高二物理第三章第4节磁场对通电导线的作用力人教新课标版选修3-1研讨.doc

高二物理 第三章第4节磁场对通电导线的作用力 人教新课标版选修3-1 一、学习目标： 1. 了解磁电式电流表的工作原理。 2. 了解电动机的结构及转动原理 3. 掌握安培力与实际问题综合类题型的分析方法。 二、重点、难点： 重点：磁电式电流表的构造及原理。 难点：安培力与实际问题综合类题型的分析思路。 三、考点分析： 内容和要求 考点细目 出题方式 磁力矩 磁力矩的定义 选择题 匀强磁场对通电线圈的作用 磁电式电流表 构造 选择、计算题 工作原理 磁电式电流表的优点和缺点 电流表灵敏度的影响因素 直流电动机 直流电动机工作原理 选择、计算题 安培力产生的力矩的计算 安培力 安培力作用下的物体的平衡与加速问题的解法 选择、计算题 知识点1：直流电动机工作原理的理解： 例1. 如图所示，匀强磁场中，矩形通电线框可绕中心轴转动，则下列说法正确的是（ ） A. 在图示位置线框所受磁力矩为零 B. 转过90°时线框所受磁力矩为零 C. 转过90°时线框四条边都不受磁场力作用 D. 转动中，ab、cd边所受磁场力均恒定不变 答案：BD 变式： 母题迁移：如图所示，把一个可以绕水平轴转动的铝盘放在蹄形磁铁之间，盘的下边缘浸在导电液体中，把转轴和导电液分别接到直流电源的两极上，铝盘就会转动起来，为什么？用什么方法可以改变铝盘的转动方向？ 知识点2：磁电式电流表工作原理的理解： 例2. 设电流计中的磁场是均匀辐向分布的磁场，如图甲所示，乙图中abcd是电流计中的通电线圈，ab=cd=1cm，ad=bc=0.9cm，共50匝，线圈两边ab，cd所在位置的磁感应强度B=0.5T，已知线圈每偏转1°，弹簧产生的阻碍线圈偏转力矩为，求： （1）当线圈中电流I=0.6A时，指针将偏转多少角度？ （2）如果指针的最大偏转角为90°，则这只电流表量程为多大？ （3）当指针偏转角为40°时，通入线圈中的电流为多少？ 答案：（1）由，即 得 （2）由电流I与θ角成正比，有 得 （3）由电流I与θ角成正比，有 得 变式： 电流表的矩形线圈数n=100匝。矩形线圈处在磁场中的两条边长为，另两条边长为。指针每转1度角，螺旋弹簧产生的阻力矩，指针的最大偏转角为80°。已知电流表磁极间沿辐射方向分布的匀强磁场的磁感应强度B=1.0T（如图所示）。求该电流表的满偏电流值（即电流量程）多大？ 解析：电流表的指针偏转80°时，螺旋弹簧的阻力矩为： 设电流表的满偏电流值为，满偏时通电线圈所受磁力矩为： 满偏时通电矩形线圈所受磁力矩与螺旋弹簧的阻力矩相等，即，由此可得： 即电流表的满偏电流值为 知识点3：安培力与实际问题综合类 例3. 下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块（即实验用弹丸）。滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B=kI， 已知两导轨内侧间距，滑块的质量，滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速度（此过程视为匀加速运动）。 （1）求发射过程中电源提供的电流强度； （2）若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大。 解析：（1）由匀加速运动公式 由安培力公式和牛顿第二定律，有： （2）滑块获得的动能是电源输出能量的4%，即 发射过程中电源供电时间 所需电源输出功率为 由功率，解得输出电压 变式： 如图所示的天平可用来测定磁感应强度B。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽度为l，共N匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I（方向如图所示）时，在天平左右两边加上质量各为、的砝码后，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，天平重新平衡，由此可知（ ） A. 磁感应强度方向垂直纸面向里， B. 磁感应强度方向垂直纸面向里， C. 磁感应强度的方向垂直纸面向外，B=(m1-m2)g/NIl D. 磁感应强度的方向垂直纸面向外，B=mg/2NIl ，，，此电流表的量程是多少？（不计通电时电流产生的磁场的影响） （4）若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？ 解析：（1）设弹簧的伸长为△x，则有 ① 由①式得 ② （2）为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下。因此M端应接正极 （3）设