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文档简介

1、探究安培力1. (安培力大小的计算及方向的判定)将长度为20 cm、通有0.1 A电 流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图7所示,已知 磁感应强度为1 T.试求出各图中导线所受安培力的大小和方向.w 0 x xX f © KI-MXX(1)VV(2)(3)图7答案(1)图中安培力大小为0导线与磁玆感线平行(2) 图中安培力大小为0.02 N安培力方向垂直导线水平向右(3) 图中安培力大小为0.02 N安培力方向在纸面内垂直导线斜向上 解析 由左手定则和安培力的计算公式得:(1)因导线与磁感线平行, 所以安培力为零;(2)由左手定则知:安培力方向垂直导线水平向右, 大小F

2、= ILB = 0.2X0.1X 1 N = 0.02 N ; (3)安培力方向在纸面内垂直 导线斜向上,大小 F = BIL = 0.02 N.2. (对磁感应强度大小的理解与计算)磁场中放一根与磁场方向垂直 的通电导线,它的电流是2.5 A,导线长1 cm,它受到的磁场力为5.0 X 10 2 n.求:(1) 这个位置的磁感应强度;(2) 如果把通电导线中的电流增大到 5 A时,这一位置的磁感应强度多 大;(3) 如果通电导线在磁场中某处不受磁场力,是否能肯定在这里没有 磁场?答案 (1)2 T (2)2 T (3)不能肯定解析(1)由磁感应强度的定义式得T = 2 T.F 5.0X 10

3、 B=IL 2.5X1 x 10(2)磁感应强度B是由磁场自身决定的,和导线的长度L、电流I的大 小无关,所以该位置的磁感应强度还是 2 T.(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力,则有两种可能:该处 没有磁场;该处有磁场,但通电导线与磁场方向平行.题组一对磁感应强度概念及公式的理解1. (单选)关于磁感应强度,下列说法中正确的是()A .若长为L、电流为I的导体在某处受到的磁场力为 F,则该处的磁感应强度必为B .由B = F知,B与F成正比,与IL成反比C. 由B = 知,一小段通电导体在某处不受磁场力,说明该处一定 无磁场D. 由F = ILB知,与磁场方向垂直的一小段通电导体受到的磁

4、场力F 与IL成正比答案 D解析 公式B= IL或F = ILB成立的前提条件是电流与磁场方向垂直, 故选项A错误;磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的,与放不 放通电导线无关,故选项B、C错误;当B为定值时,与磁场方向垂 直的一小段通电导体受到的磁场力 F与IL成正比,选项D正确.2. (双选)一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置,如图所示, 已知电流元的电流I、长度L和受力F,则可以用IL表示磁感应强度B的是()a答案 AC解析 当通电导线垂直于磁场方向时,可用IL表示B.故选A、C.3. (双选)将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中,下 列图象能正确反映各物理量间关系的是()

5、ABCD答案 BC解析 由B = |L或F = BIL知:匀强磁场中B恒定不变,故B正确,D错误.B、L 一定时,F与I成正比,故C正确,A错误.故选B、C.4. (单选)如图1所示是三根平行直导线的截面图,若它们的电流强度大小都相同,且ab= ac= ad,则a点的磁感应强度的方向是()®务b;il金图1A .垂直纸面指向纸里B .垂直纸面指向纸外C. 沿纸面由a指向bD. 沿纸面由a指向d答案 D解析每根导线在a点产生的磁感应强度大小相等,关键是确定每根 导线在a处产生的磁感应强度的方向,由矢量合成法则 二壬 求合磁感应强度,判知D正确.题组二对磁通量认识及计算5. (单选)如图

6、2所示,半径为R的圆形线圈共有n匝,其中心位置 处半径为r的虚线范围内有匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面.若磁2D.n nBr2感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为()A. tBR2C. nBR2答案 B解析 磁通量与线圈匝数无关,且磁感线穿过的面积为n2,而并非nR2,故b项对.6. (双选)如图3所示是等腰直角三棱柱,其平面 ABCD为正方形, 边长为L,它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强 度为B。,则下列说法中正确的是()图3A .穿过ABCD平面的磁通量大小为BoL2B .穿过BCFE平面的磁通量大小为BoL2C.穿过ADFE平面的磁通量大小为零D .穿过整个三棱柱的磁通量

7、为零答案 CD解析 根据二BS丄,因此穿过ABCD平面的磁通量 二B°L2cos 45° = #BoL2, A 错误;平面 BCFE丄 Bo,而 BC= L, CF = Lcos 45 =爭 L,所以平面BCFE的面积S= BC CF = #L2,因而 =BoS=# BoL2, B错误;平面ADFE在垂直B°的方向上的投影面积为零,所以 穿过的磁通量为零,C正确;若规定从外表面穿入三棱柱的磁通量为 正,那么由三棱柱内表面穿出时的磁通量就为负,而穿入三棱柱的磁感线总与穿出的磁感线相等,因此穿过整个三棱柱的磁通量为零,D正确.故选C、D.题组三安培力方向的判定7. (

8、单选)下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力,其中正 确的是()AB答案 C8 (单选)关于通电导线所受安培力F的方向、磁感应强度B的方向 和电流I的方向之间的关系,下列说法正确的是()A . F、B、I三者必须保持相互垂直B. F必须垂直B、I,但B、I可以不相互垂直C. B必须垂直F、丨,但F、丨可以不相互垂直D. I必须垂直F、B,但F、B可以不相互垂直答案 B解析 安培力F总是与磁感应强度B和电流I决定的平面垂直,但B 与1(即导线)可以垂直,也可以不垂直,通电导线受安培力时,力 F 与磁场及导线都是垂直的,故 A、C、D均错,B正确.9. (单选)如图4所示,电磁炮是由电源、金属

9、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.下列各俯视图中能正确表示磁场方向的是()图4ABJU I 丨 【1(1丨Q心CD答案 B解析由左手定则可知,图A所示磁感应强度方向使炮弹受到的安 培力向后,图B所示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前,图C、D所示炮弹不受安培力,只有B符合实际.题组四 对安培力公式F = BILsin a的理解应用10. (单选)如图5所示,一根有质量的金属棒 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

10、等于零,可以()M I x x |n图5A .适当减小磁感应强度B .使磁场反向C.适当增大电流D.使电流反向答案 C解析 首先对MN进行受力分析:其受竖直向下的重力G、受两根软 导线的竖直向上的拉力和安培力.当其处于平衡状态时: 2F + BIL = mg,重力mg恒定不变,欲使拉力F减小到0,应增大安培力BIL , 所以可增大磁场的磁感应强度 B或增大通过金属棒中的电流I,或二 者同时增大,只有C项正确.11. (单选)如图6所示,磁场方向竖直向下,通电直导线ab由水平位 置1绕a点在竖直平面内转到位置2,通电导线所受安培力是()A .数值变大,方向不变B .数值变小,方向不变C.数值不变

11、,方向改变D .数值、方向均改变答案 B解析 安培力F= BIL,电流不变,垂直磁场的直导线的有效长度减小,安培力减小,安培力的方向总是垂直B、I所构成的平面,所以 安培力的方向不变,B对,故选B.12. (单选)如图7所示,一段导线abed位于磁感应强度大小为 B的 匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、be和 ed的长度均为L,且/ abe=Z bed= 135°流经导线的电流为I,方向 如图中箭头所示.导线abed段所受到的磁场的作用力的合力为()图7A .方向沿纸面向上,大小为(2 + 1)ILBB .方向沿纸面向上,大小为(.2 1)ILBC .方向沿纸

12、面向下,大小为(,2 + 1)ILBD .方向沿纸面向下,大小为(空1)ILB答案 A解析 导线abed段的有效长度为线段ad,由几何知识知Lad= (.2 +1)L,故导线abed段所受的合力大小F = ILadB= ( 2 + 1)ILB,导线有 效长度的电流方向为ad,据左手定则可以确定导线所受合力方向 竖直向上,故A项正确.13. (单选)如图8所示,倾斜导轨宽为L,与水平面成a角,处在方 向竖直向上、磁感应强度为 B的匀强磁场中,金属杆ab水平放在导 轨上.当回路电流强度为I时,金属杆ab所受安培力F( )图8A .方向垂直ab杆沿斜面向上B .方向垂直ab杆水平向右C. F= BI

13、Lcos aD. F = BILsin a答案 B解析 由题图知电流方向由ba且与磁场方向垂直,根据左手定则 可知安培力垂直ab水平向右,由安培力计算公式可得 F= BIL,故选 B.14. 匀强磁场放置长2 cm的通电导线垂直磁场方向,当通过导线的 电流为2 A时,它受到的磁场力大小为4X 10_3 N,问:(1) 磁感应强度B是多大?(2) 若电流不变,导线长度减小到1 cm,贝卩它受到的磁场力F和磁感 应强度B各是多少?(3) 若导线长度不变,电流增大为5 A,则它受磁场力F和磁感应强度B各是多少?答案 (1)0.1 T (2)2 X 10_3 N 0.1 T (3)10_2 N 0.1 T解析(1)根据磁感应强度的定义F4X 10 一3B= IL = 2X2X10-2 T = 0.1 T.匀强磁场中该点的磁感应强度由磁场本身来决定,不因导线长度 的改变而改

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