安培力综合练习题___经典_(含答案)

安培力综合练习题___经典_(含答案)
安培力作用下导体的运动
例1．两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图355所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是 ( )
A ．都绕圆柱体转动
B ．彼此相向运动，且具有大小相等的加速度
C ．彼此相向运动，电流大的加速度大
D ．彼此背向运动，电流大的加速度大
答案 B
安培力作用下导体的平衡
例2．如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处，置于匀强
磁场内．当棒中通以从a 到b 的电流I 后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平
衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( ) A.mg Il tan θ，竖直向上 B.mg Il tan θ，竖直向下C.mg Il sin θ，平行悬线向下 D.mg Il
sin θ，平行悬线向上 答案 D
安培力和牛顿第二定律的结合
例3．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357所示，若轨道宽为2 m ，长为100 m ，通过的电流为10 A ，试
求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度 (轨道摩擦不计)
答案 55 T
练习
题组一 安培力作用下导体的运动
1．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( )
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
答案 C
2．通有电流的导线L 1、L 2处在同一平面(纸面)内，L 1是固定的，L 2可绕垂直纸面的固定转轴O
转动(O 为L 2的中心)，各自的电流方向如图359所示．下列哪种情况将会发生( )
A ．因L 2不受磁场力的作用，故L 2不动
B ．因L 2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L 2不动
C ．L 2绕轴O 按顺时针方向转动
D ．L 2绕轴O 按逆时针方向转动
答案 D
3.一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图3510所示，如果直导线可以自
由地运动且通以方向为由a 到b 的电流，则导线ab 受磁场力方向后的运动情况为( )
A ．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管
B ．从上向下看顺时针转动并远离螺线管
C ．从上向下看逆时针转动并远离螺线管
D ．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管
答案 D
4．一个可以自由运动的线圈L 1和一个固定的线圈L 2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重
合，当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，则线圈L 1将( )
A ．不动
B ．顺时针转动
C ．逆时针转动
D ．向纸面内平动
答案 B
题组二 通电导线在磁场中的平衡
5．如图3512所示条形磁铁放在水平面上，在它的上方偏右处有一根固定的垂直纸面的直导线，
当直导线中通以图示方向的电流时，磁铁仍保持静止．下列结论正确的是( )
A ．磁铁对水平面的压力减小
B ．磁铁对水平面的压力增大
C ．磁铁对水平面施加向左的静摩擦力
D ．磁铁所受的合外力增加
答案 BC
6．质量为m 的通电细杆ab 置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为d ，杆ab 与导轨间的动摩擦因数为μ.有电流时，ab 恰好在导轨上静止，如图3513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，其中杆ab 与导轨之间的摩擦力可能为零的图是( )
答案 AB
7．如图3514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
答案 A
8．如图所示，挂在天平底部的矩形线圈abcd的一部分悬在匀强磁场中，当给矩形线圈通入如图
所示的电流I时，调节两盘中的砝码，使天平平衡．然后使电流I反向，这时要在天平的左盘上
加质量为2×10－2kg的砝码，才能使天平重新平衡．求磁场对bc边作用力的大小．若已知矩形
线圈共10匝，通入的电流I＝0.1 A，bc边长度为10 cm，求该磁场的磁感应强度．(g取10 m/s2)
答案0.1 N 1 T
9．如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6×10－2 kg的通电直导线，电
流I＝1 A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒
增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设t＝0，B＝0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g
取10 m/s2)
答案 5 s
10．如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角
θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.5 T、方向垂直于导轨所在平面的匀
强磁场．金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源．现把一个质
量m＝0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直
且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g
取10 m/s2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：(1)通过导体棒的电流；
(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力大小．
答案(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N
11．如图3518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
跨过定滑轮与重量G＝3 N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E
＝10 V、内阻r＝0.1 Ω，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)
答案1．9 Ω≤R≤9.9 Ω.
题组三安培力与牛顿运动定律的综合应用
12．如图3519所示，在同一水平面的两导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应
强度为0.2 T，一根质量为0.6 kg，有效长度为2 m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为
5 A时，金属棒做匀速直线运动；当金属棒中的电流突然增大为8 A时，求金属棒能获得的加速
度的大小．
答案 2 m/s2
13．据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图3520所示．炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力
加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离L＝0.10 m，导轨长x
＝5.0 m，炮弹质量m＝0.30 kg.导轨上的电流I的方向如图中箭头所示．可以认为，炮弹在轨
道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝2.0 T，方向垂直于纸面向里．若炮弹出
口速度为v＝2.0×103 m/s，求通过导轨的电流I.忽略摩擦力与重力的影响．
答案6×104 A。