第一章 2.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教师用书（教科版）

2．安培力的应用 【核心素养目标】 科学思维 理解直流电机、电磁炮、磁电式电流表的工作原理。 科学探究 通过实验探究电动机转动原因及转动方向与电流方向的关系；观察磁电式电流表的构造，理解测量电流的原理。 科学态度与责任 体会安培力在科技生活中的应用。 一、直流电动机 1．直流电动机由磁场(磁体)、转动线圈、滑环、电刷等组成，由直流电源供电。 2．当给电动机通电后，线圈受到安培力作用，在磁场中旋转起来。 3．电动机有直流电动机和交流电动机两种。 二、电磁炮 1．电磁炮是利用电磁系统中的安培力发射弹丸的一种先进的动能杀伤性武器。 2．工作原理：两导轨中的强电流在两导轨间产生强磁场，弹丸通电流后受安培力做加速运动。 学生用书↓第7页 3．特点：没有圆形炮管，弹丸体积小，重量轻，空气阻力小，稳定性好，初速度大，射程远，具有很高的射击精度。 三、磁电式电流表 1．辐向磁场：极靴与铁芯之间形成的沿着径向分布的磁场，磁场内同一圆周上的任何位置，磁感应强度的大小都相等，方向沿半径方向。 2．磁电式电流表工作原理：当电流通过线圈时，磁场对线圈产生安培力，使它偏转。游丝产生的弹力和安培力的作用使线圈达到平衡时，指针所指的位置就反映出待测电流的大小。 3．优缺点 (1)优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流。 (2)缺点是对过载很敏感，如果通过的电流超过允许值，很容易被烧坏。 1．判断正误 (1)直流电动机的换向器是由两个彼此绝缘的铜制半环组成的。(　　) (2)电磁炮导轨通过的电流越大，弹丸受到的安培力越大。(　　) (3)磁电式电流表指针偏转角随电流的增大而增大。(　　) (4)磁电式电流表内是均匀辐射磁场，不是匀强磁场。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)√　(4)√ 2．链接实景如图所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动．现要使线圈逆时针转动，下列方法中可行的是(　　) A．只改变电流方向 B．只改变电流大小 C．换用磁性更强的磁铁 D．对换磁极同时改变电流方向 A　[直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关，若使通入直流电动机的电流方向改变或磁场的方向改变，它的转动方向将改变。但是如果同时改变电流的方向和磁场的方向，线圈的转动方向将不变，故A正确。] 知识点一　安培力的应用 从20世纪70年代开始，一些西方国家和军事大国纷纷进行电磁炮的研究和发展。2006年8月，中国军方在内蒙古炮兵靶场对超高速电磁炮进行了首次实验，实验获得圆满成功。 (1)要使炮弹沿导轨向右发射，导线MN中电流方向如何？ (2)有哪些办法提高炮弹的发射速度？ 提示：(1)M→N。 (2)增大电流或磁感应强度。 1．直流电动机 (1)直流电动机通过滑环的作用，使得线圈所受安培力总是线圈运动的动力。 (2)直流电动机把电能转化为机械能。 学生用书↓第8页 2．电磁炮 (1)导轨中通过的电流越大，弹丸受到的安培力越大。 (2)根据动能定理，弹丸受到的安培力越大、加速距离越大，弹丸获得的发射速度就越大。 3．磁电式电流表 (1)电流表的灵敏度：是指在通入相同电流的情况下，指针偏转角度的大小，偏角越大，灵敏度越高。 (2)提高灵敏度的方法：如果要提高磁电式电流表的灵敏度，就要使在相同电流下导线所受的安培力增大，可通过增加线圈的匝数、增大永磁铁的磁感应强度、增加线圈的面积和减小转轴处摩擦等方法实现。 (多选)实验室经常使用的电流表是磁电式仪表。这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。当线圈通以如图乙所示的电流，下列说法正确的是(　　) A．线圈在磁场中转动时，它的平面始终跟磁感线平行 B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C．当线圈转到图乙所示的位置，安培力的作用使线圈沿逆时针方向转动 D．当线圈转到图乙所示的位置，线圈不受安培力的作用 [思路点拨] (1)由“蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的”知，导体棒中的电流方向与磁场方向始终垂直，则导体棒所受安培力大小与电流成正比。 (2)稳定时安培力的大小与螺旋弹簧的弹力平衡。 AB　[磁场是均匀地辐向分布，所以磁感线始终与线圈平面平行，即始终与线圈边垂直，故A正确；当通电后，处于磁场中的线圈受到安培力作用，使其转动，螺旋弹簧被扭动，则受到弹簧的阻力，从而阻碍线圈转动，故B正确；由左手定则可判定：当线圈转到如图乙所示的位置，a端受到的安培力方向向上，b端受到的安培力方向向下，因此安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动，故C、D错误。] 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器。如图所示为某款电磁炮的轨道，该轨道长10 m，宽2 m。若发射质量为100 g的炮弹，从轨道左端以初速度为零开始加速，当回路中的电流恒为100 A时，最大速度可达2 km/s，假