第1章 第2节 安培力的应用-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修 第二册同步课堂高效讲义配套课件（粤教版）

第二节　安培力的应用 　　　　 第一章　磁场 核心素养目标 物理观念 认识电流天平、直流电动机、磁电式电表等器件。 科学思维 知道电流天平、磁电式电表、直流电动机的基本构造及它们的工作基本原理。 科学探究 探究直流电动机通电线圈在磁场中受安培力作用而转动的规律。 科学态度 与责任 会解决安培力作用下的实际问题及分析安培力作用下的力学综合问题，体会科学技术在生产和生活中的应用。 知识点二　磁电式电表 课时精练 知识点一　电流天平 知识点三　直流电动机 随堂演练 素养培优专栏 聚焦“STSE”问题——安培力的广泛应用 内 容 索 引 知识点一　电流天平 索引 基础梳理 1．电流天平 (1)普通天平是应用______原理把被测物与已知质量的砝码进行力学平衡，利用____________测量出被测物体的质量。 (2)对于较难直接测量的安培力和磁感应强度，可用__________测出。 杠杆 等效替代法 电流天平 2．电流天平的工作原理 等臂电流天平的原理图如图所示。在天平的右端挂一矩形线圈， 设线圈匝数为n，底边cd长L，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。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、m2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m1g＝______________，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)g＝______________。综合以上两式，可得该匀强磁场的磁感应强度测量值B＝ 。 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____________。 3．处理方法：等效替代法结合安培力的相关知识和现代电子技术。 m2g－nBIL m2g＋nBIL 磁感应强度 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，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。重力加速度为g。由此可知 题组训练 √ 由左手定则判断知磁场方向垂直于纸面向里。电流反向前，有m1g＝m2g＋m3g＋nILB，其中m3为线圈质量，电流反向后，有m1g＝m2g＋m3g＋mg－nILB，两式联立可得B＝ ，故选B。 2．电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示。两相距很近的多匝通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说法正确的是 A．两线圈电流方向相同时，天平示数为正数 B．两线圈电流方向相反时，天平示数为负数 C．线圈Ⅰ的匝数越少，天平越灵敏 D．线圈Ⅱ的匝数越多，天平越灵敏 当天平示数为负时，说明两线圈相互吸引，两线圈电流方向相同，当天平示数为正时，说明两线圈相互排斥，两线圈电流方向相反，故A、B错误；由于线圈Ⅱ放在天平托盘上，线圈Ⅱ受到线圈Ⅰ的作用力为F＝N2I2LB。所以当线圈Ⅱ的匝数越多，相同情况下的力越大，则天平越灵敏，故C错误，D正确。 √ 知识点二　磁电式电表 索引 1．如图甲所示，通电线圈在磁场中所在位置所受安培力方向如何？线圈将如何运动？ 情境导学 提示：左边导线所受安培力方向向上，右边导线所受安培力方向向下，线圈将沿顺时针方向转动。 提示：该磁场的磁感线的延长线都通过铁芯的中心，即为径向磁场，是非匀强磁场，但在以铁芯为中心的某一圆周上，各点的磁感应强度的大小都相等；不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线方向都垂直，线圈的两边所受安培力大小相等。 2．磁电式电流表中磁场分布如图乙所示，思考这样的磁场分布有什么特点？线圈的两边所受安培力的大小有什么特点？ 1．装置：磁电式电表是在蹄形磁铁的两极间有一个固定的____________，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的______，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。 基础梳理 圆柱形铁芯 铝框 2．原理：如图所示，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________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，进而得到相应电流的大小。改变通入线圈