 一直铜条AB水平且垂直于磁场方向静置于磁场中.两端通过导线与 电源、开关、滑动变阻器和电流表连成回路.闭合开关，调节滑动变阻 器的滑片.当电流表示数为I时，电子测力计的示数为G2,测得铜条在 匀强磁场中的长度为L.铜条始终未与磁铁接触，对上述实验下列说法 正确的是(C) ·独家授权侵权必究。 学科网书城画 品牌书店·知名教捕·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 铜条 读数7 单位：N A.铜条所受安培力方向竖直向下 B铜条所在处磁场的磁感应强度大小为 C.铜条所在处磁场的磁感应强度大小为把 D.铜条所在处磁场的磁感应强度大小为芒 解析：由左手定则可知，铜条所受安培力方向竖直向上，选项A错误； 由牛顿第三定律可知，铜条对磁铁有向下的作用力，使得电子测力计 的示数增加，由平衡知识可知G2GBIL,解得B光，选项C正确，B、 D错误. 类型二磁电式电表 1.内部结构 (1)如图所示是磁电式电表内部结构示意图，蹄形磁铁的两极间有一 个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，在铝 框上绕有铜线圈.电表指针固定在线圈上，可与线圈一起转动.线圈的 两端分别接在两个螺旋弹簧上，被测电流经过这两个弹簧流入线圈， ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 6.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 螺旋弹簧 线圈 (2)蹄形磁铁与铁芯间的磁场可看作是均匀辐射分布的，如图所示.无 论通电线圈转到什么位置，线圈的平面总与磁场方向平行. 2.工作原理 当磁电式电表的线圈没有电流通过时，螺旋弹簧处于自然状态，线圈 处于水平位置，指针指向零刻度.当线圈通入电流时，根据左手定则， 可知线圈的两对边受到大小相等、方向相反的一对安培力作用.在安 培力作用下，线圈绕中心轴转动.线圈的转动导致螺旋弹簧被扭转，产 生一个阻碍线圈转动的阻力.当安培力与螺旋弹簧阻力作用效果相当 时，线圈停在某一位置，电表指针指示表盘相应刻线，进而得到相应电 流