课时分层作业16安培力的应用

1、课时分层作业 (十六 )安培力的应用 基础达标练 (15 分钟48 分 )选择题 (共 8 小题，每小题 6 分)1(多选 )磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是 ()a使磁场成圆柱形，以便线圈转动b使线圈平面在水平位置时与磁感线平行c使线圈平面始终与磁感线平行d使线圈受电磁力矩始终最大cd 线圈平面始终和磁感线平行， 可使线圈在转动过程中所受电磁力矩始终最大， m nbis，以保证转动效果，若磁场是匀强磁场，则当线圈转至和磁场垂直时，磁力矩为零 2电动机通电之后电动机的轮子就转动起来，其实质是因为电动机内线圈通电之后在磁场中受到了磁力矩的作用，如图3-4-11 所示

2、，为电动机内的矩形线圈，其只能绕 ox 轴转动，线圈的四个边分别与x、y 轴平行，线中电流方向如图当空间加上以下所述的哪种磁场时，线圈会转动起来()【导学号： 52592110】图 3-4-11a方向沿 x 轴的恒定磁场b方向沿 y 轴的恒定磁场c方向沿 z 轴的恒定磁场d任何方向的恒定磁场b 要想使线圈绕 ox 轴转动起来，必须使与 ox 轴平行的两条边所受安培力产生力矩，而其余两边力矩为零，要使与 ox 轴平行的两条边所受安培力产生力矩，由左手定则知磁场方向沿 y 轴正向或负向， b 正确 第 1页3(多选 )超导电磁铁相斥式磁悬浮列车能够悬浮的原理是()a超导体的电阻为零b超导体的磁性很

3、强c超导体电流的磁场方向与轨道上磁场方向相反d超导体电流产生的磁力与列车重力平衡cd 列车能够悬浮，必定受到了向上的力，这个力就是车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈中电流形成的磁场之间所产生的相斥力，这个力与列车重力平衡，列车才能悬浮因此两磁场方向必须相反，故c、d 正确超导体无电流时，即使电阻为零，也不能产生磁场， 因此列车也不能悬浮， 则 a、b 错误4如图 3-4-12 所示，把一根通电的硬直导线 ab 用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由 a 向 b.闭合开关 s 瞬间，导线 a 端所受安培力的方向是 ()图 3-4-12a向上b向下c垂直纸面向外d垂直纸面向里d 根

4、据安培定则可知，开关闭合后，螺线管产生的磁场等效为n 极在右端的条形磁铁产生的磁场 根据左手定则可知， 导线 a 端所受安培力垂直纸面向里，选项 d 正确 5.如图 3-4-13 所示， o 为圆心， kn 和 lm 是半径分别为 on、om 的同心圆弧，在 o 处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外，用一根导线围成 klmn 回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出 )，此时回路 ()图 3-4-13a将向左平动b将向右平动第 2页c将在纸面内以通过o 点并垂直纸面的轴转动dkl 边将垂直纸面向外运动，mn 边垂直纸面向里运动d 因为通电直导线的磁感线是以 o 为圆心的一

5、组同心圆，磁感线与电流一直平行，所以 kn 边、lm 边均不受力根据左手定则可得， kl 边受力垂直纸面向外， mn 边受力垂直纸面向里，故d 正确 6如图 3-4-14 所示，一根固定的通有电流i1 的长直导线跟一个可以自由移动的矩形线框处在同一平面内，pq 和 mn 为线框的中心轴线， pq 与长直导线平行当矩形线框通有如图所示的电流i2 时，由于电磁作用，可使线框()【导学号： 52592111】图 3-4-14a绕轴 mn 转动b绕轴 pq 转动c靠近直导线平动d远离直导线平动c 对于电流的相互作用， 当同向时互相吸引， 反向时互相排斥， 由于矩形框的右边距离直导线较近， 此处磁感应强

6、度较大， 受力较大，所以导线框靠近直导线平动， c 对 7.如图 3-4-15 所示，蹄形磁体用悬线悬于o 点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是()图 3-4-15a静止不动b向纸外平动cn 极向纸外， s 极向纸内转动dn 极向纸内， s 极向纸外转动c 假设磁体不动， 导线运动，通电导线左边处的磁场斜向下， 而右边处的磁场是斜向上， 那么在导线两侧取两小段， 根据左手定则可知， 左边一小段所受第 3页的安培力方向垂直纸面向里， 右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外，从上往下看，知导线顺时针转动，当转动90 度时，导线所受的安培力方

7、向向上，所以导线的运动情况为，顺时针转动，同时上升；如今导线不动，磁体运动，根据相对运动，则有磁体逆时针转动(从上向下看 )，即 n 极向纸外转动， s 级向纸内转动故 c 正确 8(多选 )如图 3-4-16 所示，一根通电的直导体放在倾斜的粗糙导轨上，置于图示方向的匀强磁场中，处于静止状态现增大电流，导体棒仍静止，则在增大电流过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是()图 3-4-16a一直增大b先减小后增大c先增大后减小d始终为零ab 若 f 安mgsin ，摩擦力向下，随f 安增大而一直增大， a 正确 能力提升练 (25分钟52 分 )一、选择题 (共 4 小题，每小题 6分)

8、1如图 3-4-17 甲所示是磁电式电流表的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是()【导学号： 52592112】图 3-4-17指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的通电线圈中的电流越大， 电流表指针偏转的角度也越大 在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场 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()ab第 4页cdc 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 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

9、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 错误，正确电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故 正确故 c 正确 2要想提高磁电式电流表的灵敏度，不可采用的办法有()a增加线圈匝数b增加永久性磁铁的磁感应强度c减少线圈面积d减小转轴处摩擦c 当给电流表通入电流 i 时，通电线圈就在磁力矩作用下转动， 同时螺旋弹簧即游丝就产生一个反抗力矩，二力矩平衡时，电流表的指针就停在某一位nbs置于是有 nbisk，故 k i.可见，电流表灵敏度将随着线圈匝数n、线圈面积 s 及磁感应强度 b 的增大而提高，随着螺旋弹簧扭转系数k(即转过 1所需外力矩的大小 )的增大而降低另外，减小摩擦也有利

10、于灵敏度的提高故选c.3.如图 3-4-18 所示的天平可用来测定磁感应强度b.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽度为 l，共 n 匝，线圈下端悬在匀强磁场中， 磁场方向垂直纸面当线圈中通有电流 i(方向如图 )时，在天平左右两边加上质量各为 m1、m2 的砝码后，天平平衡，当电流反向 (大小不变 )时，右边再加上质量为 m 的砝码后，天平重新平衡，由此可知 ()图 3-4-18m1 m2 ga磁感应强度方向垂直纸面向里，bnilmgb磁感应强度方向垂直纸面向里，b 2nil第 5页m1 m2 gc磁感应强度方向垂直纸面向外，bnilmgd磁感应强度方向垂直纸面向外，b2nilb 电流反向时，

11、右边再加质量为 m 的砝码后，天平重新平衡，说明安培力的方向原来竖直向下， 由左手定则， 知磁感应强度方向垂直纸面向里， 设线圈质量为 m0，根据平衡条件有m1gm2g nbil m0gm1gm2g mg nbil m0 gmg由 解得 b2nil .4如图 3-4-19 所示，质量 m 0.5 kg、长 l 1 m 的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为 37的光滑绝缘框架上， 磁场方向垂直于框架向下 (磁场范围足够大 )，右侧回路电源电动势 e8 v，内电阻 r 1 ，额定功率为 8 w、额定电压为 4 v 的电动机正常工作， (g 10 m/s2)则()【导学号： 52592113】图

12、3-4-19a回路总电流为2 ab电动机的额定电流为4 ac流经导体棒的电流为4 ad磁感应强度的大小为1.5 td 电动机的正常工作时，有： pmui m，代入数据解得： im2 a ，通过e u8 4电源的电流为： i 总r1 a 4 a，故 a 、 b 错误；导体棒静止在导轨上， 由共点力的平衡可知， 安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力，即： f mgsin 37 0.510 0.6 n3 n，流过导体棒的电流i 为：ii 总im4 a 2 a 2 a，故 c 错误；由安培力的公式： f bil ，解得： b1.5 t，故 d 正确 第 6页二、非选择题 (共 2 小题，共 28 分)

13、5. (14 分 )如图 3-4-20 所示，将长为 50 cm、质量为 10 g 的均匀金属棒 ab 的两端用两个相同的弹簧悬挂成水平状态，并使其位于垂直纸面向里的匀强磁场中当金属棒中通过 0.4 a 的电流时，弹簧恰好不伸长 g 取 10 m/s2，问：图 3-4-20(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)当金属棒由 a 到 b 通过 0.2 a 电流时，弹簧伸长 1 cm；如果电流方向由b到 a，而电流大小不变，则弹簧的伸长量又是多少？【解析】 (1)因弹簧不伸长，结合安培力的公式得bil mgmg0.0110故 b il 0.4 0.5 t 0.5 t.(2)当金属棒由 a 到 b 通过 0.2 a 的电流时，弹簧伸长 1 cm，对金属棒，根据平衡条件有bi1 l 2kx1 mg电流方向由 b 到 a 时，同理有bi1 l mg 2kx2联立以上各式可得x23 cm.【答案】(1)0.5 t(2)3 cm6(14 分)在倾角为 的光滑斜面上，置一通有电流i ，长为 l，质量为 m 的导体棒，如图 3-4-21 所示问：图 3-4-21(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度b 的最小值为多少？方向如何？(2)欲使棒静止在斜面上，且对斜面无压力，应加匀强磁场b 的最小值为多少？方向如何？【解析】(1)欲使棒静止