20xx粵教版高中物理選修3-1第3章第4節(jié)安培力的應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-12-24 02:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原理． ? 【 特別提醒 】 ① 同樣的線圈放入同樣的磁場(chǎng)中，電流越大，安培力矩就越大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也就越大． ? ② 要提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可增大電流 I、增大磁感應(yīng)強(qiáng)度、增大線圈面積和匝數(shù)． ? 【 例 1】 (雙選 )如圖 3－ 4－ 6所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，矩形通電線框可繞中心軸 OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是 ( ) ? A．在圖示位置線框所受磁力矩為零 ? B．轉(zhuǎn)過(guò) 90176。 時(shí)線框所受磁力矩為零 ? C．轉(zhuǎn)過(guò) 90176。 時(shí)線框四條邊都不受磁場(chǎng)力作用 ? D．轉(zhuǎn)動(dòng)中 ab、 cd邊所受磁場(chǎng)力均恒定不變 圖 3－ 4－ 6 解析： 本題考查通電線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力、力矩，根據(jù)定義式 F ＝ BIL ， M ＝ BIS cos θ 分析解答． 圖示位置的俯視如圖甲所示，由安培力計(jì)算式和左手定則可知， ab 邊和 cd 邊受安培力大小相等、方向相反， ad 邊和 bc邊此時(shí)不受安培力．設(shè)電流為 I ，線框面積為 S ，線框受磁力矩為 M ，則此時(shí) M ＝ 2 BI ab ad2＝ BIS ，線框加速轉(zhuǎn)動(dòng)． ? 當(dāng)線框轉(zhuǎn)過(guò) 90176。 角時(shí)，從左向右側(cè)視圖如圖乙所示．從圖示可知，此時(shí)線框四條邊都受安培力，整個(gè)線框的 F外 ＝ 0，整個(gè)線框受磁力矩 M＝ ，任一位置的俯視圖如圖丙所示，受力大小、方向均不變，所以答案選取 B和 D. ? 答案： BD ? ?題后反思 ? 理解安培力的定義式 F＝ BILsin θ和電磁力矩的表達(dá)式 M＝ BIScos θ的物理意義是求解本類題的關(guān)鍵． ? 如圖 3－ 4－ 7所示，把一個(gè)可以繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁盤放在蹄形磁鐵之間，盤的下邊緣浸在導(dǎo)電液體中．把轉(zhuǎn)盤和導(dǎo)電液體分別接到直流電源的兩極上，鋁盤就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，為什么？用什么方法可以改變鋁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向？ 圖 3－ 4－ 7 ? 解析： 由于鋁盤是良好的導(dǎo)體，我們可以把鋁盤看成是由許多條金屬棒拼合而成 (可以與自行車輪胎上的輻條類比 )．接通電源后，電流從鋁盤中心 O處流向盤與導(dǎo)電液的接觸處，從導(dǎo)電液中的引出導(dǎo)線流出，而這股電流恰好處在一個(gè)與電流垂直的磁場(chǎng)中，由左手定則可以判斷出它受到一個(gè)與盤面平行的安培力作用，這個(gè)力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩不為零，所以在通電后鋁盤開始轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)．如果對(duì)鋁盤通一恒定的電流，則鋁盤就會(huì)不停地轉(zhuǎn)動(dòng)下去，當(dāng)阻力的力矩與安培力的力矩相等時(shí)鋁盤就勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．不難看出，要改變鋁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，我們可以改變電流方向或是改變磁場(chǎng)的方向．
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