3.4 《安培力的应用》学案

黄冈中学广州学校高二物理粤教版选修3-1学案 编制人：於振华

《3.4安培力的应用》学案

班级:_______ 学号：_______姓名：_______

【知能预备】

一、直流电动机

1.电动机有________电动机和______电动机之分，直流电动机的优点是通过改变________可调节它的转速．

2.电动机是在 力的驱使下而转动的．

3.电动机转动原理

如图所示，单匝线圈abcd 在匀强磁场(磁感应强度为B)中通以电流I ，当

线圈平面与磁场的夹角为α时，则此时安培力的力矩M ＝M ab ＋M cd ，即：M

＝F ab ·bc 2·cos α＋F cd ·bc 2

·cos α，而F ab ＝F cd ＝BI· ab ，所以M ＝BIS cos α. 若线圈是N 匝线圈绕制而成，则M ＝NBIS cos α.线圈在磁场中受到安培力矩M

＝NBIS cos α作用而转动起来，这就是电动机转动的原理．

二、磁电式电表

1．构造：(1)____________(2)____________(3)__________

2．磁场对电流的作用力跟电流成______比，因而线圈中的电流越大，______

力产生的力矩越大，线圈和指针偏转的角度也就越________．因此，根据

指针偏转角度的大小，可以知道___.

【典例精讲】

例1．根据以上对磁电式电流表的学习，判断以下说法错误的是( )

A ．指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的。

B ．通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大

C ．在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场

D ．在线圈转动的范围内，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置无关

例2． 如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N 极附近，磁铁

的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，

则线圈( )

A ．向左运动

B ．向右运动

C ．静止不动

D ．无法确定

例3．如图所示，一金属直杆MN 两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN 与线圈

轴线均处于竖直平面内，为使MN 垂直于纸面向里运动，可以( )

A ．将a 、c 端接在电源正极，b 、d 端接在电源负极

B ．将b 、d 端接在电源正极，a 、c 端接在电源负极

C ．将a 、d 端接在电源正极，b 、c 端接在电源负极

D ．将a 、c 端接在交流电源的一端，b 、d 端接在交流电源的另一端

例4.在倾角为α的光滑斜面上，放置一通有电流为I，长为L，质量为m的

导体棒，如图所示，试问：

(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向．

(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的

大小和方向．

【自试牛刀】

变式1．在直流电动机模型中，下列说法正确的是()

A．当线圈平面静止在与磁感线方向垂直的位置时，若通以直流电，线圈将转动起来

B．随着线圈的转动，线圈上各边所受的安培力大小都要发生变化[来源:学优高考网]

C．当线圈平面与磁感线方向平行时，安培力的力矩最小

D．改变线圈中的输入电压，电动机的转速也将发生变化

变式2．下列关于磁电式电流表的说法中，正确的是()

A．电流表的工作原理是安培力对通电导线的加速作用

B．电流表的工作原理是安培力对通电线框的转动作用

C．电流表指针的偏转角与所通电流的大小成正比

D．电流表指针的偏转角与所通电流的大小成反比

变式3.一条形磁铁放在水平桌面上，在它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，图

中只画出此棒的横截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是()

A．磁铁对桌面的压力减小

B．磁铁对桌面的压力增大

C．磁铁受到向右的摩擦力

D．磁铁受到向左的摩擦力

变式4.直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，线圈

可以自由运动．当通过如图6所示的电流时(同时通电)，从左向右看，线圈将()

A．顺时针转动，同时靠近直导线AB

B．顺时针转动，同时离开直导线AB

C．逆时针转动，同时靠近直导线AB

D．不动

【学后反思】

黄冈中学广州学校高二物理粤教版选修3-1学案 编制人：於振华

【3.4参考答案】

【知能预备】

一、1.直流 交流 输入电压 2.安培力

二、1.(1)软铁 (2)螺旋弹簧 (3)线圈 2．正 安培 大 被测电流的强弱

【典例精讲】1.C 2. A 3. C

例4 (1)mg sin αIL

，方向垂直斜面向上 (2)mg IL

，方向水平向左 解析 (1)棒在斜面上处于静止状态，故受力平衡．棒共受三个力作用：重力大小为mg ，方向竖直向下；弹力垂直于斜面，大小随磁场力的变化而变化；磁场力始终与磁场方向及电流方向垂直，大小随磁场方向不同而改变，但由平衡条件知：斜面弹力与磁场力的合力必与重力mg 等大反向，故

当磁场力方向与弹力方向垂直即沿斜面向上时，安培力最小F min ＝mg sin α，所以B ＝mg sin αIL

，由左手定则知：B 的方向应垂直斜面向上．

(2)棒静止在斜面上，又对斜面无压力，则棒只受两个力作用，即竖直向下的重力mg 和磁场力F 作

用，由平衡条件知F ＝mg ，且磁场力F 竖直向上，所以BIL ＝mg ，故B ＝mg IL

，由左手定则知B 的方向水平向左 .

变式训练4 mg IL tan θ mg IL

sin θ，方向平行于悬线向上

【自试牛刀】1.D 2.BC 3.AD 4. C