1、1安培力的应用课后篇巩固提升基础巩固1.固定导线 c 垂直纸面,可动导线 ab 通以如图方向的电流,用测力计悬挂在导线 c 的上方,导线 c 中通电时,以下判断正确的是( )A.导线 a 端转向纸外,同时测力计读数减小B.导线 a 端转向纸外,同时测力计读数增大C.导线 b 端转向纸里,同时测力计读数减小D.导线 b 端转向纸里,同时测力计读数增大解析 电流 c 产生的磁场在右边平行纸面斜向左,在左边平行纸面斜向下,在 ab 左右两边各取一小电流元,根据左手定则,左边的电流元所受的安培力方向向外,右边的电流元所受安培力方向向内,知ab 导线逆时针方向(从上向下看)转动。当 ab 导线转过 90
2、后,两电流为同向电流,相互吸引。导致弹簧测力计的读数变大。故 B 正确,A、C、D 错误。答案 B2.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触,并使它组成如图所示的电路图。当开关 S 闭合后,将看到的现象是( )A.弹簧向上收缩 B.弹簧被拉长C.弹簧上下跳动 D.弹簧仍静止不动解析 因为通电后,线圈中每一圈之间的电流是同向的,互相吸引,线圈就缩短,电路就断开了,一断开没电流了,线圈就又掉下来接通电路如此通断通断,就上下跳动。答案 C3.2如图所示,金属棒 MN 两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由 M向 N 的电流,平衡时两悬线与竖
3、直方向夹角均为 ,如果仅改变下列某一个条件, 角的相应变化情况是( )A.棒中的电流变大, 角变大B.两悬线等长变短, 角变小C.金属棒质量变大, 角变大D.磁感应强度变大, 角变小答案 A4.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来,在其附近放一条形磁铁,磁铁的轴线与圆环在同一个平面内,且通过圆环中心,如图所示,当圆环中通以顺时针方向的电流时,从上往下看( )A.圆环顺时针转动,靠近磁铁B.圆环顺时针转动,远离磁铁C.圆环逆时针转动,靠近磁铁D.圆环逆时针转动,远离磁铁解析 该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁铁,N 极在内,S 极在外,根据同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,可得 C 项正确。
4、答案 C5.(多选)如图所示,在水平桌面上放置一个条形磁铁,在它的正中央上方固定一根直导线,导线与磁铁垂直。若给导线通以垂直于纸面向里的电流,则( )A.磁铁对桌面的压力增大B.磁铁对桌面的压力减小C.桌面对磁铁没有摩擦力D.磁铁所受的合力不变3解析 根据左手定则,导线受磁铁的作用力的方向竖直向上,由牛顿第三定律知,导线对磁铁的反作用力的方向竖直向下,故磁铁对桌面的压力增大,磁铁所受的合力仍为零,桌面对磁铁没有摩擦力,选项 A、C、D 正确。答案 ACD6.如图所示,在与水平方向成 60角的光滑金属导轨间连一电源,在相距 1 m 的平行导轨上放一重 3 N 的金属棒 ab,棒上通以 3 A 的
5、电流,磁场方向竖直向上,这时棒恰好静止,求:(1)匀强磁场的磁感应强度。(2)ab 棒对导轨的压力。解析 导体 ab 处于静止状态,则其处于受力平衡状态,所以沿斜面方向有: mgsin 60=FAcos 60,垂直于斜面方向有: FN=mgcos 60+FAsin 60,式中 FA=BIL,由以上三式可得 B= T,FN=6 N。3答案 (1) T (2)6 N37.澳大利亚国立大学制成了能把 2.2 g 的弹体(包括金属杆 EF 的质量)加速到 10 km/s 的电磁炮(常规炮弹的速度约为 2 km/s)。如图所示,若轨道宽为 2 m,长为 100 m,通过的电流为 10 A,试求轨道间所加
6、匀强磁场的磁感应强度。(轨道摩擦不计)解析 根据 2ax= 得炮弹的加速度大小为 a= m/s2=5105 m/s2。vt2-v02vt22x=(10103)22100根据牛顿第二定律 F=ma 得炮弹所受的安培力 F=ma=2.210-35105 N=1.1103 N。根据安培力公式 F=ILB,得 B= T=55 T。FIL=1.1103102答案 55 T能力提升1.如图所示, A 为一水平旋转的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向如图所示。当圆盘高速绕中心轴 OO转动时,通电直导线所受磁场力的方向是( )4A.竖直向上 B.竖直向下 C.水平向里
7、 D.水平向外解析 带负电荷的橡胶盘顺时针转动,形成逆时针方向的电流,由安培定则得圆盘转动产生的磁场方向竖直向上,再由左手定则判断得通电直导线所受磁场力方向水平向里。答案 C2.根据磁场对电流会产生作用力的原理,人们研制出一种新型的发射炮弹的装置电磁炮,其原理如图所示,把待发炮弹(导体)放置在匀强磁场中的两平行导轨上,给导轨通以大电流,使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运动,并以某一速度发射出去,现要提高电磁炮的发射速度,你认为下列方案在理论上可行的是( )A.减小电流 I 的值B.增大磁感应强度 B 的值C.减小磁感应强度 B 的值D.改变磁感应强度 B 的方向,使之与炮弹前进方向
8、平行解析 炮弹受到安培力作用而在导轨上做匀加速运动,根据动能定理得 Fs= mv2,又知 F=BIL,故12BILs= mv2,其中 B 为磁感应强度, I 为电流, L 为平行导轨宽度, s 为导轨长度,要增大 v,则需要增大12I 或 B,A、C 错误,B 正确;若改变磁感应强度 B 的方向,使之与炮弹前进方向平行,则安培力为零,D错误。答案 B3.(多选)质量为 m 的通电导体棒 ab 置于倾角为 的导轨上,导轨的宽度为 d,导体棒 ab 与导轨间的动摩擦因数为 。有电流时, ab 恰好在导轨上静止,如图所示。图中的四个侧视图中,标出了四种可能的匀强磁场方向,其中导体棒 ab 与导轨之间
9、的摩擦力可能为零的图是( )5解析 选项 A 中,当 mgsin =BIL cos 时,通电导体棒受到重力、安培力、导轨的弹力作用处于静止状态,如图甲所示,所以导体棒与导轨间的摩擦力为零。当安培力变大或变小时,导体棒有上滑或下滑的趋势,于是有静摩擦力产生。选项 B 中,当 mg=BIL 时,通电导体棒受到重力、安培力作用处于静止状态,如图乙所示,所以导体棒与导轨间的摩擦力为零。当安培力减小时,细杆受到导轨的弹力和沿导轨向上的静摩擦力,也可能处于静止状态。选项 C 和 D 中,通电导体棒受重力、安培力、导轨弹力作用具有下滑趋势,故一定受到沿导轨向上的静摩擦力,如图丙、丁所示,所以导体棒与导轨间的
10、摩擦力一定不为零。答案 AB4.(多选)如图所示,条形磁铁放在桌面上,一根通电直导线由 S 极的上端平移到 N 极的上端的过程中,导线保持与磁铁垂直,导线的通电方向如图所示。这个过程中磁铁保持静止,则( )A.磁铁受到的摩擦力方向由向左变为向右B.磁铁受到的摩擦力方向由向右变为向左C.磁铁对桌面的压力大小总是大于其重力D.磁铁对桌面的压力大小总是等于其重力解析 首先磁铁上方的磁感线从 N 极出发回到 S 极,是曲线,直导线由 S 极的上端平移到 N 极的上端的过程中,电流的受力由左上方变为正上方再变为右上方,根据牛顿第三定律磁铁受到的力由右下方变为正下方再变为左下方,磁铁静止不动,所以所受摩擦
11、力方向由向左变为向右,B 正确;磁铁对桌面的压力大小总是大于其重力,选项 C 正确。答案 BC65.(多选)如图所示,一根通电的直导体放在倾斜的粗糙斜面上,置于图示方向的匀强磁场中,处于静止状态。现增大电流,导体棒仍静止,则在增大电流过程中,导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是( )A.一直增大 B.先减小后增大C.先增大后减小 D.始终为零解析 若 F 安 mgsin ,摩擦力向下,随 F 安 增大而一直增大,A 对。答案 AB6.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力 G=3 N 的物块相连。已知 ab 棒与导轨间的动摩擦因数 = 0.2,电源的电动势 E=10 V、内阻r=0.1 ,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)解析 依据物体的平衡条件可得ab 棒恰不右滑时G-mg-BI 1L=0ab 棒恰不左滑时 G+mg-BI 2L=0依据闭合电路欧姆定律可得E=I1(R1+r)E=I2(R2+r)由以上各式代入数据可解得 R1=9.9 , R2=1.9 所以 R 的取值范围为1.9 R9 .9 。答案 1.9 R9 .9 7
