2016-2017学年高中物理 第三章 磁场粤教版选修3-1_2

1 第三章 磁场 第四节 安培力的应用 A 级 抓基础 1两条导线相互垂直，如图所示，但相隔一段小距离，其中一条 AB 是固定的，另一 条 CD 能自由活动，当直流电流按图所示方向通入两条导线时，导线 CD 将(从纸外向纸内看) ( ) A顺时针方向转动，同时靠近导线 AB B逆时针方向转动，同时离开导线 AB C顺时针方向转动，同时离开导线 AB D逆时针方向转动，同时靠近导线 AB 解析：本题可用下面两种方法解答 (1)电流元受力分析法：把 直线电流 CD 等效为 CO、 DO 两段 电流元， AB 电流的磁感线 分布如图所示，用左手定则判定可知导线 CD 将逆时针转动 (2)特殊值分析法：将导线 CD 转 过 90的特殊位置，两直线电流相互平行， 方向相同 相互吸引，可见 CD 将靠近 AB，所以导线 CD 逆时针方向转动，同时要靠近导线 AB.因此正 确答案是 D. 答案：D 2在如图所示的电路中，电池均相同，当电键 S 分别置于 a、 b 两处时，导线 MM与 NN之间的安培力的大小分别为 Fa、 Fb，可判断这两段导线( ) A相互吸引， Fa Fb B相互排斥， Fa Fb C相互吸引， Fa Fb D相互排斥， Fa Fb 2 解析：无论电键置于 a 还是置于 b，两导线中通过的都是反向电流，相互间作用力为 斥力，A、C 错误电键置于位置 b 时电路中电流较大，导线间相互作用力也较大，故 B 错 误，D 正确 答案：D 3如图所示， 在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线 a、 b 和 c，各导线中的电流大小相同，其中 a、 c 导线中的电流方向垂直纸面向外， b 导线电流 方 向垂直纸面向内每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受 安培力的合力，以下说法中正确的是( ) A导线 a 所受合力方向水平向右 B导线 c 所受合力方向水平向右 C导线 c 所受合力方向水平向左 D导线 b 所受合力方向水平向左 解析：首先用安培定则判定导线所在处的磁场 方向，要注意是合磁场的方向，然后用 左手定则判定导线的受力方向可以确定 B 是正确的 答案：B 4如图所示的弹性线圈 AB，当给它通电时下面判断正确的是( ) A当电流从 A 向 B 通过时线圈长度增加，当电流反 向时线圈长度减小 B当电流从 B 向 A 通过时线圈长度增加，当电流反向时线圈长度减小 C不管电流方向如何，线圈长度都不变 D不管电流方向如何，线圈长度都减小 解析：把环形电流看成无 数小段的直线电流组成，当电流从 A 向 B 通过线圈时各线环 的电流方向如图所示，各电流平行且同向，相互吸引，线圈长度变短，当电流从 B 向 A 通 过线圈时各线环的电流方向与所示方向相反，但 各电流仍平行且同向，相互吸引，线圈长 度仍变短，故 D 正确 答案：D 5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 6102 kg 的 通电直导线，电流强度 I1 A，方向垂直于纸面向外，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从零开始每秒增加 0.4 T，方向竖直向上的磁场中设 t0 时， B0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零( g 取 10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)? 3 解析：斜面对导线的支持力为零时导线的受力如右图所示由平衡条件得： FTcos 37 F， FTsin 37 mg， 由解得： F ， mgtan 37 代入数值得： F0.8 N， 由 F BIL 得： B T2 T. FIL 0.810.4 B 与 t 的变化关系为 B0.4 t T，所以 t5 s. 答案：5 s B 级 提能力 6如图所示，一根通电的直导体棒放在倾斜的粗糙导轨上，且有图示方向的匀强磁场， 处于静止状态，若增大电流强度，导体棒仍静止，则在电流增大到刚要运动的过程中，导 体棒受到摩擦力的大小变化情况可能是( ) A一直减小 B先减小后增大 C先增大后减小 D始终不变 解析：由左手定则可判定安培力方向沿斜面向上，若开始时摩擦力方向沿斜面向下， 则有 F 安 mgsin f，而 F 安 BIL，则 f mgsin F 安 ， I 增大， f 减小；当 f 减小 到 0 后， F 安 mgsin ， f 反方向， I 增大， f 增大 答案：B 7(多选)一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠 S 极一侧吊挂一根与它垂直的导电 棒，右图中只画出此棒的截面图，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( ) 4 A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：如图所示导体棒通电后，由左手定则，导体棒受到斜向左下方的安培力，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方，所以在通电的一瞬时，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 答案：AD 8(多选)如图所示，一金属直杆 MN 两端接有导线，悬挂于线圈上方， MN 与线圈轴线 均处于竖直平面内，为使 MN 垂直于纸面向外运动，则( ) A将 a、 c 端接在电源正极， b、 d 端接在电源负极 B将 b、 d 端接在电源正极， a、 c 端接在电源负极 C将 a、 d 端接在电源正极， b、 c 端接在电源负极 D将 b、 c 端接在电源正极， a、 d 端接在电源负极 答案：AB 9如图所示，在倾角为 30的斜面上，固定一宽 L0.25 m 的平行金属导轨， 在导轨上端接入电源和变阻器，电源电动势 E12 V，内阻 r1.0 .一质量 m20 g 的 金属棒 ab 与两导轨垂直并接触良好整个装置处于磁感强度 B0.80 T、垂直于斜面向上 的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)金属导轨是光滑的，取 g10 m/s2，要保持金 属棒在导轨上静止，求： (1)金属棒所受到的安培力； (2)通过金属棒的电流； (3)滑动变阻器 R 接入电路中的阻值 解 析：(1) F 安 mgsin 30， 5 F 安 0.1 N. (2)F 安 BIL， 解得： I 0.5 A. F安BL (3)设变阻器接入电路的阻值为 R，根据闭合电路 欧姆定律 E I(R r) 解得： R r23 . EI 答案：(1)0.1 N (2)0.5 A (3)23 10如图，水平放置的光滑的金属导轨 M、 N，平行地置于匀强磁场中，间距为 d，磁 场的磁感应强度大小为 B，方向与导轨平面夹角为 ，金属棒 ab 的质量为 m，放在导轨 上且与导轨垂直电源电动势为 E，定值电阻为 R，