高二物理选修3-1磁场知识点大全及对应习题(5)

怎样才能使电动机连续转动：必须加装一个“换向器”。

知识点2：磁电式电表

（1）电流表的构造：如图所示，在磁性很强的蹄形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，铝框上绕有线圈，铝框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，被测电流经过这两个螺旋弹簧流入线圈。

（2）电流表的工作原理：如图所示，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐射分布的磁场。放入其中的通电线圈不管转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，线框两边所受的安培力方向始终跟线框面垂直。所以线框所受电磁力矩在任何位置均为M?NBIS。 当N、S、B一定时，线框所受安培力矩与通入的电流强度成正比。

线圈转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，电磁力矩越大，与它平衡的反抗力矩也越大，两力矩平衡时，线圈停在一定的位置上，反抗力矩M??k?，k是恒量，是螺旋弹簧的扭转系数。由M?M?知，NBIS?k?，即??NBSk?I，对某一电流表，N、B、S、k是确定的，因此线圈的偏转角度θ与电流I的大小成正比，即线圈上的指针偏转角度跟电流大小成正比，根据指针偏转角度的大小就可测出电流的数值。

电流方向改变时，安培力方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变，根据指针的偏转方向，就可知道电流的方向。

因此，电流表是测定电流强弱和方向的电学仪器，优点是灵敏度高，可以测很弱的电流。

缺点是由于绕制线圈的导线很细，允许通过的电流（满偏电流Ig）很弱，过载能力弱，易烧坏。

① 蹄形磁铁的铁芯间的磁铁是均匀分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感

线平行，通电线圈所受的磁力矩恒为M?NBIS。由M?M?，NBIS?k?知

??NBSk?I，即??I，因此电流表刻度是均匀的。 ② 磁场并非匀强磁场。 实验： 实验目的：（1）探究直流电动机工作原理； （2）分析改变电动机转速的方法； （3）了解玩具电动机。 实验步骤：

（1） 组装电动机模型，按电路图连接电路，调节滑动变阻器阻值，以免开关闭合后，烧坏

电流表；

（2） 闭合开关，观察电动机启动过程和正常运转时电流的变化，了解换向器的功能； （3） 与同学讨论线圈持续转动的原因；

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（4） 调节滑动变阻器阻值，改变负载电阻的大小，观察电动机的转速变化； （5） 分析电动机的能量转化；

（6） 观察玩具电动机，了解其构造及特点。 注意：（1）实验时注意变阻器的阻值，避免烧坏电表；

（2）在线圈平面与磁场分析平行时，闭合开关； （3）防止电动机过载；

（4）电动机线圈在磁场中旋转，产生反电动势，故电动机正常工作时不遵守欧姆定律，是非纯电阻元件。 练习：

1、磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是（ ）

A、使磁场成圆柱形，以便线圈转动。 B、使线圈平面在水平位置时与磁感线平行 C、使线圈平面始终与磁感线平行 D、为了使磁场分布规则 2、关于磁电式电流表，下列说法中正确的是（ ）

A、电流表的线圈处于匀强磁场中 B、电流表的线圈处于均匀辐射磁场中 C、电流表的线圈转动时，安培力矩始终大小不变 D、电流表指针的偏转角与所加电流大小成正比

第五节 研究洛伦兹力

必记知识 1、（1）定义：磁场对 的作用力。

（2）大小： ，适用于

（3）方向：总与速度v和磁感应强度B的方向 ，用 定则判定。 （4）洛伦兹力不做功。 知识点1：洛伦兹力的方向

磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力，由于电流是由电荷的定向移动形成的，故左手定则仍适用于洛伦兹力方向的判定，具体方法：

伸出左手，使大拇指与其余四指垂直且在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷的运动方向，则大拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向，若研究的是负电荷的受力，则四指应指向负电荷的反方向。 注意：

（1） 电荷有“正、负”之分，用左手定则判断电荷受力方向时应先判明电性，以免出现错

误；

（2） 运动电荷速度方向与磁场方向平行时，电荷不受洛伦兹力。 （3） 由左手定则知洛伦兹力始终与速度方向垂直，不做功。 知识点2：洛伦兹力的大小

（1）当带电粒子的速度方向与磁场方向平行时粒子所受洛伦兹力f?0。

（2）当带电粒子的速度方向与磁场方向垂直时粒子所受洛伦兹力最大，为f?Bqv。

（3）若题目给出的条件是单位长度上的电荷数为n，可推出结论N?nL。 （4）推导思路：

洛伦兹力是安培力的微观实质，安培力F安是导体内所有运动电荷所受洛伦兹力f的宏观表现。 易混点：洛伦兹力和电场力

洛伦兹力与静电场力性质相似，由于区分不清，很多同学往往在这方面出现错误，搞清二者的区别

是避免出错的关键。

（1） 电荷在电场中一定会受到电场力的作用，而电荷在磁场中不一定受到磁场力的作用，

只有相对于磁场运动，且运动方向与磁场方向不平行的电荷，才受到磁场力作用，相对磁场静止的电荷或虽运动但运动方向与磁场方向平行的电荷不受磁场力的作用。

（2） 电场对电荷作用力的大小仅决定于电场强度E和电荷量q ,即F?qE，而磁场对电荷

的作用力大小不仅与磁感应强度B和电荷量q有关，还与电荷运动速度v的大小及速度方向与磁场方向的夹角有关，随夹角的不同，洛伦兹力在0和qvB间变化。

（3） 电荷所受电场力的方向，总是沿着电场线的切线方向（与电场力方向相同或相反），而

电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于电荷运动方向（即垂直于磁场方向和电荷方向所决定的平面）。

（4） 在匀强电场中，电荷受的电场力是一个恒力；在匀强磁场中，如果运动电荷的速度大

小或方向发生改变，则洛伦兹力是一个变力。

（5） 电荷在电场中运动时，电场力要对电荷做功（电荷在等势面上运动除外），而电荷在磁

场中运动时，因洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直，因此洛伦兹力永不做功。

练习：

1、 一个质量m=0.1g的小滑块，带有q?5?10?4c的电荷放置在倾角??300的光滑斜面上（绝缘），

斜面置于B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面，求： （1）小滑块带何种电荷？

（2）小滑块离开斜面的瞬时速度多大？ （3）该斜面的长度至少多长？

2、 在垂直纸面水平向里，磁感应强度为B的匀强磁场中，有一固定在水平地面上的光滑圆槽，一

个带电荷量为+q，质量为m的小球，在如图所示位置由静止滚下，小球滚到槽底时对槽底的压力等于mg，求圆槽轨道的半径R。

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3、 如图所示为一电磁流量计的示意图，横截面为一正方形的非磁性管，其边长为d，内有导电液

流动的方向加一指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为B。现测得液体上下表面上a、b两点间电势差为U，求管内导电液体的流量Q。

（2）电荷量相同，质量不同的粒子经电场加速后，进入磁场将沿 做圆周运动，打在 …… 此处隐藏：2476字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……