【导与练】2017年高中物理 第3章 磁场 习题课六 有关安培力的综合应用问题练习(含解析)
高中物理 第三章 磁场 专题突破与题型专练 安培力的综合应用课件1高二选修31物理课件
解析:通电导体棒 a 处于通电导体棒 b 的磁场中,由安培定则可得通电导体棒 a 处于竖直向 上的磁场中,选项 A 正确;当导体棒 a 处于匀强磁场的磁感应强度 B 的方向竖直向上,则水
平向右的安培力、支持力与重力处于平衡状态,因夹角为 45°,则大小 B= mg tan 45 = mg ,
IL
IL
开始运动的加速度为 a= F安 =10 m/s2,选项 A 错误;对金属细杆从 M 点到 P 点的运动过程,安培力做 m
功 W 安=F 安×(MN+OP)=1 J,重力做功 WG=-mg·ON=-0.5 J,由动能定理得 W 安+WG= 1 mv2,解得金属细杆 2
运动到 P 点时的速度大小为 v= 20 m/s,选项 B 错误;金属细杆运动到 P 点时的加速度可分解为水 平方向的向心加速度和竖直方向的加速度,水平方向的向心加速度大小为 a′= v2 =20 m/s2,选项 C
此不能保持静止,选项 D 正确.
2021/12/9
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题型二:安培力作用下的非平衡问题
【例2】 (2018·山东济南高二检测)如图所示,光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部 分,O点为圆弧的圆心.两金属轨道之间的宽度为0.5 m,匀强磁场方向如图,大小为0.5 T, 质量为0.05 kg、长为0.5 m的金属细杆置于金属轨道上的M点.当在金属细杆内通以电 流为2 A的恒定电流时,金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动(yùndòng).已知MN=OP=1 m, 则( )
由闭合电路欧姆定律得 I′= E ,联立得 R′=
BEl
,代入数据解得 R′=1.6 Ω,
R
mg sin cos
故滑动变阻器 R 的取值范围应为 1.6 Ω≤R≤4.8 Ω.
教科高二版物理选修3—1第3章 磁场练习含答案
（高二）教科版物理选修3—1第3章磁场练习含答案教科版选修3--1第三章磁场1、把一根长直导线平行地放在磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是()A．奥斯特B．爱因斯坦C．牛顿D．伽利略2、螺线管正中间的上方悬挂一个通有顺时针方向电流的小线圈，线圈的平面与螺线管的轴线在同一竖直面内，如图所示．当开关S合上时(一小段时间内)，从上方俯视，线圈应该()A．顺时针方向转动，同时向左移动B．逆时针方向转动，同时向右移动C．顺时针方向转动，同时悬线的拉力减小D．逆时针方向转动，同时悬线的拉力增大3、在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度．具体做法是：在一根南北方向放置的直导线的正下方10 cm处放一个罗盘．导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度．现已测出此地的地磁场水平分量B e＝5.0×10－5 T，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置(如图所示)．由此测出该通电直导线在其正下方10 cm处产生磁场的磁感应强度大小为()A．5.0×10－5 T B．1.0×10－4 TC．8.66×10－5 T D．7.07×10－5 T4、(多选)一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场中，分离为1、2、3三束，则下列判断正确的是()A．1带正电B．1带负电C．2不带电D．3带负电5、薄铝板将同一匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域，高速带电粒子可穿过铝板一次，在两个区域内运动的轨迹如图所示，半径R1>R2.假定穿过铝板前后粒子电荷量保持不变，则该粒子()A．带正电B．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动速度大小相同C．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动时间相同D．从Ⅱ区域穿过铝板运动到Ⅰ区域6、如图所示，在等边三角形的三个顶点a、b、c处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里．过c点的导线所受安培力的方向()A．与ab边垂直，指向左边B．与ab边垂直，指向右边C．与ab边平行，竖直向上D．与ab边平行，竖直向下7、三根完全相同的长直导线互相平行，通以大小和方向都相同的电流．它们的截面处于一个正方形abcd的三个顶点a、b、c处，如图所示．已知每根通电长直导线在其周围产生的磁感应强度与距该导线的距离成反比，通电导线b在d 处产生的磁场其磁感应强度大小为B，则三根通电导线产生的磁场在d处的总磁感应强度大小为()A．2B B．3BC．322 B D．32B8、一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变)．从图中情况可以确定()A．粒子从a到b，带正电B．粒子从a到b，带负电C．粒子从b到a，带正电D．粒子从b到a，带负电9、截面为矩形的载流金属导线置于磁场中，如图所示，将出现下列哪种情况()A．在b表面聚集正电荷，而a表面聚集负电荷B．在a表面聚集正电荷，而b表面聚集负电荷C．在a、b表面都聚集正电荷D．无法判断a、b表面聚集何种电荷10、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，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是()A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小11、长10 cm的通电直导线，通过1 A的电流，在磁场强弱、方向都一样的空间(匀强磁场)中某处受到的磁场力为0.4 N，则该磁场的磁感应强度() A．等于4 T B．大于或等于4 TC．小于或等于4 T D．上述说法都错误12、如图所示，两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带正电的质子以速度v0从O点垂直射入．已知两板之间距离为d，板长为d，O点是NP板的正中点，为使粒子能从两板之间射出，试求磁感应强度B应满足的条件(已知质子带电荷量为q，质量为m)．13、如图所示，有一对平行金属板，两板相距为0.05 m，电压为10 V；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0＝0.1 T，方向与金属板平行并垂直于纸面向里．图中右边有一半径R为0.1 m、圆心为O的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B＝33T，方向垂直于纸面向里．一正离子沿平行于金属板面，从A点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径CD方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的F点射出．已知速度的偏向角θ＝π3，不计离子重力．求：(1)离子速度v的大小；(2)离子的比荷q m；(3)离子在圆形磁场区域中运动时间t.（高二）教科版物理选修3—1第3章磁场练习含答案教科版选修3--1第三章磁场1、把一根长直导线平行地放在磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是()A．奥斯特B．爱因斯坦C．牛顿D．伽利略A[奥斯特发现了电流的磁效应，即把一根长直导线平行地放在磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，故A正确．]2、螺线管正中间的上方悬挂一个通有顺时针方向电流的小线圈，线圈的平面与螺线管的轴线在同一竖直面内，如图所示．当开关S合上时(一小段时间内)，从上方俯视，线圈应该()A．顺时针方向转动，同时向左移动B．逆时针方向转动，同时向右移动C．顺时针方向转动，同时悬线的拉力减小D．逆时针方向转动，同时悬线的拉力增大D[闭合S后，螺线管左端为S极，右端为N极，由左手定则知圆环右边受垂直于纸面向里的安培力，左边受垂直于纸面向外的安培力，所以从上向下看线圈逆时针方向转动，当转动到线圈与纸面垂直时，线圈等效为左端为N极、右端为S极的磁针，由磁极间的作用力可知悬线拉力增大．]3、在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度．具体做法是：在一根南北方向放置的直导线的正下方10 cm处放一个罗盘．导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度．现已测出此地的地磁场水平分量B e＝5.0×10－5 T，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置(如图所示)．由此测出该通电直导线在其正下方10 cm处产生磁场的磁感应强度大小为()A．5.0×10－5 T B．1.0×10－4 TC．8.66×10－5 T D．7.07×10－5 TC[将罗盘放在通电直导线下方，罗盘静止时罗盘指针所指方向为该处的合磁场方向，如图，所以电流在该处产生的磁场的磁感应强度为B1＝Btan θ，代入数据得：B1＝8.66×10－5 T．C正确．]4、(多选)一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场中，分离为1、2、3三束，则下列判断正确的是()A．1带正电B．1带负电C．2不带电D．3带负电ACD[ 根据左手定则，带正电的粒子左偏，不偏转说明不带电，带负电的粒子向右偏，因此选A、C、D.]5、薄铝板将同一匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域，高速带电粒子可穿过铝板一次，在两个区域内运动的轨迹如图所示，半径R1>R2.假定穿过铝板前后粒子电荷量保持不变，则该粒子()A．带正电B．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动速度大小相同C．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动时间相同D．从Ⅱ区域穿过铝板运动到Ⅰ区域C[粒子穿过铝板受到铝板的阻力，速度将减小. 由r＝m vBq可得粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径将减小，故可得粒子由Ⅰ区域运动到Ⅱ区域，结合左手定则可知粒子带负电，选项A、B、D错误；由T＝2πmBq可知粒子运动的周期不变，粒子在Ⅰ区域和Ⅱ区域中运动的时间均为t＝12T＝πmBq，选项C正确．]6、如图所示，在等边三角形的三个顶点a、b、c处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里．过c点的导线所受安培力的方向()A．与ab边垂直，指向左边B．与ab边垂直，指向右边C．与ab边平行，竖直向上D．与ab边平行，竖直向下A[等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流．由安培定则可得：导线a、b的电流在c处的合磁场方向竖直向下．再由左手定则可得：安培力的方向是与ab边垂直，指向左边．]7、三根完全相同的长直导线互相平行，通以大小和方向都相同的电流．它们的截面处于一个正方形abcd的三个顶点a、b、c处，如图所示．已知每根通电长直导线在其周围产生的磁感应强度与距该导线的距离成反比，通电导线b在d 处产生的磁场其磁感应强度大小为B，则三根通电导线产生的磁场在d处的总磁感应强度大小为()A．2B B．3BC．322 B D．32BB[设正方形边长为l，则导线b在d处形成的磁场磁感应强度大小B＝k2l ；ac两根导线在d处形成的磁场磁感应强度大小均为：B a＝B c＝kl＝2B；则三根通电导线产生的磁场在d处的总磁感应强度大小为B总＝2B a＋B＝3B.]8、一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变)．从图中情况可以确定()A ．粒子从a 到b ，带正电B ．粒子从a 到b ，带负电C ．粒子从b 到a ，带正电D ．粒子从b 到a ，带负电D [垂直于磁场方向射入匀强磁场的带电粒子受洛伦兹力作用，使粒子做匀速圆周运动，半径R ＝m v qB .由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量减小，又据E k ＝12m v 2知，v 在减小，故R 减小，可判定粒子从b 向a 运动；另据左手定则，可判定粒子带负电．]9、截面为矩形的载流金属导线置于磁场中，如图所示，将出现下列哪种情况( )A ．在b 表面聚集正电荷，而a 表面聚集负电荷B ．在a 表面聚集正电荷，而b 表面聚集负电荷C ．在a 、b 表面都聚集正电荷D ．无法判断a 、b 表面聚集何种电荷A [金属导体靠自由电子导电，金属中正离子并没有移动，而电流由金属导体中的自由电子的定向移动(向左移动)形成．根据左手定则，四指应指向电流的方向，让磁感线垂直穿过手心，拇指的指向即为自由电子的受力方向．也就是说，自由电子受洛伦兹力方向指向a 表面一侧，实际上自由电子在向左移动的同时，受到指向a 表面的作用力，并在a 表面进行聚集，由于整个导体是呈电中性的(正、负电荷总量相等)，所以在b 的表面“裸露”出正电荷层，并使b 表面电势高于a 表面电势，A 正确．]10、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，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是()A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小A [导体棒受力如图所示．tan θ＝Fmg＝BILmg；棒中电流I变大，θ角变大，故A正确；两悬线等长变短，θ角不变，故B错误；金属棒质量变大，θ角变小，故C错误；磁感应强度变大，θ角变大，故D错误．]11、长10 cm的通电直导线，通过1 A的电流，在磁场强弱、方向都一样的空间(匀强磁场)中某处受到的磁场力为0.4 N，则该磁场的磁感应强度() A．等于4 T B．大于或等于4 TC．小于或等于4 T D．上述说法都错误B[题目中没有给出导线如何放置，若导线与磁场垂直，则由磁感应强度定义式得出B＝FIL＝0.41×0.1T＝4 T．若导线放置时没与磁场垂直，此时受磁场力为0.4 N，根据磁感应强度定义式B＝FIL可知此处磁感应强度将大于4 T，故B正确．]12、如图所示，两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带正电的质子以速度v0从O点垂直射入．已知两板之间距离为d，板长为d，O点是NP板的正中点，为使粒子能从两板之间射出，试求磁感应强度B应满足的条件(已知质子带电荷量为q，质量为m)．解析：如图所示，由于质子在O 点的速度垂直于板NP ，所以粒子在磁场中做圆周运动的圆心O ′一定位于NP 所在的直线上．如果直径小于ON ，则轨迹将是圆心位于ON 之间的一段半圆弧．(1)如果质子恰好从N 点射出，R 1＝d 4，q v 0B 1＝m v 20R 1. 所以B 1＝4m v 0dq .(2)如果质子恰好从M 点射出R 22－d 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫R 2－d 22，q v 0B 2＝m v 20R 2，得B 2＝4m v 05dq . 所以B 应满足4m v 05dq ≤B ≤4m v 0dq .答案：4m v 05dq ≤B ≤4m v 0dq13、如图所示，有一对平行金属板，两板相距为0.05 m ，电压为10 V ；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B 0＝0.1 T ，方向与金属板平行并垂直于纸面向里．图中右边有一半径R 为0.1 m 、圆心为O 的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B ＝33 T ，方向垂直于纸面向里．一正离子沿平行于金属板面，从A 点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径CD 方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的F点射出．已知速度的偏向角θ＝π3，不计离子重力．求：(1)离子速度v 的大小；(2)离子的比荷q m ；(3)离子在圆形磁场区域中运动时间t.解析：(1)离子在平行金属板之间做匀速直线运动，洛伦兹力与电场力大小相等，即：B 0q v ＝qE 0E 0＝U d解得v ＝2 000 m/s.(2)在圆形磁场区域，离子做匀速圆周运动，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有：Bq v ＝m v 2r由几何关系有：tan θ2＝R r解得离子的比荷为：q m ＝2×104 C/kg.(3)弧CF 对应圆心角为θ，离子在圆形磁场区域中运动时间t ，t ＝θ2π·TT ＝2πm qB解得t ＝3π6×10－4 s ≈9×10－5 s.答案：(1)2 000 m/s (2)2×104 C/kg (3)9×10－5 s。
高二物理 第三章磁场专题安培力问题归纳同步练习 新人教版选修31
高二物理 第三章磁场专题安培力问题归纳同步练习 新人教版选修31（答题时间：45分钟）1. 有关磁感应强度B 的说法正确的是（ ）。
A. 对于IL F B =，比值ILF 越大，说明通电导线所在处的磁感应强度一定越大 B. 对于ILF B =，F 越大，说明通电导线所在处的磁感应强度一定越大 C. 可用IL F 来量度磁感应强度的大小，但B 是由磁场本身因素决定的，与I 、L 、F 无关D. 在I 、L 相同的情况下，垂直磁场方向放置通电导线，受力F 越大的地方，B 越大2. 把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，下图中能正确反映各量间关系的是（ ）。
3. 取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（a ）所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I 的电流时，测得螺线管内部的磁感应强度大小为B 。
若将另一根长导线对折后绕成如图（b ）所示的螺线管，并通以电流强度也为I 的电流时，则在螺线管内部的磁感应强度大小为（ ）。
A. 0B. 0.5BC. BD. 2B4. 磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，以下对磁场认识正确的是（ ）。
A. 磁感线有可能出现相交的情况B. 磁感线总是由N 极出发指向S 极C. 某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时N 极所指方向一致D. 若在某区域内通电导线不受磁场力的作用，则该区域的磁感应强度一定为零5. 如图所示，通有恒定电流的导线MN 与闭合金属框共面，第一次将金属框由I 平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd 边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为21∆Φ∆Φ和，则（ ）。
A. 21∆Φ>∆ΦB. 21∆Φ=∆ΦC. 21∆Φ<∆ΦD. 不能判断6. 如图所示，两个同心放置且共面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，通过两环的磁通量分别为a Φ、b Φ，则（ ）。
A. b a Φ>ΦB. b a Φ<ΦC. b a Φ=ΦD. 不能确定7. 如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L ，质量为m 的直导体棒。
高中物理第三章磁场章末复习课达标检测含解析粤教版3_1
章末复习课【知识体系】磁场错误![答案填写]错误!BS投影面积左手定则相吸相斥qvB错误!错误!主题1磁场对电流的作用——安培力1．分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤．（1)画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况．（2）用左手定则确定各段通电导线所受安培力．(3)据初速度方向结合牛顿定律确定导体运动情况．2．注意问题．（1)公式F＝BIL中L为导线的有效长度．（2)安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心．(3）安培力做功：做功的结果将电能转化成其他形式的能．【典例1】如图所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L.匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长为L,质量为m，水平放在导轨上．当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止．则（1)这时B至少多大？B的方向如何？（2）若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？解析:解这类题时必须先画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向，从而理清各矢量方向之间的关系．（1)画出金属杆的截面图．由三角形定则得,只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小，B也最小．根据左手定则，这时B应垂直于导轨平面向上，大小满足BI1L＝mg sin α，B＝错误!。
（2)当B的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，要使金属杆保持静止，应使沿导轨方向的合力为零，得BI2L cos α＝mg sin α，I2＝错误!.答案:(1）错误!垂直于导轨平面向上(2）错误!针对训练1。
质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B,方向与导轨平面成θ角斜向下，如图所示．求棒MN受到的支持力和摩擦力．解析：由左手定则判断安培力的方向时，要注意安培力的方向既垂直于电流方向又垂直于磁场方向，垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面，棒MN受力分析如图所示。
由平衡条件有水平方向F f＝F sin θ，竖直方向F N＝F cos θ＋mg.且F＝BIL，从而得F f＝BIL sin θ。
高三物理人教版选修31第三章《磁场》全章14节复习学案以及测试题含部分答案
选修3-1 第三章磁场第一节磁场及磁场对电流的作用班别姓名学号学习目标：1.掌握磁场、磁感应强度、磁通量的基本概念，会用磁感线描述磁场.2.掌握安培定则、左手定则的应用.3.掌握安培力的概念及在匀强磁场中的应用.学习重难点：安培定则、左手定则的应用；解决与安培力有关的实际问题。
复习交流1．磁感应强度是一个矢量．磁场中某点磁感应强度的方向是()A．正电荷在该点所受力方向B．沿磁感线由N极指向S极C．小磁针N极或S极在该点的受力方向D．在该点的小磁针静止时N极所指方向2、关于磁感线和电场线，下列说法中正确的是A、磁感线是闭合曲线，而静电场线不是闭合曲线B、磁感线和电场线都是一些互相平行的曲线C、磁感线起始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷D、磁感线和电场线都能分别表示磁场和电场的方向和大小，都是客观存在的。
3、下列说法中正确的是( )A.电荷在某处不受到电场力的作用，则该处的电场强度为零B.一小段通电导线在某处不受到磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C.把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D.把一小段通电导线放在磁场中某处，它受到的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱小结：（1）磁场的方向：小磁针静止时________所指的方向．（2）磁感线的疏密表示，磁感线的切线方向表示。
以条线磁体为例，外部的磁感线从到，内部的磁感线从到，因此磁感线是曲线。
（3）磁感应强度是一个用来描述磁场的_______________的物理量，大小：B＝________(通电导线垂直于磁场)．4．在图1—1中，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针的上方时，磁针的S极向纸内偏转．这一带电粒子束可能是A．向右飞行的正离子束B．向纸内飞行的正离子束C．向右飞行的负离子束D．向纸内飞行的负离子束图1--15、如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是（）A、全向里B、全向外C、a向里，b、c向外D、a、c向外，b向里小结：电流的磁场直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强且距导线越远处磁场____与____磁铁的磁场相似，管内为____磁场且磁场____，管外为______磁场环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场____安培定则立体图横截面图6.一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力.为了使拉力等于零，可( )A.适当减小磁感应强度B.使磁场反向C.适当增大电流强度D.使电流反向7.磁场中某区域的磁感线如图所示，则()A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＞B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B bC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小小结：（1）安培力的大小：当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，F＝______，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流________时，安培力最大，F max＝BIL.(2)当磁场与电流________时，安培力等于零．（2）判断安培力的方向根据定则：伸开左手，使拇指与其余四指________，并且都与手掌在同一个平面内．让磁感线从掌心进入，并使四指指向________的方向，这时________所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．巩固练习任务一、安培定则的应用和磁场的叠加1.通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针，磁针指向如图所示( )A.螺线管的P端为N极，a接电源的正极B.螺线管的P端为N极，a接电源的负极C.螺线管的P端为S极，a接电源的正极D.螺线管的P端为S极，a接电源的负极2、如图所示，两根非常靠近且互相垂直的长直导线，当通以如图所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的（）A、区域ⅠB、区域ⅡC、区域ⅢD、区域Ⅳ3.如图所示，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。
高二物理安培力的应用试题
高二物理安培力的应用试题1.关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向，正确的说法是（）A．跟磁场方向垂直，跟电流方向平行B．跟电流方向垂直，跟磁场方向平行C．既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直D．既不跟磁场方向垂直，也不跟电流方向垂直【答案】C【解析】当通电导线垂直磁场方向时，根据左手定则可得，磁场方向，磁场力方向，电流方向三个方向相互垂直，所以C正确，思路分析：根据左手定则分析，试题点评：本题需要注意的是，磁场力方向一定和磁场方向和电流方向垂直，但是磁场方向不一定和电流方向垂直，2.在赤道处沿东西方向放置一根直导线，导线中电子定向运动的方向是从东向西，则导线受到地磁场的作用力的方向为（）A．向东B．向北C．向上D．向下【答案】C【解析】地球磁场的南北极和地理的南北极相反，因此在赤道上方磁场方向从南指向北，依据左手定则可得安培力方向向上，故ABD错误，C正确．思路分析：解答本题首先要明确地球磁场的分布情况，然后根据左手定则直接进行判断即可．试题点评：本题的难点在于弄不清楚地球磁场方向，因此在学习中要熟练掌握各种典型磁场方向的分布情况．3.如图所示，一根通有电流Ｉ1的固定长直导线在可以自由移动和转动的通有电流Ｉ2的矩形线圈的平面内，线圈将会出现（）A．远离导线运动B．向着导线平动C．绕轴OO′运动D．绕轴NN′运动【答案】B【解析】由右手螺旋定则判断出直导线的磁场，导线框在直导线下边，所处的磁场方向垂直纸面向里．由左手定则判断导线框四边的受力情况，上下两边大小相等，方向相反，左右两边方向也相反，但由于导线周围磁感应强度的大小与它到导线的距离成反比，导线框上边受力比下边受力大，合力向上，所以导线框向上运动靠近通电长直导线．思路分析：由右手螺旋定则判断出直导线的磁场，导线框在直导线下边，所处的磁场方向垂直纸面向里，再由左手定则判断导线框四边的受力情况进行解决．试题点评：掌握右手螺旋定则和左手定则的应用，两个定则不能混淆．4.试在图中标出电源的正极和负极.【答案】如图【解析】从小磁针静止时的N极指向我们可以得出，通电螺线管的右端为S极，再由右手螺旋定则可得电源的右端为正极思路分析：小磁针静止时，N极的指向表示该点的磁感应强度的方向，然后结合右手螺旋定则分析解题试题点评：本题考查了对右手螺旋定则的简单应用，关键是对右手螺旋的正确使用5.通电螺线管内部的磁感应强度与管口外部比较______________的磁感应强度大.根据磁场对电流有作用力的原理，列举两个在实际生活中的应用____________________.【答案】内部电动机、电流表【解析】通电螺线管内部的磁感线比外部的磁感线分布较密，所以内部的磁感应强度比较大，电动机和磁电式电流表等都是利用通电线圈在磁场中受到安培力的作用下工作的，试题点评：本题考查了通电螺旋管的磁感应强度分布情况以及利用磁场对电流有作用力的原理在生活中的应用6.关于磁电式电流表，下列说法中正确的有（）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向磁场中C．电流表的线圈转动时，安培力大小不变D．电流表指针的偏转角与所测电流成正比【答案】BCD【解析】两蹄形磁铁中间的磁场均匀辐向，大小相同，但方向不同，所以不是匀强磁场，A错误，B正确，根据公式可得，电流表的线圈转动时，安培力大小不变，C正确，因为电流表指针的偏转角度和受到的安培力大小成正比，而安培力和通电电流成正比，所以电流表指针的偏转角与所测电流成正比，D正确，思路分析：磁电式电流表的工作原理是磁场对电流有作用力的原理和两蹄形磁铁中间的磁场特点分析解题试题点评：本题考查了磁电式电流表的工作原理，需要注意的是两蹄形磁铁中间的磁场大小相同，但是方向呈辐射状7.两条长直导线AB和CD相互垂直，彼此相隔一很小距离，通以图所示的电流，其中AB固定，CD可以以其中心为轴自由转动或平动，则CD的运动情况是（）A．顺时针方向转动，同时靠近导线ABB．顺时针方向转动，同时离开导线ABC．逆时针方向转动，同时靠近导线ABD．逆时针方向转动，同时离开导线AB【答案】C【解析】电流AB产生的磁场在右边垂直纸面向里，在左边垂直纸面向左，在CD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下，右边的电流元所受安培力方向向上，知CD导线逆时针方向转动．当CD导线转过90°后，两电流为同向电流，相互吸引．所以导线CD逆时针方向转动，同时靠近导线AB，C正确，思路分析：电流CD处于电流AB产生的磁场中，在CD左右两边各取一小电流元，根据左手定则判断其安培力的方向，从而判断其运动．当CD导线转过90°后，看两电流是同向电流还是异向电流，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥．试题点评：在解决该题的过程中：1、使用了电流元法，即在导线上取一较短的电流，判断其受力方向．2、使用了特殊位置法，转过90°后判断其受力．3、使用了结论法，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥．8.下列说法中正确的是（）A．放在匀强磁场中的通电导线，一定受到磁场的作用力B．通电导线在磁场中一定会转动C．磁场对通电导线的作用力方向一定跟电流方向平行D．磁场对通电导线的作用力方向既垂直于电流方向，又垂直于磁场方向【答案】D【解析】当通电导线平行于磁场放在磁场中时，磁场对通电导线没有力的作用，此种情况下导线不会转动，AB错误，根据左手定则可知，磁场对通电导线的作用力一定垂直于电流方向和磁场方向，C错误，D正确，思路分析：根据（表示通电导线与磁场的方向的夹角）可得当通电导线平行于磁场放在磁场中时即，磁场对通电导线没有力的作用，当通电导线垂直磁场方向放置于磁场中时即，磁场对通电导线的作用力最大，试题点评：本题考查了影响通电导线受到的磁场力大小的因素以及安培力，磁场方向，和电流方向三者之间的关系，9.有一个电流表接在电动势为E、内阻为r（r经过处理，阻值很大）的电池两极，指针偏转了30°角，如果将其接在电动势为2E、内阻为2r的电池两极，其指针偏转角为（）A．60°B．30°C．30°与60°之间D．大于60°【答案】C【解析】当接在第一个电池上时，，接在第二个电池上时，由上述两式可得因为偏转角θ与I成正比，所以故,则.所以.故C选项正确.思路分析：电流表的刻度是均匀的，所以偏转角θ与I成正比，可通过求出两次连接方式下的电流比，从而得出第二次偏转角度的表达式试题点评：本题考查了电流表的简单计算，关键是理解电流表的工作原理，以下给出的是可能的实验操作步骤，10.【1】用多用表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻Rx其中S为选择开关，P为欧姆挡调零旋钮．把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上________．a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔的阻值后，断开两表笔b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rxc．旋转S使其尖端对准欧姆挡×1kd．旋转S使其尖端对准欧姆挡×100e．旋转S使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔【答案】cabe【解析】测量几十kΩ的电阻R我们一般选择较大的档位先粗测，使用前应先进行调零，然后依x据欧姆表的示数，在更换档位，重新调零，在进行测量；使用完毕应将选择开关置于OFF位置或者交流电压最大档，拔出表笔．所以顺序应该为：cabe;【2】用已调零且选择旋钮指向欧姆挡“×10”位置的多用电表测某电阻阻值，根据下图所示的表盘，被测电阻阻值为____Ω.若将该表选择旋钮置于1 mA挡测电流，表盘仍如图所示，则被测电流为________mA.【答案】220（2分）,0.40【解析】欧姆表的示数乘以相应档位的倍率即为待测电阻的阻值，所以被测阻值为22×10Ω=220Ω用于测量电流时1mA表示量程，应该看中间一排刻度均匀的示数，50个小格代表1mA,一个小格代表0.02mA,所以被测电流应为20×0.02mA=0.40mA。
高中物理 第三章 磁场《磁场对通电导线的作用——安培
《磁场对通电导线的作用——安培力》1.在如图3－2－11所示的各图中，表示磁场方向、电流方向及导线受力方向的图示正确的是（）图3－2－11解析：选A.本题考查用左手定则判断安培力的方向.根据左手定则，四指指向电流方向，让磁感线垂直穿入手心，则大拇指所指的方向即是安培力的方向，只有A符合左手定则.故正确答案为A.2.如图3－2－12所示，A为一水平旋转的橡胶圆盘，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，通电直导线所受安培力的方向是（）图3－2－12A.竖直向上B.竖直向下C.水平向里D.水平向外解析：选C.本题考查安培定则与左手定则.由电流产生磁场可知橡胶圆盘上高速转动的负电荷产生的磁场在圆盘上方是垂直圆盘向上的，再由左手定则判断通电导线所受安培力方向水平向里.3.如图3－2－13所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力（）图3－2－13A.竖直向上B.方向垂直于ad斜向上C.方向垂直于bc斜向下D.为零解析：选D.导线abcd的有效长度L＝0，故它受到的磁场力的合力为零，即任何闭合通电线圈在匀强磁场中受到的磁场力的合力一定为零.4.如图3－2－14所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以（）图3－2－14A.适当减小磁感应强度B.使磁场反向C.适当增大电流D.使电流反向解析：选C.首先对MN进行受力分析，受竖直向下的重力G，受两根软导线的竖直向上的拉力和安培力.处于平衡时：2F＋BIL＝mg，重力mg恒定不变，欲使拉力F减小到0，应增大安培力BIL，所以可增大磁场的磁感应强度B或增加通过金属体中的电流I，或二者同时增大.5.将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场方向如图3－2－15所示，已知磁感应强度为1 T.试求下列各图中导线所受安培力的大小和方向.图3－2－15解析：由公式F＝IBL sinθ得：(1)中F1＝0.(2)中F2＝IBL＝0.02 N，方向水平向右.(3)中F3＝IBL＝0.02 N，方向垂直导线方向斜向上方，与水平方向成120°角.答案：(1)0 (2)0.02 N，水平向右 (3)0.02 N，与水平成120°角一、选择题1.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是（）A.磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的B.磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直C.磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直D.磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直解析：选 D.由左手定则可知，安培力方向一定既垂直于磁场方向又垂直于电流方向，但电流方向与磁场方向不一定垂直.2.下列说法正确的是（）A.放在匀强磁场中的通电导线一定受到恒定的磁场力作用B.沿磁感线方向，磁场逐渐减弱C.磁场的方向就是通电导线所受磁场力的方向D.安培力的方向一定垂直磁感应强度和直导线所决定的平面解析：选D.由F＝BIL sinθ知，当θ＝0时，F＝0，故A错.F方向一定与B和I所决定的平面垂直，所以D正确.3.一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图3－2－16所示.在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力（）图3－2－16A.大小不变，方向不变B.由零增大到最大，方向时刻改变C.由最大减小到零，方向不变D.由零增大到最大，方向不变解析：选D.导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导体不受安培力；当导体转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导体受到安培力的作用；当导体转过90°时，电流与磁场垂直，此时导体所受安培力最大.根据左手定则判断知，力的方向始终不变，选项D正确.4.竖直放置的直导线AB与导电圆环的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，圆环可以自由运动，当通以如图3－2－17所示方向的电流时(同时通电)，从左向右看，线圈将（）图3－2－17A.顺时针转动，同时靠近直导线ABB.顺时针转动，同时离开直导线ABC.逆时针转动，同时靠近直导线ABD.不动解析：选C.圆环处在通电直导线的磁场中，由右手螺旋定则判断出通电直导线右侧磁场方向垂直纸面向里.由左手定则判定，水平放置的圆环外侧半圆受安培力向上，内侧半圆所受安培力方向向下，从左向右看线圈逆时针转，转到与直导线在同一平面内时，由于靠近导线一侧的半圆环电流向上，方向与直导线相同，互相吸引，直导线与另一侧半圆环电流反向，相互排斥，但靠近导线的半圆环处B值较大，故F引＞F斥，对圆环来说合力向左.5.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（）A.该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同B.该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C.使线圈平面始终与磁感线平行D.线圈所处位置的磁感应强度大小都相等答案：CD6.如图3－2－18所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端点距离均相等，导线中电流均相等，则各图中有关导线所受的安培力的大小的判断正确的是（）图3－2－18A.d图最大B.b图最大C.一样大D.无法判断解析：选C.安培力公式F＝BIL⊥，其中L⊥为垂直于磁场方向的有效长度，a、b、c、d四个图中导线的有效长度相等，所以所受的安培力相等.7.一条形磁铁放在水平桌面上，在它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，图3－2－19中只画出此棒的横截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是（）图3－2－19A.磁铁对桌面的压力减小B.磁铁对桌面的压力增大C.磁铁受到向右的摩擦力D.磁铁受到向左的摩擦力解析：选AD.对导体棒，通电后，由左手定则，导体棒受到斜向左下的安培力，由牛顿第三定律可得，磁铁受到导体棒的作用力应斜向右上，所以在通电的一瞬间，磁铁对桌面的压力减小，磁铁受到向左的摩擦力，因此A、D正确.8.质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的导轨上，如图3－2－20所示.已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，在下图3－2－21中所加各种磁场中，导体棒均静止，则导体棒与导轨间摩擦力为零的可能情况是（）图3－2－20图3－2－21解析：选AB.要使静摩擦力为零，如果N＝0，必有f＝0.图B选项中安培力的方向竖直向上，与重力的方向相反，可能使N＝0，B是正确的；如果N≠0，则导体除受静摩擦力f以外的其他力的合力只要为零，那么f＝0.在图A选项中，导体所受到的重力G、支持力N及安培力F安三力合力可能为零，则导体所受静摩擦力可能为零.图C、D选项中，从导体所受到的重力G，支持力N及安培力F安三力的方向分析，合力不可能为零，所以导体所受静摩擦力不可能为零，故正确的选项应为A、B.二、非选择题9.如图3－2－22所示，质量为m、长为L、通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上，匀强磁场磁感应强度为B，其方向与导轨平面成α角斜向上且和棒ab垂直，ab处于静止状态，求ab 受到的摩擦力和支持力.图3－2－22解析：画出ab 棒的横截面图，并受力分析如图所示，因为棒ab 处于静止状态，由水平方向受力平衡可得f ＝F 安sin α＝BIL sin α，方向水平向右.竖直方向上受力平衡得F安cos α＋N ＝mg ，则N ＝mg －BIL cos α方向竖直向上.答案：见解析10.如图3－2－23所示，通电导体棒ab 质量为m 、长为L ，水平放置在倾角为θ的光滑斜面上，通以如图所示方向的电流，电流强度为I ，欲使导体棒ab 静止在斜面上.图3－2－23(1)若磁场方向竖直向上，则磁感应强度B 为多大？(2)若要求磁感应强度最小，求磁感应强度的大小和方向. 解析：(1)对导体棒受力分析如图所示：由平衡条件得BIL ＝mg tan θ B ＝mg tan θIL(2)设安培力方向与斜面夹角为α，对导体棒受力分析如图所示：由平衡条件得B ′IL cos α＝mg sin θ B ′＝mg sin θIL cos α当α＝0°时，B ′最小，其最小值为B ′min ＝mg sin θIL由于安培力方向平行斜面向上，电流方向垂直纸面向里，由左手定则可判断磁场方向垂直斜面向上. 答案：(1)mg tan θIL(2)mg sin θIL垂直斜面向上。
2017粤教版高中物理选修34《安培力的应用》每课一练
3、4安培力的应用每课一练（粤教版选修3—1）知能综介训练热点集训知皈升^"^一、单项选择题1.要想提高磁电式电流表的灵敏度，不可采用的办法有（）A.增加线圈匝数Be增加永久性磁铁的磁感应强度C.减少线圈面积D.减小转轴处摩擦解析：当给电流表通入电流I时，通电线圈就在磁力矩作用下转动，同时螺旋弹簧即游线就产生一个反抗力矩,二力矩平衡时，电流表的指针就停在某一位置•于是有NBIS=k（）y故0 =错误!Z、可见，电流表灵敏度将随着线圈匝数爪线圈而积S及磁感应强度万的增大而提高，随着螺旋弹簧扭转系数& （即转过1°所需外力矩的大小）的增大而降低•另外，减小摩擦也有利于灵敏度的提高。
故选C、答案:C2。
如图3-4r o 14所示，固左的长直导线竖直放苣，通以竖直向上的宜流电。
现在在导线右侧放一可以自由移动的矩形通电线框，它们在同一平面内，则线框的运动情况是（）图3。
4. 14A.线框平动，远离直导线B.线框平动，靠近直导线C o从上向下看线框顺时针转动，并靠近直导线D.从上向下看线框逆时针转动，并远离直导线解析：解答本题的关键就在于要了解直线电流的磁场的特点•根拯安培左则可知，在导线右方区域的磁场的磁感线分布情况如右图所示。
由左手左则可知a〃边所受的安培力向上，be 边所受的安培力向下，这两个力是一对平衡力，相互抵消•必边所受的安培力向左，cd边所受的安培力向右，但由于朋边所在位苣的磁场比cd边所在位置的磁场强，所以必边所受的向左的安培力大于边所受的向右的安培力。
所以整个线框所受的合力向左.答案：B3。
如图3。
4。
15所示，在倾角为a的光滑斜而上，垂直纸面放置一根长为厶质疑为加的直导体棒。
当导体棒中的电流/垂宜纸而向里时，欲使导体棒静止在斜而上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度万的.方向在纸而内由竖直向上逆时针至水平向左的过程中，关于万的大小的变化,正确的说法是（）A o逐渐增大B。
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习题课六有关安培力的综合应用问题
1.(2016黑龙江实验中学月考)现有一段长L=0.2 m、通有电流I=
2.5 A的直导线,则关于此导线在磁感应强度为B的磁场中所受磁场力F的情况,下列说法正确的是( C )
A.如果B=2 T,则F一定为1 N
B.如果F=0,则B也一定为零
C.如果B=4 T,则F有可能为2 N
D.当F为最大值时,通电导线一定与B平行
解析:如果导线放置方向和磁场方向平行,则磁场对通电导线没有力的作用,故选项B错误;当导线与磁场方向垂直时,有F=ILB,此时磁场力最大,故选项A,D错误,C正确.
2.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接通后,将看到的现象是( C )
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,弹簧中每一圈之间的电流是同向的,互相吸引,弹簧就缩短,电路就断开了,一断开没电流了,弹簧就又掉下来接通电路……如此通断通断,就上下跳动,故C正确.
3.通电闭合直角三角形线框abc处在匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,电流方向如图所示,那么三角形线框受到的磁场力的合力为( D )
A.方向垂直于ab边斜向上
B.方向垂直于ac边斜向上
C.方向垂直于bc边向下
D.为零
解析:通以顺时针的电流方向,根据左手定则可知,各边所受的安培力背离中心处,如图所示,由公式F=ILB得出各边的安培力的大小,从而得出安培力大小与长度成正比,因而两直角边的安培力的合力与斜边的安培力等值反向,所以线框所受磁场力的合力为零,故D正确.
4.如图所示,把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以在空间自由运动,当导线通以图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看)( C )
A.顺时针方向转动,同时下降
B.顺时针方向转动,同时上升
C.逆时针方向转动,同时下降
D.逆时针方向转动,同时上升
解析:如图所示,将导线AB分成左、中、右三部分,中间一段开始时电流方向与磁场方向一致,不受力;左端一段所在处的磁场方向斜向上,根据左手定则其受力方向向外;右端一段所在处的磁场方向斜向下,受力方向向里.当转过一定角度时,中间一段电流不再与磁场方向平行,由左手定则可知其受力方向向下,所以从上往下看导线将一边逆时针方向转动,一边向下运动,选项C正确.
5.(2016孝感期中)如图所示,两平行导轨ab,cd竖直放置在匀强磁场中,匀强磁场方向竖直向上,将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触.现在金属棒PQ中通以变化的电流I,同时释放金属棒PQ使其运动.已知电流I随时间的关系为I=kt(k为常数,k>0),金属棒与导轨间的动摩擦因数一定.以竖直向下为正方向,则下面关于金属棒PQ的速度v、加速度a随时间变化的关系图像中,可能正确的是( B )
解析:因为开始加速度方向向下,与速度方向相同,做加速运动,加速度逐渐减小,即做加速度逐渐减小的加速运动,然后加速度方向向上,加速度逐渐增大,做加速度逐渐增大的减速运动,
故选项B正确,A错误;根据牛顿第二定律得,金属棒的加速度a=,F f=μF N=μF A=μBIL
=μBLkt,联立解得加速度a=g-t,故选项C,D错误.
6.(多选)电流表的灵敏度,是指在通入相同电流的情况下,指针偏转角度的大小.偏角越大,灵敏度越高.下列方法可提高磁电式电流表灵敏度的是( ACD )
A.增强永久磁铁的磁性
B.增大螺旋弹簧的劲度系数
C.增大线圈的面积
D.增加线圈的匝数
解析:通电线圈在磁场中转动时,螺旋弹簧变形,反抗线圈的转动.电流越大,安培力就越大,螺旋弹簧的形变也就越大.要提高电流表的灵敏度,就要在通入相同的电流时,让指针的偏转角度增大.所以要减小螺旋弹簧的劲度系数,同时使安培力变大,即增强永久磁铁的磁性、增大线圈的面积和增加线圈的匝数.故选项A,C,D正确.
7.(多选)如图所示,一根通电的直导体棒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( AB )
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 α,因安培力向上,则摩擦力向上,当F安增大时,F f减小到零,再向下增大,选项B正确,C,D错误;若F安>mgsin α,摩擦力向下,随F安增大而一直增大,选项A正确.
8.如图所示,光滑的平行导轨倾角为θ,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源,电路中有一阻值为R的电阻,其余电阻不计,将质量为m,长度为L的导体棒由静止释放,求导体棒在释放瞬间的加速度的大小.
解析:导体棒受力示意图如图所示,导体棒受重力mg、支持力F N和安培力F作用,由牛顿第二定律得
mgsin θ-Fcos θ=ma
F=BIL
I=
联立各式可得a=gsin θ-.
答案:gsin θ-
9.如图所示,导轨间的距离L=0.5 m,B=2 T,ab棒的质量m=1 kg,物块重G=3 N,ab棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2,电源的电动势E=10 V,
r=0.1 Ω.导轨的电阻不计,ab棒电阻也不计,问R的取值范围怎样时棒处于静止状态?(g取10 m/s2)
解析:依据物体平衡条件可得
恰不右滑时:G-μmg-I1LB=0 ①
恰不左滑时:G+μmg-I2LB=0 ②
依据闭合电路欧姆定律可得
E=I1(R1+r) ③
E=I2(R2+r) ④
联立①③得
R1=9.9 Ω
联立②④得
R2=1.9 Ω
所以R的取值范围为1.9 Ω≤R≤9.9 Ω.
答案:1.9 Ω≤R≤9.9 Ω
10.如图为某科技小组设计的一电流表的原理示意图.质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的绝缘弹簧相连,绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外,与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示
标尺上的读数,MN的长度大于,当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合;当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流.
(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)
(2)若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?
(3)若k=2.0 N/m,=0.20 m,=0.050 m,B=0.20 T,此电流表的量程是多少?(不计通电时电
流产生的磁场的作用)
解析:(1)设弹簧的伸长量为Δx,则有mg=kΔx
解得Δx=.
(2)为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下.因此M端应接正极.
(3)设满量程时通过MN的电流为I m,则有
BI m+mg=k(+Δx)
代入数据得I m==2.5 A,
所以此电流表的量程是0～2.5 A. 答案:(1)(2)M (3)0～2.5 A。