沪科选修31 探究安培力 作业.doc

课时分层作业(十九)探究安培力基础达标练(15分钟50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()a安培力的方向可以不垂直于直导线 b安培力的方向总是垂直于磁场的方向c安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关d将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半b本题考查安培力的大小和方向安培力总是垂直于磁场与电流所决定的平面，因此，安培力方向总与磁场和电流方向垂直，a错误，b正确；安培力fbilsin ，其中是导线与磁场方向的夹角，所以c错误；将直导线从中点折成直角，导线受到安培力的大小不仅与有效长度有关，还与导体在磁场中的相对位置有关，d错误2.如图5410所示，导线框中电流为i，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为b，ab与cd相距为d，则金属棒mn所受安培力大小() 【导学号：69682268】图5410afbidbfbidsin cfdfbidcos c金属棒mn与磁感应强度b垂直，所以fbi，选项c正确3如图5411所示，在水平放置的光滑绝缘杆ab上，挂有两个相同的金属环m和n.当两环均通以图示的相同方向的电流时，则()图5411a两环静止不动b两环互相靠近c两环互相远离d两环同时向左运动b同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，可知两线圈的运动情况是相互靠近故b正确，a、c、d错误4.如图5412所示，水平面内一段通电直导线平行于匀强磁场放置，当导线以左端点为轴在水平平面内转过90时(如图中虚线所示)，导线所受的安培力()图5412a大小不变b大小由零逐渐增大到最大c大小由零先增大后减小d大小由最大逐渐减小到零bb和i平行时，导线所受安培力为零，当b和i的夹角增大时，f安bilsin ，f安增大，当b和i垂直时，f安最大，选项b正确，a、c、d错误5. (多选)如图5413所示，一根质量为m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，可以采用的方法是()图5413a适当增大磁感应强度b使磁场反向c适当增大电流d使电流反向ac根据左手定则，金属棒受向上的安培力、重力、细软导线拉力，根据平衡条件得：bilfmg，所以要使拉力为零，可增大安培力，即增大磁感应强度、电流，故a、c正确；若磁场反向或电流反向，则安培力反向，拉力不可能为零，所以b、d错误6.如图5414所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和两直导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线p.当p中通以方向向外的电流时()【导学号：69682269】图5414a导线框将向左摆动b导线框将向右摆动c从上往下看，导线框将顺时针转动d人上往下看，导线框将逆时针转动d当p中通以方向向外的电流时，由安培定则可知长直导线p产生的磁场方向为逆时针方向由左手定则可判断出ab所受的安培力方向垂直纸面向外，cd所受的安培力方向垂直纸面向里，故从上往下看，导线框将逆时针转动，d正确二、非选择题(14分)7.质量为m的导体棒mn静止于宽度为l的水平轨道上，通过mn的电流为i，匀强磁场的磁感应强度为b，方向与导轨平面成角斜向下，如图5415所示，求棒mn所受的支持力和摩擦力图5415【解析】导体棒静止时受力如图由平衡条件知nmgfcos ，ffsin .安培力filb，所以支持力nilbcos mg摩擦力filbsin .【答案】ilbcos mgilbsin 能力提升练(25分钟50分)一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1如图5416所示，固定不动的绝缘直导线mn和可以自由移动的矩形线框abcd位于同一平面内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近当导线mn中通以方向向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是() 【导学号：69682270】图5416a向左运动b向右运动c以mn为轴转动d静止不动b以mn为研究对象，线框内磁场方向垂直纸面向里，由左手定则知导线mn受向左的安培力，由牛顿第三定律可知线框受到向右的作用力，故线框向右运动，选项b正确2. (多选)如图5417所示，通电细杆ab质量为m，置于倾角为的导轨上，导轨和杆间不光滑，有电流时，杆静止在导轨上，下图是四个俯视图，标出了四种匀强磁场的方向，其中摩擦力可能为零的是()图5417ab因为杆静止在导轨上，所受合力为零，如果杆和导轨无挤压或者相对于导轨无滑动的趋势，则摩擦力为零，由左手定则可知a中f水平向右，b中f竖直向上，c中f竖直向下，d中f水平向左，a、b满足题意3.如图5418所示为一种自动跳闸的闸刀开关，o是转动轴，a是绝缘手柄，c是闸刀卡口，m、n接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、b1 t的匀强磁场中，co间距离为10 cm，当磁场力为0.2 n时，闸刀开关会自动跳开则要使闸刀开关能跳开，co中通过的电流的大小和方向为()图5418a电流方向cob电流方向occ电流大小为1 ad电流大小为0.5 ab由左手定则，电流的方向oc，由b得i2 a4.如图5419所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为l，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场闭合开关s后，导体棒中的电流为i，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调转图中电源极性使棒中电流反向，导体棒中电流仍为i，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2.忽略回路中电流产生的磁场，则磁感应强度b的大小为()图5419a.(x1x2) b.(x2x1)c.(x2x1) d.(x2x1)d由平衡条件，mgsin kx1bil，调转题图中电源极性使棒中电流反向，由平衡条件，mgsin bilkx2，联立解得b(x2x1)，d正确二、非选择题(本题共2小题，共26分)5(13分)如图5420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：69682271】图5420【解析】因导轨粗糙，设棒和导轨之间的最大静摩擦力为fm.若bilmg，则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相同，设此时电流为i1，则有bi1lmgfm，fm0.5mg解得i12.0 a若bilmg，则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相反，设此时电流为i2，则有mgbi2lfm，fm0.5mg，解得i21.0 a即ab棒中的电流为10 ai2.0 a.根据左手定则判断，棒中的电流方向为由a到b.【答案】1.0 ai2.0 a方向由a到b6(13分)如图5421所示，两根平行光滑金属导轨mp、nq与水平面成37角固定放置，导轨电阻不计，两导轨间距l0.5 m，在两导轨形成的斜面上放一个与导轨垂直的均匀金属棒ab，金属棒ab处于静止状态，它的质量为m5102 kg.金属棒ab两端连在导轨间部分对应的电阻为r22 ，电源电动势e2 v，电源内阻r1 ，电阻r12 ，其他电阻不计装置所在区域存在一垂直于斜面mpqn的匀强磁场(已知sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2)求：图5421(1)所加磁场磁感应强度的方向