1、第四节 安培力的应用,知识解惑,知识点一 电磁炮一安培力作用下的平动,1电磁炮如图所示2原理：发射轨道处在很强的磁场中，当通过导轨的强大电流通过炮弹支架时，炮弹将受到很大的安培力而迅速加速，并以某一速度飞出,知识点二 直流电动机一在安培力作用下的转动,1基本结构 如图所示为直流电动机模型图,它由定子和转子两部分组成： 定子：主要部分是磁极 转子：由电枢绕组(线圈)、换向器(两个铜半环)和转轴组成 2工作原理 直流电动机是利用线圈在磁场中受力转动的原理制成的它把电能转化为机械能给矩形线圈通电后，线圈便在磁力矩作用下绕轴转动 3直流电动机的起动力矩大，容易调整，广泛应用在电车、电力机车、矿井提升机
2、等起重设备中,知识点三 磁电式电流表,1电流表是测定电流强弱和方向的电学仪 2实验室经常使用的电流表是磁电式仪表，其构造是：在一个磁性很强的蹄形永久磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，上面绕有线圈它的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上如图所示,3蹄形磁铁的铁芯间的磁场是均匀辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行如下图所示,4磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也就越大因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱 5电流表的特点 表盘的刻
3、度均匀，I. 灵敏度高，但负载能力差 满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性,典型问题精释,题型一 安培力作用下的平动 一 电磁炮,例1 电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为2.0 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6 km/s.若这种装置的轨道宽2 m，长为100 m，通过的电流为10 A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为_T，磁场力的最大功率P_W(轨道摩擦不计),解析：这是一道力电综合题，考查安培力、动力学、瞬时功率的计算 由运动学公式2asv2，代入已知数值得：弹体运动的加速度a1.8105 m/s2， 根据牛顿第二定律知：BILma，
4、可解得磁感应强度B18 T， 磁场力的最大功率PFvBILv2.16106 W. 答案：18 2.16106,变式训练 1(多选)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，实验获得圆满成功电磁炮是一种新型的炮弹发射装置，根据磁场对电流会产生作用力的原理如图所示，下列结论中正确的是(AB) A要使炮弹沿导轨向右发射，必须通以自M向N的电流 B要想提高炮弹的发射速度，可适当增大电流 C要想提高炮弹的发射速度，可适当减少磁感应强度 D使电流和磁感应强度的方向同时反向，炮弹的发射方向亦将随之反向,题型
5、二 安培力作用下的转动一直流电动机,例2 如下图所示，电动机模型的矩形线圈长边的长为5 cm，共20匝，通入1 A电流，磁场的磁感应强度是0.5 T(当作匀强磁场考虑)，线圈长边一侧受到的最大安培力是多少？如果通入2 A的电流呢？,解析： 通入1 A电流时，线圈长边一侧受到的最大安培力： F1nI1lB2010.050.5 N0.5 N， 通入2 A电流时，受到的最大安培力： F2nI2lB2020.050.5 N1 N. 答案：0.5 N 1 N,变式训练 2为了保证直流电动机朝一个方向转动，能自动完成这一任务的是(D) A继电器 B电刷 C变阻器 D换向器,题型三 磁电式电流表,例3 如下
6、图甲所示是磁电式电流表的结构图，下图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是( ),指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的 通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大 在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场 在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关 A B C D,解析：辐射状磁场保证了线圈转动到任何位置，其转动力矩都不受B和转动角度的影响，而只与电流强度有关当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故正确，磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故错误，正确电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故正确故C正确 答案：C,变式训练 3(多选)关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场下列说法中正确的是(AD) A该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向不同 B该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不同 C使线圈平面始终与磁感线垂直 D线圈所处位置的磁感应强度大小都相等,
