教科版选修31 磁场对通电导线的作用——安培力 作业.doc

课时分层作业(十四)磁场对通电导线的作用安培力基础达标练(时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1如图3212所示，带负电的金属环绕其轴oo匀速转动时，放在环顶部的小磁针最后将()an极竖直向上bn极竖直向下cn极水平向左d小磁针在水平面内转动图3212c带负电金属环，如题图所示的旋转，则金属环的电流方向与旋转方向相反再由右手螺旋定则可知电流产生的磁极的方向是：右端是n极，左端是s极；小磁针所在处的磁场的方向与oo轴的磁场的方向是相反的，所以小磁针处的磁极的方向：左端n极，右端s极因此小磁针n极水平向左故c正确，a、b、d错误2一根容易形变的弹性导线，两端固定，导线中通有电流，方向如图中箭头所示，当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是 ()【导学号：12602169】d由左手定则判断可知a中导线不受安培力；b中导线受垂直纸面向里的安培力；c和d中导线受向右的安培力所以选项d正确，a、b、c错误3电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度下列各俯视图中正确表示磁场b方向的是()b由左手定则可知，图a中炮弹受到的安培力向后，图b中炮弹受到的安培力向前，图c中炮弹受到的安培力为零，图d中炮弹受的安培力为零，故选b.4(多选)如图3213甲所示是磁电式电流表的结构图，图3213乙所示是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是()【导学号：12602170】图3213a指针稳定后，线圈受到的螺旋弹簧的力矩方向与线圈受到的磁力矩方向是相反的b通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大c在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场d在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关abd当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故a正确磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐射分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐射分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故c错误，d正确电流越大电流表指针偏转的角度也越大，故b正确5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3214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图3214d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二、非选择题(20分)6如图3215所示，导体杆ab的质量为m，电阻为r，放置在与水平面夹角为的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为b，电池内阻不计，问：若导轨光滑，电源电动势e多大才能使导体杆静止在导轨上？图3215解析由闭合电路欧姆定律得：eir导体杆受力情况如图所示，则由共点力平衡条件可得f安mgtan f安bid由以上各式可得出e.答案能力提升练(时间：25分钟分值：50分)一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1如图3216所示，一个边长l、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为b的匀强磁场中，若通以图示方向的电流，电流强度为i，则金属框受到的磁场力为()【导学号：12602171】a0bilbcilb d2ilb图3216a安培力公式fbilsin 中，l是通电导线的有效长度，是导线在磁场中两端点间的距离由题图可知，正三角形金属框的有效长度是0，所以导线框受到的安培力为零故选a.2在如图3217所示的电路中，电池均相同，当开关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()图3217a相互吸引，fafb b相互排斥，fafbc相互吸引，fafb d相互排斥，fafbd当s接a时，电路的电源只用了一节干电池，当s接b时，电路的电源用了两节干电池，此时电路中的电流比s接a时大，所以有fafb；两导线mm、nn中的电流方向相反，依据安培定则和左手定则可知两者相互排斥故正确选项为d.3如图3218所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，a为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为fn1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为fn2，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是()【导学号：12602172】afn1fn2，弹簧的伸长量减小bfn1fn2，弹簧的伸长量减小cfn1fn2，弹簧的伸长量增大dfn1fn2，弹簧的伸长量减小图3218c由于条形磁铁外部的磁感线是从n极出发到s极，所以导线a处的磁场方向是斜向左下方的，导线a中的电流垂直纸面向外时，由左手定则可判断导线a必受斜向右下方的安培力f，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力f的方向是斜向左上方的，所以磁铁对斜面的压力减小，即fn1fn2.同时，f有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以选c.4如图3219所示，固定在水平地面上的倾角为的粗糙斜面上，有一根水平放在斜面上的导体棒，通有垂直纸面向外的电流，导体棒保持静止现在空间中加上竖直向下的匀强磁场，导体棒仍静止不动，则 ()a导体棒受到的合力一定增大b导体棒一定受4个力的作用c导体棒对斜面的压力一定增大d导体棒所受的摩擦力一定增大图3219c分析导体棒的受力情况：导体棒在匀强磁场中受到重力mg、安培力f和斜面的支持力n，摩擦力未知，且静止若mgsin bilcos ，则导体棒不受摩擦力；若mgsin bilcos ，则导体棒受4个力，摩擦力向上，且可能增大；若mgsin bilcos ，则摩擦力向下，但无论什么情况，导体棒对斜面的压力一定增大，为nmgcos bilsin ，故a、b、d错误，c正确二、非选择题(本题共2小题，共26分)5(13分)如图3220所示，pq和ef为水平放置的平行金属导轨，间距为l1.0 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m20 g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量m30 g在垂直导轨平面方向存在磁感应强度b0.2 t的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10 m/s2.若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5倍，若要保持物体c静止不动，应该在棒中通入多大的电流？电流的方向如何？【导学号：12602173】图3220解析导体棒的最大静摩擦力大小为fm0.5mg0.1 n，物体c的重力为gmg0.3 n，则fmmg，则导体棒所受的静摩擦力方向水平向右，设此时电流为i1，则由平衡条件有bi1lmgfm，解得，i12 a若bilmg，则导体棒所受的静摩擦力方向水平向左，设此时电流为i2，则由平衡条件有mgbi2lfm，解得，i21 a即ab棒中电流为1 ai2 a.答案电流为1 ai2 a，电流的方向为由a到b6(13分)如图3221，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 t，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘金属棒通过开关与一电动势为12 v的电池相连，电路总电阻为2 .已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量图3221解析依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长l10.5 cm.由胡克定律和力的