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安培力综合练习题经典(与答案详解)(DOC 10页).doc

1、.安培力作用下导体的运动图3551两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图3562如图356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.tan ,竖直向上 B.tan ,竖直向下C.sin

2、 ,平行悬线向下 D.sin ,平行悬线向上答案D解析要求所加磁场的磁感应强度最小,应使棒平衡时所受的安培力有最小值由于棒的重力恒定,悬线拉力的方向不变,由画出的力的三角形可知,安培力的最小值为Fminmgsin ,即IlBminmgsin ,得Bminsin ,方向应平行于悬线向上故选D.安培力和牛顿第二定律的结合图3573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解析由运

3、动学公式求出加速度a,由牛顿第二定律和安培力公式联立求出B.根据2axvv得炮弹的加速度大小为a m/s25105 m/s2. 根据牛顿第二定律Fma得炮弹所受的安培力Fma2.21035105 N1.1103 N,而FBIL,所以B T55 T.(时间:60分钟)题组一安培力作用下导体的运动图3581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388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

4、了,线圈就又掉下来接通电路如此通断通断,就上下跳动图3592通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内,L1是固定的,L2可绕垂直纸面的固定转轴O转动(O为L2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L2不受磁场力的作用,故L2不动B因L2上、下两部分所受的磁场力平衡,故L2不动CL2绕轴O按顺时针方向转动DL2绕轴O按逆时针方向转动答案D解析由右手螺旋定则可知导线L1的上方的磁场的方向为垂直纸面向外,且离导线L1的距离越远的地方,磁场越弱,导线L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右,由于O点的下方磁场较强,则安培力较大,因此L2绕轴O按逆时针方向转动,D选项

5、对3.图3510(2013贵州五校联考)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解析本题考查安培定则以及左手定则,意在考查学生对安培定则以及左手定则的应用的理解,先由安培定则判断通电螺线管的南北两极,找出导线左右两端磁感应强度的方向,并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向,如图(a)所示可以判断导线受磁场力后从上向下看按逆时针方向转动

6、,再分析此时导线位置的磁场方向,再次用左手定则判断导线受磁场力的方向,如图(b)所示,导线还要靠近螺线管,所以D正确,A、B、C错误图(a)图(b)图35114一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2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3511所示的电流时,从左向右看,则线圈L1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解析法一利用结论法环形电流L1、L2之间不平行,则必有相对转动,直到两环形电流同向平行为止,据此可得L1的转动方向应是:从左向右看线圈L1顺时针转动法二等效分析法把线圈L1等效为小磁针,该小磁针刚好处于环形电流I2的中心,通电后,小磁

7、针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向,由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心竖直向上,而L1等效成小磁针后转动前,N极应指向纸里,因此应由向纸里转为向上,所以从左向右看,线圈L1顺时针转动法三直线电流元法把线圈L1沿转动轴分成上下两部分,每一部分又可以看成无数直线电流元,电流元处在L2产生的磁场中,据安培定则可知各电流元所在处磁场方向向上,据左手定则可得,上部电流元所受安培力均指向纸外,下部电流元所受安培力均指向纸里,因此从左向右看线圈L1顺时针转动故正确答案为B.题组二通电导线在磁场中的平衡图35125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

8、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图35136质量为m的通电细杆ab置于倾角为的导轨上,导轨的宽度为d,杆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解析选项A中,通电细杆可能受重力、安培力、导轨的弹力作用处于静止状态,如图所示,所以杆与导轨间的摩擦力可能为零当安培力变大或变小时,细杆有上滑或下滑的趋势,于是有静摩擦力产

9、生选项B中,通电细杆可能受重力、安培力作用处于静止状态,如图所示,所以杆与导轨间的摩擦力可能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,通电细杆受重力、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,如图所示,所以杆与导轨间的摩擦力一定不为零图35147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,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

10、大,角变小答案A图35158如图3515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2102 kg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I0.1 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 N1 T解析根据FBIL可知,电流反向前后,磁场对bc边的作用力大小相等,设为F,但由左手定则可知它们的方向是相反的电流反向前,磁场对bc边的作用力向上,电流反向后,磁场对bc边的作用力向下因而有2

11、F210210 N0.2 N,所以F0.1 N,即磁场对bc边的作用力大小是0.1 N因为磁场对电流的作用力FNBIL,故B T1 T.图35169如图3516所示,在倾角为37的光滑斜面上有一根长为0.4 m,质量为6102 kg的通电直导线,电流I1 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t0,B0,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解析导线恰要离开斜面时受力情况如图由平衡条件,得:Fmg/tan 30.而FBIl.B0.4t代入数据解即得:t5 s.图351710如图35

12、17所示,两平行金属导轨间的距离L0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角37,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B0.5 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E4.5 V、内阻r0.50 的直流电源现把一个质量m0.040 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R02.5 ,金属导轨电阻不计,g取10 m/s2.已知sin 370.60,cos 370.80,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.

13、06 N解析(1)根据闭合电路欧姆定律I1.5 A.(2)导体棒受到的安培力F安BIL0.30 N.(3)导体棒受力如图,将重力正交分解F1mgsin 370.24 N,F1F安,根据平衡条件,mgsin 37FfF安,解得Ff0.06 N.图351811如图3518所示,水平放置的两导轨P、Q间的距离L0.5 m,垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B2 T,垂直于导轨放置的ab棒的质量m1 kg,系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G3 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E10 V、内阻r0.1 ,导轨的电阻及ab棒的电阻均不计要想ab棒处于静止状态

14、,R应在哪个范围内取值?(g取10 m/s2)答案见解析解析依据物体的平衡条件可得,ab棒恰不右滑时:GmgBI1L0ab棒恰不左滑时:GmgBI2L0依据闭合电路欧姆定律可得:EI1(R1r)EI2(R2r)由以上各式代入数据可解得:R19.9 ,R21.9 所以R的取值范围为:19 R9.9 .题组三安培力与牛顿运动定律的综合应用图351912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

15、属棒能获得的加速度的大小答案2 m/s2解析当金属棒中的电流为5 A时,金属棒做匀速运动,有I1BLf当金属棒中的电流为8 A时,金属棒能获得的加速度为a,则I2BLfma联立解得a2 m/s2图352013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L0.10 m,导轨长x5.0 m,炮弹质量m0.30 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B2.0 T,方向垂直于纸面向里若炮弹出口速度为v2.0103 m/s,求通过导轨的电流I.忽略摩擦力与重力的影响答案6104 A解析在导轨通有电流I时,炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为FIbL设炮弹的加速度的大小为a,则有Fma炮弹在两导轨间做匀加速运动,因而v22ax联立代入题给数据得:I0.6105 A故通过导轨的电流I6104A.

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