1、普 通 高 中 教 科 书物 理物理普通高中教科书广东教育出版社广东教育出版社 选择性必修 第二册选择性必修第二册 W U L I批准文号：粤发改价格2017434号 举报电话:12315定价：10.86元2020年12月物理选修封面-审定通过（12315）.indd 22020/12/10 下午5:09?主编 熊建文 选修扉页(配光盘).indd 32020/8/3 下午3:15物理 选择性必修 第二册WULIXUANZEXINGBIXIUDI-ERCE广 东 教 育 出 版 社 出 版（广州市环市东路472号12-15楼）邮政编码：510075网址：http:/广东新华发行集团股份有限公司
2、发行广州市新思程印刷有限公司印刷（广州市番禺区沙头街大富村白仙岗4号）890毫米1240毫米16开本9.25印张232000字2020年2月第1版2022年1月第5次印刷ISBN978-7-5548-2982-0定价：10.86元批准文号：粤发改价格2017434号 举报电话：12315著作权所有请勿擅用本书制作各类出版物违者必究如有印装质量或内容质量问题，请与我社联系。质量监督电话：020-87613102 邮箱：gjs-购书咨询电话：020-87772438图书在版编目(CIP)数据物理：选择性必修第二册/熊建文主编广州：广东教育出版社，2020.2（2022.1重印）普通高中教科书ISB
3、N978-7-5548-2982-0.物.熊.中学物理课高中教材.G634.71中国版本图书馆CIP数据核字（2019）第187550号编 写 单 位 广东教育出版社主 编 熊建文副 主 编 王笑君 姚跃涌本 册 主 编 熊建文本 册 副 主 编 许桂清核心编写人员（以姓氏笔画为序） 艾 静 刘同胜 李朝明 何琴玉 张军朋 张晓红 周少娜 谢 春出版人 朱文清责任编辑 蔡潮生 李敏怡责任技编 杨启承 陈 瑾装帧设计 何 维 梁 杰FY.indd 42022/2/23 10:06:57. 1 .欢迎进入物理选择性必修第二册的学习.在必修第三册中，我们初步认识了磁场，知道了磁场对通电导线具有力的作
4、用，那么，如何计算这种作用力的大小，如何判断它的方向？电流是由电荷的定向移动形成的，那么，磁场对电荷是否也具有力的作用？在本册第一章，通过探究上述问题，我们将进一步体会磁场中运动与相互作用观念以及能量观念.在必修第三册中，我们也初步认识了电磁感应现象，知道了产生感应电流的条件，那么，如何判断感应电流的方向？如何定量描述电磁感应的规律？这些规律与交变电流的产生和远距离输电有什么关系？在本册第二章和第三章，通过对上述问题的探究，我们将进一步体会实验归纳和理论演绎等研究物理问题的方式.在必修第三册中，我们还初步认识了电磁波，知道了电磁场的物质性，那么，电磁场是如何产生的？电磁波又是如何产生、传播和接
5、收的？不同类别的电磁波在生产、生活中各有什么应用？在本册第四章探讨上述问题的过程中，我们将体会理论预言和实验证据对科学发展的作用，体会物理学发展过程中对统一性的追求.电磁学的相关研究成果为测量和控制各类电学量如电压、电流提供了便利，因此，科技人员将其他较难测量的非电学量如压力、光照强度等，设法转化为电学量，从而实现自动化控制.在本册第五章将要学习的传感器，就是二者转化的桥梁.通过对传感器工作原理及其应用的学习，体会科学、技术、社会三者之间的紧密联系.学习物理是一个动手动脑、体验物理学魅力的过程，为此，本书设计了一系列引人入胜的栏目.“观察与思考”栏目，锻炼我们观察、描述、分析物理现象的能力.“
6、实验与探究”栏目，使我们体会问题、证据、解释、交流等要素在开展科学探究中的重要性.“讨论与交流”栏目，让我们展示对物理问题的见解，感受思维碰撞的乐趣.“实践与拓展”栏目，使我们发散思维，在实践性的课题探索中提升创新能力，认识科学、技术、社会与环境发展的关系.“资料活页”栏目，让我们感悟物理学史上科学家们的智慧，感受前沿科技的成就“练习”和“习题”栏目，巩固我们对物理概念与规律的理解以及解决实际问题的方法“本章小结”栏目，通过知识结构图梳理全章的知识主线，让前 言FY.indd 12022/2/23 10:07:00前言PHYSICS. 2 .我们回顾和整理学习成果，反思自己的学习情况.学习物理
7、，不仅是为了记住物理概念和认识物理规律，而且是为了帮助我们形成正确的物理观念，指导我们认识自然万物；培养科学思维，辩证地分析实际生产和生活中遇到的问题；学会科学探究的方法，培养基于观察和实验探究自然规律的能力；形成正确的科学态度与社会责任意识.这才是物理学习的要义，让我们共同努力！“电磁”世界充满了无穷的奥秘，让我们一起开启新的探寻之旅！FY.indd 22022/2/23 10:07:01. 1 .第二章 电磁感应 第一节感应电流的方向 第二节法拉第电磁感应定律 第三节电磁感应规律的应用 第四节互感和自感 第五节涡流现象及其应用第一章 磁场 第一节安培力 第二节安培力的应用 第三节洛伦兹力
8、第四节洛伦兹力与现代技术2813181303138434854目 录第三章 交变电流 第一节认识交变电流 第二节描述交变电流的物理量 第三节变压器 第四节远距离输电6469758063FY.indd 12022/2/23 10:06:53. 2 .第四章 电磁振荡与电磁波 第一节电磁振荡 第二节麦克斯韦电磁场理论 第三节电磁波的发射、传播和接收 第四节电磁波谱 909197103108第五章 传感器 第一节传感器及其工作原理 第二节传感器的应用 第三节用传感器制作自动控制装置 *第四节利用智能手机中的磁传感器 研究磁现象118119126132135目录PHYSICSFY.indd 22022
9、/2/23 10:06:55书书书?第 一 节安 培 力在 必 修 第 三 册 中 我 们 知 道 ，磁 场 能 够 对 通 电 导 线 产 生 作 用 力为 了 纪 念 安 培 在 该 方 面作 出 的 杰 出 贡 献 ，人 们 把 磁 场 对 通 电 导 线 的 作 用 力 称 为安 培 力（ ）下 面 我 们将 进 一 步 探 究 安 培 力 方 向 和 大 小 所 遵 循 的 规 律认 识 安 培 力磁 场 看 不 见 、摸 不 着 ，但 可 以 利 用 铁 屑 以 转 化 的 方 式 直 观 地 呈 现 出 磁 场 的 特 征那 么 ，我 们 能 否 设 计 实 验 直 观 地 感
10、受 安 培 力 的 作 用 效 果 呢 ？ 如 图 所 示 是 一 种 直 观 感 受 安 培 力 作 用 效 果 的 实 验 装 置 示 意 图，在 蹄形 磁 铁 两 极 间 放 置 一 个 与 外 电 路 相 连 接 的 水 平 固 定 金 属 导 轨，上 面 静 置 一 根 与 轨道 垂 直 的 金 属 棒（）闭 合 开 关，观 察 实 验 现 象，分 析 在 该 实 验 中 安 培 力 的 作 用 效 果（）请 结 合 必 修 第 三 册 所 学 知 识，设 计 新 的 可 以 直 观 感 受 安 培 力 作 用 效 果 的实 验 方 案，并 将 新 方 案 的 实 验 装 置 示 意
11、 图 绘 制 在 方 框 内图 探 究 安 培 力 实 验 装 置 示 意 图新 方 案 的 实 验 装 置 示 意 图： 第一节安培力在 上 述 实 验 中 ，当 开 关 闭 合 时 ，平 行 导 轨 上 的 金 属 棒 相 当 于 一 根 通 电 导 线 ，此 时 金 属棒 在 轨 道 上 由 静 止 开 始 滚 动 ，表 明 它 受 到 了 安 培 力该 实 验 方 法 便 于 改 变 电 流 大 小 、磁 场方 向 、电 流 方 向 等 因 素 ，为 探 究 安 培 力 的 规 律 提 供 了 便 利安 培 力 的 方 向安 培 力 是 一 个 矢 量 ，既 有 大 小 又 有 方 向
12、那 么 ，安 培 力 的 方 向 与 哪 些 因 素 有 关 呢 ？ 根 据 磁 感 应 强 度 的 表 达 式 ，猜 想 安 培 力的 方 向 可 能 与 磁 感 应 强 度的 方 向 和 电 流的 方 向 有 关利 用 如 图 所 示 的 实 验 装 置，探 究 影 响 安 培力 方 向 的 因 素，设 计 实 验 现 象 记 录 表 如 表 所 示其 中“ ”表 示 电 流 方向 垂 直 纸 面 向 里，“ ”表 示 电 流 方 向 垂 直 纸 面 向 外进 行 实 验，并 将 金 属 棒 运动 方 向 相 应 的 实 验 结 果 用 带 箭 头 线 段 绘 制 在 表 格 中表 安 培
13、 力 方 向 探 究 实 验 记 录 表磁 场 方 向磁 场 方 向 竖 直 向 下磁 场 方 向 竖 直 向 上电 流 方 向 垂 直 纸 面 向 里垂 直 纸 面 向 外垂 直 纸 面 向 里 垂 直 纸 面 向 外金 属 棒运 动 方 向 分 析 实 验 结 果，可 以 发 现 什 么 规 律？图 左 手 定 则上 述 实 验 表 明 ，通 电 导 线 在 磁 场 中 所 受 安 培 力 的 方 向 与 磁场 方 向 、导 线 中 电 流 方 向 有 关更 精 确 的 实 验 研 究 表 明 ，它 们之 间 的 关 系 可 以 用左 手 定 则（ ）判 定如 图 所 示 ，伸 开 左 手
14、，使 大 拇 指 与 四 指 垂 直，且 都 与 手 掌在 同 一 个 平 面 内让 磁 感 线 垂 直 穿 入 手 心，并 使 四 指 指 向 电 流的 方 向，这 时 大 拇 指 所 指 方 向 就 是 通 电 导 线 在 磁 场 中 所 受 安 培力 的 方 向 ?图 探 究 平 行 通 电直 导 线 间 的 相 互 作 用 在 必 修 第 三 册 中 我 们 知 道，两 根 通 电 直 导 线 之 间（如 图 所 示）存 在 相 互 作 用 力（）请 根 据 安 培 定 则 和 左 手 定 则，分 析 在 什 么 情况 下 这 两 根 平 行 直 导 线 会 相 互 吸 引，什 么 情
15、 况 下 这 两根 平 行 直 导 线 会 相 互 排 斥（）利 用 如 图 所 示 的 实 验 装 置 还 可 以 探究 什 么 物 理 问 题？安 培 力 的 大 小实 验 和 理 论 表 明 ，当 通 电 直 导 线 与 磁 场 方 向 平 行 时 ，如 图 （）所 示 ，通 电 直导 线 所 受 安 培 力 的 大 小 当 通 电 直 导 线 与 磁 场 方 向 垂 直 时 ，如 图 （）所 示 ，通 电 直 导 线 所 受 安 培 力 的大 小 图 通 电 直 导 线 与 磁 场 方 向 成 不 同 角 度 情 况 图 图 磁 感 应 强 度 的 分 解当 通 电 直 导 线 与 磁
16、 场 方 向 成角 时 ，如 图 （）所 示 ，可 以 将 原 磁 场 的 磁 感 应强 度分 解 为 与 直 导 线 垂 直 的 分 量和 与 直 导 线 平 行 的 分 量，如 图 所 示 ，则 其 中 平 行 于 直 导 线 的 分 量不 对 通 电 直 导 线 产 生 作 用 力 ，只 有 垂 直 于 直 导 线 的 分 量才会 对 通 电 直 导 线 产 生 作 用 力因 此 ，长 度 为、电 流 为的 通 电 直 导 线 与 磁 场 方 向 成角时 ，所 受 安 培 力 的 大 小 为 （ ）这 是 一 般 情 况 下 安 培 力 的 表 达 式 第一节安培力例 题：在 如 图 所
17、 示 的 实 验 中 ，两 根 固 定 的 金 属 导 轨 间 距 离 为，处 于 蹄 形 磁铁 两 极 中 间 的 磁 场 可 近 似 看 成 是 匀 强 磁 场 ，磁 感 应 强 度 为且 垂 直 导 轨 平 面 ，金 属 棒 长 度为（ ） ，测 得 电 路 中 电 流 大 小 为金 属 棒 由 于 受 到 安 培 力 作 用 而 沿 轨 道 向 前 滚 动 ，忽略 金 属 棒 与 导 轨 之 间 的 摩 擦（）求 此 时 金 属 棒 受 到 的 安 培 力（）为 了 使 金 属 棒 在 离 开 导 轨 时 具 有 更 大 的 速 度 ，同 学 们 提 出 了 以 下 不 同 的 建 议
18、 ：同 学 甲 ：适 当 增 加 两 导 轨 间 的 距 离同 学 乙 ：换 一 根 横 截 面 积 相 同 但 更 长 的 金 属 棒同 学 丙 ：适 当 增 大 金 属 棒 中 的 电 流谁 的 建 议 可 行 ？为 什 么 ？分 析：对 于 第（）个 问 题，可 应 用 安 培 力 表 达 式，但 要 注 意 公 式 中 的 长 度 是 指 金 属棒 在 磁 场 中 通 有 电 流 的 有 效 长 度，即 导 轨 间 的 距 离而 不 是 导 体 棒 自 身 的 长 度安 培 力 的方 向 则 可 根 据 左 手 定 则 判 断对 于 第（）个 问 题，可 以 根 据 动 能 定 理 列
19、 出 运 动 速 度 的 表达 式，并 结 合 安 培 力 表 达 式 作 出 选 择解：（）由 于 金 属 棒 与 磁 场 方 向 垂 直 ，故 此 时 金 属 棒 受 到 安 培 力 的 大 小 为 图 根 据 左 手 定 则 ，如 图 所 示 ，可 以 判 断 出 此 时 金 属 棒 受到 的 安 培 力 方 向 为 水 平 向 右（）由 于 金 属 棒 受 到 的 摩 擦 力 忽 略 不 计 ，设 从 开 始 滚 动 到 离 开导 轨 水 平 运 动 的 距 离 为，根 据 动 能 定 理 ，有 根 据 同 学 甲 的 建 议 ，适 当 增 加 两 导 轨 间 的 距 离 （ 即 增
20、大） ，则 安 培 力增 大因 此 最终 离 开 导 轨 的 速 度增 大 ，该 建 议 可 行根 据 同 学 乙 的 建 议 ，换 一 根 横 截 面 积 相 同 但 更 长 的 金 属 棒 ，虽 然 金 属 棒 长 度增 长 ，但 金 属 棒 在 磁 场 中 通 有 电 流 的 有 效 长 度 即 导 轨 间 的 距 离不 变 ，安 培 力不 变而 金 属 棒质 量增 大 ，速 度将 变 小 ，因 此 该 建 议 不 可 行根 据 同 学 丙 的 建 议 ，适 当 增 大 金 属 棒 中 的 电 流，则 安 培 力增 大 ，速 度增 大 ，该 建议 可 行如 果 实 验 中 将 导 轨 一
21、 端 垫 高 ，使 导 轨 与 磁 场 间 成 一 个 夹 角，其 他 条 件 不 变 ，请 思 考本 题 又 该 如 何 解 决 ?图 验 证 安 培 力 大 小 与 电 流 大小 以 及 通 电 导 线 长 度 关 系 的 实 验 装 置 图 利 用 数 据 采 集 器 验 证 安 培 力 大 小 与 电 流 大小 以 及 通 电 导 线 长 度 的 关 系，实 验 装 置 图 如 图 所 示用 分 压 法 将 滑 动 变 阻 器、学 生电 源、线 圈、电 流 传 感 器 组 成 闭 合 电 路，利 用电 流 传 感 器 测 量 电 流 大 小，利 用 固 定 在 铁 架 台上 的 力 传
22、 感 器 测 量 安 培 力 的 大 小将 边 长 之 比 为 的 矩 形 线 圈 的 某 一 边 置于 匀 强 磁 场 中，更 换 置 于 磁 场 中 长 度 不 同 的边，可 视 为 更 换 磁 场 中 导 线 的 长 度改 变 滑 动 变 阻 器 的 阻 值，使 电 流 逐 渐 增大，可 得 线 圈 长 边 和 短 边 所 对 应 的 安 培 力 电 流 关 系 图 线结 合 所 学 知 识，猜 想 绘 制 出 的 安 培 力 电 流 关 系 图 线 的 形 状，并 通 过 以 上 实验 步 骤 检 验 猜 想 是 否 成 立?年，安 培 第 一 次 听 到 丹 麦 物 理 学 家 奥
23、斯 特 发 现 电 流 的 磁 效 应 消 息 后，就一 直 在 思 考 它他 提 出 把 一 切 磁 现 象 都 归 结 为 电 流 作 用 的 观 点，由 此 认 为 永 久 磁铁 的 磁 作 用 完 全 和 通 电 螺 线 管 等 效他 还 提 出 了“分 子 电 流”的 假 说与 此 同 时，安 培 还 设 计 了 一 系 列 精 巧 的 实 验 进 行 探 究图 三 个 通 电线 圈 相 互 作 用为 了 定 量 研 究 电 流 之 间 的 相 互 作 用，安 培 设 计 了 四 个“示 零 实 验” ，通 过 力 的 平 衡 效 果 判 断 通 电 导 线 间 作 用 力的 性 质
24、其 中 第 四 个 实 验 示 意 图 如 图 所 示安 培使 用 了 三 个 相 似 的 共 面 圆 形 线 圈，这 三 个 线 圈 的 中 心 都 在同 一 直 线 上，其 半 径 之 比 分 别 等 于 其 距 离 之 比，其 中 线 圈和固 定 并 串 联 在 一 起，线 圈可 以 移 动当 三 个 线 圈通 以 相 同 方 向 的 电 流，或 者 线 圈通 以 与 线 圈和相 反电 流 时，线 圈丝 毫 不 动这 表 明 线 圈受 线 圈和对其 作 用 力 的 合 力 为 零在 此 实 验 基 础 上，安 培 总 结 得 出 了 通 电 导 体 间 作 用 力 大 小与 导 线 长
25、度、作 用 距 离 之 间 的 关 系，建 立 了 通 电 导 体 间 相 互 作 用 力 的 公 式，这 就是 著 名 的 安 培 定 律 第一节安培力安 培 定 律 的 建 立 为 电 动 力 学 提 供 了 基 础值 得 注 意 的 是，安 培 定 律 从 形 式 上看，与 牛 顿 的 万 有 引 力 定 律 非 常 相 似安 培 正 是 遵 循 牛 顿 的 路 线，仿 照 力 学 的 理论 体 系，创 建 了 电 动 力 学麦 克 斯 韦 称 赞 安 培 的 这 一 工 作 是“科 学 史 上 最 光 辉 的成 就 之 一” ，并 把 安 培 誉 为“电 学 中 的 牛 顿”如 图 所
26、 示 ，通 电 直 导 线 与 匀 强 磁 场 互 相 垂 直图 中 已 分 别 标 明 电 流 、磁 感应 强 度 和 安 培 力 这 三 个 量 中 两 个 量 的 方 向 ，试 标 出 第 三 个 量 的 方 向图 在 某 次 讨 论 活 动 中 ，几 名 同 学 针 对 下 面 的 物 理 情 境 提 出 了 不 同 观 点他 们 的 观 点正 确 吗 ？请 说 明 原 因物 理 情 境 ：一 段 通 电 直 导 线 被 放 置 于 磁 感 应 强 度 为的 匀 强 磁 场 中 ，导 线 长 度 ，导 线 中 通 过 的 电 流（）同 学 甲 ：如 果 磁 场 磁 感 应 强 度 ，则
27、 导 线 所 受 安 培 力的 大 小 一 定 等 于 （）同 学 乙 ：这 段 导 线 所 受 安 培 力 有 可 能 为 零 ，而 导 线 所 在 的 磁 场 磁 感 应 强 度 并 不为 零（）同 学 丙 ：因 为 是 匀 强 磁 场 ，所 以 在 磁 场 中 旋 转 这 段 导 线 时 ，导 线 所 受 安 培 力只是 方 向 改 变 ，但 大 小 不 变图 在 地 球 赤 道 附 近 ，地 磁 场 可 视 为 沿 南 北 方 向 的匀 强 磁 场 ，磁 感 应 强 度 假 设 在 赤 道 上沿 东 西 方 向 水 平 放 置 一 根 长 的 直 导 线 ，并 通 有从 西 向 东 的
28、 电 流 求 地 磁 场 对 这 根 直 导 线 的 安培 力的 大 小 和 方 向一 个 物 理 研 究 性 学 习 小 组 希 望 利 用 如 图 所 示 的 实 验 装 置 ，探 究 影 响 安 培 力 大 小 与 方向 的 因 素请 设 计 实 验 方 案 并 写 出 实 验 步 骤 ?第 二 节安 培 力 的 应 用安 培 力 在 生 活 、生 产 和 科 研 中 有 着 广 泛 的 应 用 ，例 如 电 流 天 平 、磁 电 式 电 表 、直 流 电动 机 等 器 件 的 工 作 原 理 均 与 安 培 力 有 关本 节 我 们 通 过 探 讨 这 些 器 件 的 设 计 思 想
29、与 工 作 原理 ，体 会 物 理 原 理 与 技 术 的 紧 密 结 合电 流 天 平图 电 流 天 平普 通 天 平 是 应 用 杠 杆 原 理 把 被 测 物 与 已 知 质 量 的 砝 码 进 行力 学 平 衡 ，利 用 等 效 替 代 法 测 量 出 被 测 物 体 的 质 量对 于 较 难直 接 测 量 的 安 培 力 和 磁 感 应 强 度 ，人 们 同 样 运 用 等 效 替 代 法 ，结 合 安 培 力 的 相 关 知 识 和 现 代 电 子 技 术 ，设 计 出 了 如 图 所 示 的 电 流 天 平如 图 所 示 是 等 臂 电 流 天 平 的 原 理 图在 天 平 的
30、右 端图 等 臂 电 流 天 平原 理 图挂 一 矩 形 线 圈 ，设 线 圈 匝 数 为，底 边长，放 在 待 测 匀 强磁 场 中 ，使 线 圈 平 面 与 磁 场 垂 直 ，磁 场 方 向 垂 直 于 纸 面 向 里当 线 圈 中 通 入 图 示 方 向 的 电 流时 ，在 天 平 左 、右 两 边 加上 质 量 分 别 为、的 砝 码 使 天 平 平 衡设 磁 场 磁 感 应 强 度 为，根 据 左 手 定 则 、安 培 力 表 达 式 和 平 衡 条 件 ，有 保 持 线 圈 中 电 流 的 大 小 不 变 ，使 电 流 方 向 反 向通 过 在 天平 左 盘 加 上 质 量 为的
31、砝 码 使 天 平 再 次 平 衡 ，则 有（ ） 综 合 以 上 两 式 ，可 得 该 匀 强 磁 场 的 磁 感 应 强 度 测 量 值 电 流 天 平 常 用 于 实 验 室 中 测 量 两 平 行 通 电 导 体 之 间 的 相 互 作 用 力 和 磁 感 应 强 度 第二节安培力的应用磁 电 式 电 表学 校 实 验 室 经 常 使 用 的 电 流 表 是 磁 电 式 电 表 ，下 面 我 们 通 过 观 察 它 的 内 部 结 构 示 意 图来 了 解 其 工 作 原 理图 磁 电 式 电 表 内 部结 构 示 意 图 如 图 所 示 是 磁 电 式 电 表 内 部 结 构示 意
32、图，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，在 铝 框 上 绕 有 铜 线 圈电 表 指 针 固 定 在 线圈 上，可 与 线 圈 一 起 转 动线 圈 的 两 端 分 别 接在 两 个 螺 旋 弹 簧 上，被 测 电 流 经 过 这 两 个 弹 簧流 入 线 圈蹄 形 磁 铁 与 铁 芯 间 的 磁 场 可 看 作 是 均 匀 辐射 分 布 的，如 图 所 示无 论 通 电 线 圈转 到 什 么 位 置，线 圈 的 平 面 总 与 磁 场 方 向 平 行图 均 匀 辐 射 分 布 的 磁 场结
33、 合 相 关 物 理 学 原 理，思 考 下 列 问 题（）为 什 么 电 表 指 针 偏 转 角 度 的 大 小 可 以反 映 通 过 电 表 电 流 的 大 小？（）能 否 通 过 指 针 的 偏 转 方 向 判 断 通 过 电表 的 电 流 方 向？当 磁 电 式 电 表 的 线 圈 没 有 电 流 通 过 时 ，螺 旋 弹 簧 处 于 自 然 状 态 ，线 圈 处 于 水 平 位 置 ，指 针 指 向 零 刻 度当 线 圈 通 入 电 流 时 ，根 据 左 手 定 则 ，可 知 线 圈 的 两 对 边 受 到 大 小 相 等 、方 向 相 反 的 一 对 安 培 力 作 用在 安 培
34、力 作 用 下 ，线 圈 绕 中 心 轴 转 动线 圈 的 转 动 导 致 螺 旋弹 簧 被 扭 转 ，产 生 一 个 阻 碍 线 圈 转 动 的 阻 力当 安 培 力 与 螺 旋 弹 簧 阻 力 作 用 效 果 相 当 时 ，线 圈 停 在 某 一 位 置 ，电 表 指 针 指 示 表 盘 相 应 刻 线 ，进 而 得 到 相 应 电 流 的 大 小改 变 通 入 线 圈 的 电 流 方 向 ，安 培 力 的 方 向 随 之 改 变 ，指 针 的 偏 转 方 向 也 随 之 改 变所以 ，根 据 指 针 的 偏 转 方 向 ，可 以 知 道 通 过 电 表 的 电 流 方 向磁 电 式 电
35、表 灵 敏 度 高 ，能 够 测 出 很 弱 的 电 流 ，但 缺 点 是 线 圈 的 导 线 很 细 ，只 允 许 通 过很 弱 的 电 流因 此 ，若 要 利 用 磁 电 式 电 表 测 量 较 大 的 电 流 值 ，需 要 根 据 电 表 改 装 方 法 扩 大其 量 程 ?直 流 电 动 机生 活 中 不 少 设 备 装 配 了 直 流 电 动 机 ，例 如 ，部 分 类 型 的 电 动 汽 车 和 电 动 自 行 车 、多 数电 动 玩 具 和 电 动 剃 须 刀 （ 如 图 所 示 ）等 设 备 中 的 电 动 机 都 是 直 流 电 动 机直 流 电动 机 是 利 用 安 培 力
36、 使 通 电 线 圈 转 动 的 典 型 应 用从 能 量 的 角 度 看 ，它 是 将 电 能 转 换 成 机 械能 的 旋 转 电 机图 生 活 中 各 种 使 用 直 流 电 动 机 的 设 备图 直 流 电 动 机 内 部 结 构 示 意 图 如 图 所 示 是 直 流 电 动 机 的 内 部结 构 示 意 图它 主 要 由 蹄 形 磁 铁、线 圈、电刷 和 换 向 器 等 部 件 组 成，其 中 两 磁 极 间 的 磁场 可 近 似 看 作 匀 强 磁 场换 向 器 是 一 对 相 互绝 缘 的 半 圆 形 铜 环，它 们 通 过 固 定 的 电 刷 与直 流 电 源 相 接（）当
37、线 圈 位 于 如 图 所 示 的 四种 状 态 时，所 受 安 培 力 的 情 况 如 何？（）直 流 电 动 机 的 线 圈 是 如 何 实 现 连 续不 停 地 朝 一 个 方 向 转 动 的？图 直 流 电 动 机 工 作 原 理 第二节安培力的应用在 图 中 ，当 图 （）直 流 电 动 机 中 的 线 圈 通 入 电 流 后 ，线 圈 在 安 培 力 的 作 用下 转 到 图 （）位 置 时 ，尽 管 受 力 平 衡 ，但 由 于 惯 性 作 用 ，线 圈 仍 能 够 按 原 方 向 继 续 转 过该 平 衡 位 置为 了 让 线 圈 能 够 持 续 转 动 下 去 ，技 术 人
38、员 巧 妙 地 使 线 圈 两 端 与 两 个 半 圆 形 铜环 相 连 并 一 起 转 动 ，同 时 在 电 路 中 安 装 了 与 半 圆 形 铜 环 接 触 的 电 刷由 此 通 过 电 流 的 周 期性 换 向 ，确 保 线 圈 受 到 的 安 培 力 始 终 起 到 推 动 线 圈 往 同 一 个 方 向 持 续 转 动 的 效 果物 理 原理 与 技 术 在 此 处 得 到 了 完 美 结 合直 流 电 动 机 的 优 点 是 只 需 改 变 输 入 电 流 的 大 小 ，就 能 够 直 接 调 节 电 动 机 的 转 速 ，而 输入 电 流 的 大 小 是 较 容 易 改 变 的
39、 ，因 此 ，直 流 电 动 机 常 被 应 用 于 需 要 调 速 的 设 备?无 刷 直 流 电 动 机 又 称 无 换 向 器 电 动 机，是 指 采 用 位 置 传 感 器 实 现 电 子 换 向 而代 替 有 刷 电 动 机 中 电 刷 和 换 向 器 的 直 流 电 动 机它 在 结 构 上 相 当 于 一 台 反 装 式 直流 电 动 机，电 枢 绕 组 被 放 置 在 定 子 上，转 子 为 永 磁 体与 有 刷 直 流 电 动 机 相 比，无 刷 直 流 电 动 机 具 有 体 积 小、重 量 轻、性 能 可 靠、效 率 高、节 能、抗 电 磁 干 扰、噪 声 小、维 修 简
40、 单、使 用 寿 命 长 等 优 点因 此，目前 在 工 业 先 进 的 国 家，工 业 现 代 化 领 域 中 有 刷 直 流 电 动 机 已 经 逐 步 被 无 刷 直 流 电动 机 所 替 代随 着 电 子 技 术 和 微 处 理 技 术 的 发 展、新 材 料 的 应 用 等，无 刷 直 流 电动 机 作 为 中 小 功 率 的 高 性 能 调 速 电 机 和 伺 服 电 机，在 纺 织 机 械、印 刷 机 械、数 控机 床、医 疗 器 械、家 用 电 器 等 方 面 的 应 用 越 来 越 广 泛为 了 满 足 各 种 需 求，人 们 不 断 研 发 各 种 类 型 的 无 刷 直
41、流 电 动 机，如 无 刷 直 流力 矩 电 动 机、无 刷 直 流 直 线 电 动 机、无 刷 直 流 有 限 转 角 电 动 机 无 刷 直 流 电 动机 正 在 大 踏 步 地 走 进 我 们 的 生 产 生 活 中图 电 磁 炮 是 一 种 新 式 兵 器 ，其 主 要 原 理 如 图 所 示某 电 磁 炮 能 够 把 的 弹 体 （包 括金 属 杆的 质 量 ）加 速 到 若 轨 道 宽 ，长 ，通 过 的 电 流 为 ，忽 略 轨 道摩 擦（）轨 道 间 所 加 的 匀 强 磁 场 的 磁 感 应 强 度 为 多 少 ？（）电 磁 炮 的 最 大 功 率 为 多 少 ？磁 电 式
42、电 表 的 灵 敏 度 较 高如 果 仅 通 过 较 小 电 流 就 能 使 磁 电 式 电 表 指 针 有 显 著 的 偏转 ，我 们 就 认 为 该 电 表 有 较 高 的 灵 敏 度试 根 据 磁 电 式 电 表 的 设 计 原 理 ，简 要 列 举 提 高 磁 ?电 式 电 表 灵 敏 度 的 办 法 ，并 说 明 相 应 的 理 由方 法：增 加 线 圈 匝 数 ；理 由 ： 方 法：；理 由 ： 方 法：；理 由 ： 方 法：；理 由 ： 图 如 图 所 示 是 一 种 测 量 磁感 应 强 度 的 实 验 方 案虚 线 框 内 存 在 一个 与 纸 面 垂 直 的 匀 强 磁 场
43、 为 位 于 纸 面内 的 金 属 框 ，为 直 流 电 源 ，为 电 阻箱 ，为 电 流 表 ，为 开 关 ，此 外 还 有 细沙 、天 平 、刻 度 尺 和 若 干 轻 质 导 线（）用 笔 画 线 代 替 导 线 ，在 图 中 画 线 完 成 实 验 电 路 图（）补 充 完 成 下 列 实 验 步 骤按 照 实 验 电 路 图 连 接 电 路保 持 开 关断 开 ，在 托 盘 内 加 入 适 量 细 沙 ，使处 于 平 衡 状 态然 后 用 天 平 称 出 细沙 质 量闭 合 开 关，调 节 电 阻的 值 使 电 流 大 小 适 当 ，在 托 盘 内 重 新 加 入 适 量 细 沙 ，
44、使重 新 处 于 平 衡 状 态然 后 读 出 电 流 表 的 示 数，并 用 天 平 测 量 此 时 细 沙 的 质 量用 刻 度 尺 测 量（）用 测 量 的 物 理 量 和 重 力 加 速 度表 示 磁 感 应 强 度的 大 小 ，则 （）判 定 磁 感 应 强 度 方 向 的 方 法 ：若（ 填 两 次 实 验 细 沙 质 量 的 关 系 ） ，磁 感 应 强 度 方 向 垂 直 纸 面 向 外反 之 ，磁 感 应 强 度 方 向 垂 直 纸 面 向 里图 某 电 子 天 平 原 理 如 图 所 示 ，形 磁铁 的 两 侧 为极 ，中 心 为极 ，两 极 间 磁 感 应 强 度 的大
45、小 均 为，磁 极 宽 度 均 为忽 略 边 缘 效 应 ，一 正方 形 线 圈 套 于 中 心 磁 极 ，其 骨 架 与 秤 盘 连 为 一 体 ，线圈 两 端、与 外 电 路 连 接当 质 量 为的 重 物 放 在秤 盘 上 时 ，弹 簧 被 压 缩 ，秤 盘 和 线 圈 一 起 向 下 运 动（ 骨 架 与 磁 极 不 接 触 ） ，随 后 外 电 路 对 线 圈 供 电 ，秤 盘和 线 圈 恢 复 到 未 放 重 物 时 的 位 置 并 静 止此 时 根 据 对应 的 供 电 电 流，可 确 定 重 物 的 质 量已 知 线 圈 匝 数 为，线 圈 电 阻 为，重 力 加 速 度 为（
46、）供 电 电 流是 从端 ，还 是 从端 流 入 ？（）求 重 物 质 量 与 电 流 的 关 系 第三节洛伦兹力第 三 节洛 伦 兹 力磁 场 对 通 电 导 体 有 安 培 力 的 作 用 ，而 导 线 中 的 电 流 是 由 电 荷 定 向 移 动 形 成 的 ，由 此 我们 猜 想 ，磁 场 对 运 动 电 荷 会 产 生 力 的 作 用认 识 洛 伦 兹 力下 面 通 过 实 验 探 究 磁 场 对 运 动 电 荷 是 否 能 够 产 生 作 用 力 在 如 图 所 示 的 实 验 装 置 图 中，阴 极 射 线 管 两 端 被 加 上 高 电 压此 时，阴 极 射 线 管 内 形
47、成 了 一 束 电 子 束 图 阴 极 射 线 管 中 电 子 束 的 运 动 径 迹（）当 用 无 磁 性 的 玻 璃 棒、橡 胶 棒 靠 近 阴 极 射 线 管 时，观 察 电 子 束 的 运 动 方向 是 否 发 生 改 变（）当 蹄 形 磁 铁（或 条 形 磁 铁）靠 近 阴 极 射 线 管，使 磁 场 方 向 与 电 子 束 前 进方 向 垂 直 时，观 察 电 子 束 运 动 方 向 是 否 发 生 改 变思 考 并 讨 论 上 述 实 验 现 象 说 明 了 什 么 ?图 洛 伦 兹上 述 实 验 表 明 ，当 没 有 外 磁 场 时 ，阴 极 射 线 管 中 的 电 子 束 沿
48、 直线 前 进当 磁 场 方 向 与 电 子 束 前 进 方 向 垂 直 时 ，电 子 束 运 动 径 迹 发 生了 弯 曲 ，表 明 磁 场 对 电 子 束 产 生 了 作 用 力年 ，荷 兰 物 理 学 家 洛 伦 兹 （ ，）公布 了 磁 场 对 运 动 电 荷 的 作 用 力 公 式为 了 纪 念 他 ，人 们 将 磁 场 对 运 动电 荷 产 生 的 作 用 力 称 为洛 伦 兹 力（ ）洛 伦 兹 力 的 方 向我 们 知 道 ，通 电 导 线 在 磁 场 中 所 受 安 培 力 的 方 向 ，与 磁 场 方 向 、电 流 方 向 等 因 素 有关电 流 是 由 电 荷 的 定 向
49、 移 动 形 成 的 ，那 么 磁 场 对 运 动 电 荷 产 生 的 作 用 力 方 向 ，即 洛 伦 兹力 的 方 向 ，是 否 也 与 磁 场 方 向 和 电 荷 运 动 方 向 有 关 呢 ？ 如 图 所 示，当 阴 极 射 线 管 两 端 被 加 上 高 电 压 后，阴 极 射 线 管 中 的 电 子沿 直 线 前 进改 变 磁 铁 方 向 即 改 变 磁 场 方 向，观 察 不 同 情 况 下 电 子 偏 转 方 向，并 将实 验 结 果 记 入 表 中表 不 同 情 况 下 电 子 偏 转 方 向磁 场 方 向电 子 运 动 方 向电 子 偏 转 方 向分 析 表 ，可 以 得
50、到 什 么 结 论？上 述 实 验 现 象 表 明 ，电 子 偏 转 方 向 与 磁 场 方 向 、电 子 运 动 方 向 有 关更 多 实 验 研 究 表明 ，当 运 动 电 荷 的 速 度 方 向 与 磁 场 方 向 平 行 时 ，运 动 电 荷 不 受 洛 伦 兹 力 ；当 运 动 电 荷 的 速度 方 向 与 磁 场 方 向 垂 直 时 ，运 动 电 荷 受 到 的 洛 伦 兹 力 ，其 方 向 既 与 磁 场 方 向 垂 直 ，又 与 速度 方 向 垂 直 第三节洛伦兹力图 洛 伦 兹 力方 向 判 定 方 法 示 意 图类 比 安 培 力 方 向 的 判 断 方 法 ，洛 伦 兹
