2021-2022学年鲁科版（2019）高中物理选择性必修第二册1.1 安培力及其应用 课件（27张PPT）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年鲁科版（2019）高中物理选择性必修第二册1.1 安培力及其应用 课件（27张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 5.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-07 12:04:36 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
1.1 安培力及其应用
第1章 安培力与洛伦兹力
鲁科版 （2019版） 选择性必修2
复习回顾
0
1、电场中电荷所受的电场力的方向如何确定？
正电荷受力的方向与该点场强的方向相同；
负电荷受力的方向与该点场强的方向相反；
2、点电荷电场的叠加；
3、通电导线的磁场的叠加；
安培力
1
是磁场力的一种
1.1 定义：
磁场对通电导线的作用力；
1.2 方向：
1、伸开左手，四指和拇指在一个平面内且互相垂直；
2、让磁感线穿过手心；
3、四指指向电流方向；
4、拇指就是安培力的方向；
安培力
1
安培力的方向一定垂直和磁场、通电导线；
但磁场与通电导线不一定垂直；
1.3 安培力方向特点
即FA⊥B,FA⊥L
1.4 画出下列各图安培力的方向
安培力
1
安培力
1
B
I
FA
1.5 另一种表达，对吗？
I
FA
B
I
B
FA
安培力
1
1.6 两平行通电导线的安培力方向问题
I1
I2
I1
I2
结论：同向电流相互吸引，反向电流相互排斥
固定不动
没有固定，可以自由转动
安培力
1
1.7 大小：
磁场垂直通电导线（即 L⊥B ）；所受安培力最大；公式：
磁场平行通电导线（即 L//B ）；所受安培力最小等于零；
磁场与通电导线成夹角 ，所受安培力公式；
安培力
1
1.8 安培力大小中L的理解：
垂直磁场方向的有效长度
弯曲通电导线的有效长度L等于连接两端点的限度的长度；
安培力
1
安培力
1
例题：如果一根导线长L=0.5m，磁场的大小是B=-0.2T，导线电流大小I=5A，导线与磁场方向垂直，则该导线的安培力大小可能为：（ ）
A、0
B、0.3N
C、0.5N
D、0.8N
1.10 适用条件： 一般在匀强磁场中；
在非匀强磁场中，很短的导线也可以使用（微元法）
讨论1：线圈的匝数n怎么处理呢？
FA=B× I × L 单位： N T A m
讨论2：如果使用 基本单位 怎么表示1T=
安培力
1
例题 如图所示，把轻质导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，判断线圈如何运动？
安培力的应用
2
2.1 直流电动机工作原理
（1）如何使线圈旋转？
（2）线圈有几条边受到安培力？几条边会转动？ 平行导线间的相互作用规律
安培力的应用
2
安培力的应用
2
B
A
B
C
D
+
-
O
O’
图解
安培力的应用
2
2.2 磁电式电流表（俗称“电流表”）工作原理
1. 基本组成部分：磁铁 放在磁铁间的线圈、螺旋弹簧；
2. 工作原理
例 【多选】如图所示是磁电式电流表的结构,蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布,线圈中a、b两条导线长均为l,若通以图示方向的电流I,两条导线所在处的磁感应强度大小均为B,则( )
A.该磁场是匀强磁场
B.线圈平面总与磁场方向垂直
C.线圈将顺时针转动
D.a、b导线受到的安培力大小
总为IlB
CD
安培力的应用
2
安培力的应用
2
2.3 电流天平
例 ：如图所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右盘下挂着矩形线框,匝数为n,线框的dc边水平,且长为l,处于匀强磁场内,磁感应强度B的方向与线框平面垂直.当线框中通过电流I时,调节砝码使两臂达到平衡.然后使电流反向,大小不变.这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂再达到新的平衡。
(1)cd边的电流在反向之后其电流方向为 (选填“向左”或“向右”).
(2)导出用n、m、l、I表示磁感应强度B的表达式;
(3)当n=9,l=10.0 cm,I=0.10 A,m=8.78 g时,磁感应强度是多少 (g取9.8 m/s2)
安培力的应用
2
向左
向左
安培力的应用
2
2.4 电磁炮
综合应用
3.1 通电导体在磁场中受到安培力作用会运动，判断物体运动的方向可采用方法：
(1)利用结论法：
(4)电流元法：
(2)等效法：
(3)特殊位置法：
3
综合应用
3
3.2 如图所示，A、B是两根平行且水平放置的长直导线，通以大小、方向均相同的恒定电流，在A、B连线的垂直平分线上放置一段长为L的直导线C(与A、B平行)，A、B、C刚好在正三角形的三个顶点上。现给C通以与A、B同向的恒定电流，C受到的安培力大小为F；若不再给A导线通电，则C受到的安培力大小为 ( )
A.F B.F
C.F D.F
A
3.3 如图所示，质量为m的导体棒AB静止在水平导轨上，导轨宽度为L，已知电源的电动势为E，内阻为r，导体棒的电阻为R，其余接触电阻不计，磁场方向垂直导体棒斜向上与水平面的夹角为θ，磁感应强度为B，求轨道对导体棒的支持力和摩擦力．
综合应用
3
安培力的应用
3
综合应用
3.4 如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L＝0.5 m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m＝1 kg，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G＝3 N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V、内阻r＝0.1 Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计．要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？(g取10 m/s2)
3
综合应用
3.5 如图所示,通电导体棒ab的质量为m,接入电路中的部分长为l,水平放置在倾角为θ的光滑斜面上,通以图示方向的电流I,要求导体棒ab静止在斜面上,重力加速度为g.
(1)若磁场的方向竖直向上,则磁感应强度应为多大
(2)若要求磁感应强度最小,则磁感应强度的大小和方向如何
3
综合应用
3.6 如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N方向的电流,平衡时两悬线与竖直方向的夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件,θ角的相应变化情况正确的是( )
A.棒中的电流变大,则θ角变大
B.两悬线等长变短,则θ角变小
C.金属棒质量变大,则θ角变大
D.磁感应强度变大,则θ角变小
B
3
综合应用
3.7 如图所示,一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为0.1 T,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端通过绝缘环与金属棒连接.金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连,电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm,重力加速度g取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量。
1.1 安培力及其应用
第1章 安培力与洛伦兹力
鲁科版 （2019版） 选择性必修2
复习回顾
0
1、电场中电荷所受的电场力的方向如何确定？
正电荷受力的方向与该点场强的方向相同；
负电荷受力的方向与该点场强的方向相反；
2、点电荷电场的叠加；
3、通电导线的磁场的叠加；
安培力
1
是磁场力的一种
1.1 定义：
磁场对通电导线的作用力；
1.2 方向：
1、伸开左手，四指和拇指在一个平面内且互相垂直；
2、让磁感线穿过手心；
3、四指指向电流方向；
4、拇指就是安培力的方向；
安培力
1
安培力的方向一定垂直和磁场、通电导线；
但磁场与通电导线不一定垂直；
1.3 安培力方向特点
即FA⊥B,FA⊥L
1.4 画出下列各图安培力的方向
安培力
1
安培力
1
B
I
FA
1.5 另一种表达，对吗？
I
FA
B
I
B
FA
安培力
1
1.6 两平行通电导线的安培力方向问题
I1
I2
I1
I2
结论：同向电流相互吸引，反向电流相互排斥
固定不动
没有固定，可以自由转动
安培力
1
1.7 大小：
磁场垂直通电导线（即 L⊥B ）；所受安培力最大；公式：
磁场平行通电导线（即 L//B ）；所受安培力最小等于零；
磁场与通电导线成夹角 ，所受安培力公式；
安培力
1
1.8 安培力大小中L的理解：
垂直磁场方向的有效长度
弯曲通电导线的有效长度L等于连接两端点的限度的长度；
安培力
1
安培力
1
例题：如果一根导线长L=0.5m，磁场的大小是B=-0.2T，导线电流大小I=5A，导线与磁场方向垂直，则该导线的安培力大小可能为：（ ）
A、0
B、0.3N
C、0.5N
D、0.8N
1.10 适用条件： 一般在匀强磁场中；
在非匀强磁场中，很短的导线也可以使用（微元法）
讨论1：线圈的匝数n怎么处理呢？
FA=B× I × L 单位： N T A m
讨论2：如果使用 基本单位 怎么表示1T=
安培力
1
例题 如图所示，把轻质导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，判断线圈如何运动？
安培力的应用
2
2.1 直流电动机工作原理
（1）如何使线圈旋转？
（2）线圈有几条边受到安培力？几条边会转动？ 平行导线间的相互作用规律
安培力的应用
2
安培力的应用
2
B
A
B
C
D
+
-
O
O’
图解
安培力的应用
2
2.2 磁电式电流表（俗称“电流表”）工作原理
1. 基本组成部分：磁铁 放在磁铁间的线圈、螺旋弹簧；
2. 工作原理
例 【多选】如图所示是磁电式电流表的结构,蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布,线圈中a、b两条导线长均为l,若通以图示方向的电流I,两条导线所在处的磁感应强度大小均为B,则( )
A.该磁场是匀强磁场
B.线圈平面总与磁场方向垂直
C.线圈将顺时针转动
D.a、b导线受到的安培力大小
总为IlB
CD
安培力的应用
2
安培力的应用
2
2.3 电流天平
例 ：如图所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右盘下挂着矩形线框,匝数为n,线框的dc边水平,且长为l,处于匀强磁场内,磁感应强度B的方向与线框平面垂直.当线框中通过电流I时,调节砝码使两臂达到平衡.然后使电流反向,大小不变.这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂再达到新的平衡。
(1)cd边的电流在反向之后其电流方向为 (选填“向左”或“向右”).
(2)导出用n、m、l、I表示磁感应强度B的表达式;
(3)当n=9,l=10.0 cm,I=0.10 A,m=8.78 g时,磁感应强度是多少 (g取9.8 m/s2)
安培力的应用
2
向左
向左
安培力的应用
2
2.4 电磁炮
综合应用
3.1 通电导体在磁场中受到安培力作用会运动，判断物体运动的方向可采用方法：
(1)利用结论法：
(4)电流元法：
(2)等效法：
(3)特殊位置法：
3
综合应用
3
3.2 如图所示，A、B是两根平行且水平放置的长直导线，通以大小、方向均相同的恒定电流，在A、B连线的垂直平分线上放置一段长为L的直导线C(与A、B平行)，A、B、C刚好在正三角形的三个顶点上。现给C通以与A、B同向的恒定电流，C受到的安培力大小为F；若不再给A导线通电，则C受到的安培力大小为 ( )
A.F B.F
C.F D.F
A
3.3 如图所示，质量为m的导体棒AB静止在水平导轨上，导轨宽度为L，已知电源的电动势为E，内阻为r，导体棒的电阻为R，其余接触电阻不计，磁场方向垂直导体棒斜向上与水平面的夹角为θ，磁感应强度为B，求轨道对导体棒的支持力和摩擦力．
综合应用
3
安培力的应用
3
综合应用
3.4 如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L＝0.5 m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m＝1 kg，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G＝3 N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V、内阻r＝0.1 Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计．要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？(g取10 m/s2)
3
综合应用
3.5 如图所示,通电导体棒ab的质量为m,接入电路中的部分长为l,水平放置在倾角为θ的光滑斜面上,通以图示方向的电流I,要求导体棒ab静止在斜面上,重力加速度为g.
(1)若磁场的方向竖直向上,则磁感应强度应为多大
(2)若要求磁感应强度最小,则磁感应强度的大小和方向如何
3
综合应用
3.6 如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N方向的电流,平衡时两悬线与竖直方向的夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件,θ角的相应变化情况正确的是( )
A.棒中的电流变大,则θ角变大
B.两悬线等长变短,则θ角变小
C.金属棒质量变大,则θ角变大
D.磁感应强度变大,则θ角变小
B
3
综合应用
3.7 如图所示,一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为0.1 T,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端通过绝缘环与金属棒连接.金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连,电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm,重力加速度g取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量。