《安培力的應用》同步練習3

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1、安培力的應用 A.電流表的工作原理是安培力對通電導線的加速作用 B.電流表的工作原理是安培力對通電線框的轉動作用 C.電流表指針的偏轉角與所通電流的大小成正比 D.電流表指針的偏轉角與所通電流的大小成反比 答案 BC 2.（直流電動機的原理）（雙選）如圖7所示，勻強磁場中，矩形通電線 框可繞中心軸OO轉動，則下列說法正確的是（ ） 圖7 A.在圖示位置線框所受磁力矩為零 B.轉過90時線框所受磁力矩為零 C.轉過90時線框四條邊都不受磁場力作用 D.轉動中ab、cd邊所受磁場力均恒定不變 答案 BD 解析 圖示位置的俯視如圖甲所示，由安培力計算式和左手定則可

2、知，ab邊和cd邊受安培力大小相等、方向相反，ad邊和bc邊此時 不受安培力.設電流為I,線框面積為S,線框受磁力矩為 M,則此 一 ad 時M = 2BI ab =2- = BIS,線框加速轉動. 當線框轉過90角時，從左向右側視圖如圖乙所示.從圖示可知，此 時線框四條邊都受安培力，整個線框的 F外=0,整個線框受磁力矩 M = 0.轉動過程中，任一位置的俯視圖如圖丙所示， ab、cd邊受力大 小、方向均不變，所以答案選 B、D. 3.（導體在安培力作用下的運動）（單選）如圖8所示，兩條導線相互垂 直，但相隔一段距離.其中 AB固定，CD能自由活動，當直線電流 按圖示方向通入兩

3、條導線時，導線 CD將（從紙外向紙里看）（ ） 圖8 A.順時針方向轉動同時靠近導線 AB B.逆時針方向轉動同時離開導線 AB C.順時針方向轉動同時離開導線 AB D.逆時針方向轉動同時靠近導線 AB 答案 D 解析 據(jù)電流元分析法，把電流 CD等效成CO、OD兩段電流.由 安培定則畫出CO、OD所在位置的AB電流的磁場，由左手定則可判 斷CO、OD受力如圖甲所示，可見導線 CD逆時針轉動. 由特殊位置分析法，讓 CD逆時針轉動90,如圖乙，并畫出CD此 時位置AB電流的磁感線分布，據(jù)左手定則可判斷 CD受力垂直于紙 面向里，可見導線CD靠近導線AB. 甲 二 4.

4、（導線在安培力作用下的平衡問題 ）一根長L = 0.2 m的金屬棒放在 傾角0= 37的光滑絕緣斜面上，并通過I=5 A的電流，方向如圖9 所示，整個裝置放在磁感應強度 B=0.6 T豎直向上的勻強磁場中, 金屬棒恰能靜止在斜面上，則該棒的重力為多少？ （sin 37 = 0.6） mg=; zz tan 37 "8 N. 答案 0.8 N 解析從側面對棒受力分析如圖，安培力的方向由左手定則判出為水 平向右, F= ILB = 5X0.2X0.6 N = 0.6 N. 由平衡條件得重力 題組一 直流電動機及磁電式電表的原理 1 .（

5、單選）如圖1甲所示是磁電式電流表的結構圖，圖乙是磁極間的 磁場分布圖，以下選項中正確的是（ ） 甲 乙 圖1 ①指針穩(wěn)定后，線圈受到螺旋彈簧的力矩與線圈受到的磁力矩方向是 相反的 ②通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉角度也越大 ③在線圈轉動的范圍內，各處的磁場都是勻強磁場 ④在線圈轉動的范圍內，線圈所受磁力矩與電流有關，而與所處位置 無關 A.①② B.③④ C.①②④ D.①②③④ 答案 C 解析當阻礙線圈轉動的力矩增大到與安培力產生的使線圈轉動的 力矩平衡時，線圈停止轉動，即兩力矩大小相等、方向相反，故①正 確；磁電式電流表的蹄形磁鐵和鐵芯間的磁感線是均勻輻射

6、分布的， 不管線圈轉動到什么角度，它的平面都跟磁感線平行，均勻輻射分布 的磁場特點是大小相等、方向不同，故③錯誤，④正確.電流越大， 電流表指針偏轉的角度也越大，故②正確，綜上所述，選項 C正確. 2 .（單選）要想提高磁電式電流表的靈敏度，下列說法錯誤的是 （ ） A.增加線圈匝數(shù) B.增加永久性磁鐵的磁感應強度 C.換用彈性較強的游絲，增大反抗力矩 D.減小轉軸處摩擦 答案 C 解析，當給電流表通入電流I時，通電線圈就在磁力矩作用下轉動， 同時螺旋彈簧即游絲就會產生一個反抗力矩， 二力矩平衡時，電流表 的指針就停在某一位置.于是有 NBIS=kq故0= NBSI.可見，電流

7、 k 表靈敏度將隨著線圈匝數(shù)N、磁感應強度B的增大而提高，隨著螺旋 彈簧扭轉系數(shù)k（即轉過1 所需外力矩的大?。┑脑龃蠖档?另外， 減小摩擦也有利于靈敏度的提高，可見 A、B、D是正確的，C錯誤, 故選C. 3.（單選）在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極，緊貼邊緣內壁放一個 圓環(huán)形電極，并把它們與電池的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導電 液體，例如鹽水.如果把玻璃皿放在磁場中（如圖2所示）.通過所學 的知識可知，當接通電源后從上向下看（ ） 圖2 A.液體將不會旋轉 B.液體將逆時針旋轉C.液體將順時針旋轉 D.不能確定液體的轉動方向 答案 B 解析 電流從正極流向負極，根據(jù)左手

8、定則可以判斷，通電的液體將 逆時針旋轉，即答案為B. 題組二 導線在安培力作用下的運動問題 4 .（單選）如圖3所示，固定不動的表面絕緣的直導線 mn和可以自由 移動的矩形線框abcd位于同一平面內，mn與ad、bc邊平行且離ad 邊較近.當導線mn中通以向上的電流，線框中通以順時針方向的電 流時，線框的運動情況是（ ） 圖3 A.向左運動 B.向右運動 C.以mn為軸轉動 D.靜止不動 答案 B 解析 線框中通有電流，ad和bc兩導線同時受到通電導線 mn的作 用力，故可知B選項正確. 5 .（單選）通有電流的導線Li、L2處在同一平面（紙面）內，Li是固定的 ,L2可繞

9、垂直紙面的固定轉軸 。轉動（。為L2的中心），各自的電流 方向如圖4所示.下列哪種情況將會發(fā)生（ ） 圖4 A.因L2不受磁場力的作用，故L2不動 B.因L2上、下兩部分所受的磁場力平衡，故 L2不動 C. L2繞軸。按順時針方向轉動 D. L2繞軸。按逆時針方向轉動 答案 D 解析 由右手螺旋定則可知導線 Li的上方的磁場的方向為垂直紙面 向外，且離導線Li越遠的地方，磁場越弱，導線 L2上的每一小部分 受到的安培力方向水平向右，由于 O點的下方磁場較強，則安培力 較大，因此L2繞軸O按逆時針方向轉動，D選項對. 6 .（單選）如圖5所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在條形磁鐵

10、的 左上方固定一根與磁鐵垂直的長直導線，當導線中通以圖示方向的電 流時（磁鐵始終未動）（ ） 77777777777777. 圖5 A.磁鐵對桌面的壓力減小，且受到向左的摩擦力作用 B.磁鐵對桌面的壓力減小，且受到向右的摩擦力作用 C.磁鐵對桌 面的壓力增大，且受到向左的摩擦力作用 D.磁鐵對桌面的壓力增大，且受到向右的摩擦力作用 答案 C 解析 根據(jù)左手定則知導線受磁鐵磁場的作用力斜向左上方， 故由牛 頓第三定律知，導線對磁鐵的反作用力應斜向右下方， 則一方面使磁 鐵對桌面的壓力增大，一方面使磁鐵產生向右的運動趨勢， 從而使磁 鐵受到向左的摩擦力作用. 7 .（單選）如圖6所

11、示，兩根垂直紙面、平行且固定放置的直導線 M 和N,通有同向等值電流；沿紙面與直導線 M、N等距放置另一根可 自由移動的通電導線ab,則通電導線ab在安培力作用下運動的情況 是（） a I I 1 （X）- -（yj b 圖6 A.沿紙面逆時針轉動 8 .沿紙面順時針轉動 C. a端轉向紙外，b端轉向紙里 D. a端轉向紙里，b端轉向紙外 答案 D 解析 根據(jù)長直導線周圍磁場的分布規(guī)律和矢量合成法則， 可以判斷 兩電流M、N連線的中垂線上，連線上方磁場方向水平向右， ab上 半段所受安培力垂直于紙面向里，兩電流 M、N連線的中垂線上，連 線下方磁場方向水平向左，ab

12、下半段所受安培力垂直于紙面向外， 所以a端轉向紙里，b端轉向紙外，選項D正確. 題組三 導線在安培力作用下的平衡問題 8.（單選）如圖7所示，等腰直角三角形的通電閉合線框 abc處在垂直 線框平面的勻強磁場中，它受到的安培力的合力 （ ） 圖7 A.豎直向上 8 .方向垂直于ac斜向上 C.方向垂直于bc斜向下 D.為零 答案 D 解析 通電的閉合線框放置在勻強磁場中，當線框的平面和磁感線垂 直的時候，整個線框受到安培力的合力為零， D正確. 9 .（單選）如圖8所示，在傾角為0c的光滑斜面上垂直紙面放置一根 長為L、質量為m的直導體棒.當導體棒中的電流I垂直紙面向里時

13、， 欲使導體棒靜止在斜面上，下列外加勻強磁場的磁感應強度 B的大小 和方向正確的是（ ） A. B=mgsy,垂直斜面向上 B. B=mgsH,垂直斜面向下 C. B=mgcOF,垂直斜面向下 D. B=mgr^,垂直斜面向上 答案 A 解析若磁場方向垂直斜面向上，由左手定則可判定， 安培力方向沿斜面向上，則導體棒受豎直向下的重力 mg、斜面對導體棒的支持力Fn和沿斜面向上的安培力 F,如圖所不，有F = mgsin %而F = BIL,所以B= mg*,故A正確，D錯誤；若磁場方向垂直斜面向下，由左手定 則可判定，安培力方向沿斜面向下，因斜面光滑，導體棒不可能靜止 在斜

14、面上，故B、C錯誤. 10 .（雙選）如圖9所示，有兩根長均為L、質量均為m的細導體棒a、 b,其中a被水平放置在傾角為45的絕緣光滑斜面上，b被水平固定 在斜面的右側，且與a在同一水平面上，a、b相互平行.當兩細棒 中均通以大小為I的同向電流時，a恰能在斜面上保持靜止，關于 b 的電流在a處產生的磁場的磁感應強度 B,下列說法正確的是（ ） 、-2 - 2 ，，， 2mg A.萬向豎直向上 B.大小為號） mg C.大小為: D.方向豎直向下 答案 AC 解析 由安培定則可知b的電流在a處產生的磁場的 磁感應強度方向豎直向上，A正確，D錯誤.a的受 \ 「

15、 力如圖所示. 啊? 一 tan 45= Fg=青，所以B：,, B錯，C正確. 11 .（雙選）質量為m的通電金屬桿ab置于傾角為0的平行導軌上， 導軌寬度為d,金屬桿ab與導軌間的動摩擦因數(shù)為 由ab中有電流 時恰好靜止在導軌上.下圖為沿 b-a方向觀察時的四個平面圖，標 出了四種不同的勻強磁場方向，其中金屬桿與導軌間摩擦力可能為零 的是（ ） A B C D 答案 AC 解析通過對桿ab受力分析，根據(jù)共點力平衡判斷桿子是否受摩擦 力.對A,桿受重力、水平向右的安培力和斜面的支持力，若三個力 平衡，則不受摩擦力.故A正確.對B,桿受重力、豎直向下的安培 力、支持力，要想處于

16、平衡，一定受摩擦力.故 B錯誤.對C,桿受 重力，豎直向上的安培力，若重力與安培力相等，則二力平衡，不受 摩擦力，故C正確.對D,桿受重力、水平向左的安培力，支持力， 要想處于平衡，一定受摩擦力.故 D錯誤.故選A、C. 12 .（單選）如圖10所示，用兩根輕細懸線將質量為 m、長為l的金屬 棒ab懸掛在c、d兩處，置于勻強磁場內.當棒中通以從 a到b的電 流I后，兩懸線偏離豎直方向0角而處于平衡狀態(tài).為了使棒平衡在 該位置上，所需的磁場的最小磁感應強度的大小、方向為 （ ） A.mgtan 0,豎直向上 mg B.q-ptan 0,豎直向下 mg C. Il sin 0,

17、平行懸線向下 mg D.^psin 0,平行懸線向上 答案 D 解析要求所加磁場的磁感應強度最小，.應使棒平衡時 所受的安培力有最小值.由于棒的重力恒定，懸線拉力 的方向不變，由畫出的力的三角形可知，安培力的最小值為 Fmin = mgsin 0,即 IlBmin = mgsin 0,彳# Bm^m^sin 0,方向應平行于懸線向 上.故選D. 13.水平面上有電阻不計的 M和P之間接入電動勢為 U形導軌NMPQ,它們之間的寬度為L, E的電源(不計內阻).現(xiàn)垂直于導軌擱一根 質量為m、電阻為 R的金屬棒ab,并加一個范圍較大的勻強磁場, 磁感應強度大小為

18、B,方向與水平面夾角為0且指向右上方，如圖11 所示，問: (1)當ab棒靜止時, 受到的支持力和摩擦力各為多少? (2)若B的大小和方向均能改變，則要使 ab棒所受支持力為零，B的 大小至少為多少？此時B的方向如何？ 答案(1)mg-BLECoS 9 )既(2)mgR 方向 R R EL 水平向右 解析從b向a看側視圖如圖所示. ⑴水平方向：f= F安sin 0 ① 豎直方向：FN + F安cos 0= mg 又 F f^=BIL = BEL 聯(lián)立①②③得：FN = mg_BLEC0s 8, f= BLEsin 9. R R (2)要使ab棒受支

19、持力為零，且讓磁場最小，可知安培力豎直向上， 則有F安=mg Bmin = mE眼，根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右. 14.如圖12所示，在與水平方向夾角為60的光滑金屬導軌間有一電 源，在相距1 m的平行導軌上放一質量為 m=0.3 kg的金屬棒ab,通 以從b-a、I=3 A的電流，磁場方向豎直向上，這時金屬棒恰好靜 止.g 取 10 m/s2,求： 圖12 ⑴勻強磁場磁感應強度的大小; (2)ab棒對導軌的壓力. 答案 (1)1.73 T (2)6 N,方向垂直斜面向下 解析 金屬棒ab中電流方向由b—a,它所受安培力方向水平向右， 它還受豎直向下的重力，垂直斜面斜向上的支持力，三力合力為零， 由此可以求出安培力，從而求出磁感應強度 B的大小，再求出ab棒 對導軌的壓力. (1)ab棒靜止，受力情況如圖所示，沿斜面方向受力平衡，則 mgsin 60 = BILcos 60 mgtan 60 B= IL 0.3X 10X 3 =3xi Ty (2)ab棒對導軌的壓力為： , mg 0.3X 10 、，一 一一, Fn =Fn = C0S 60= 1 N = 6 N,方向垂直斜面向下. 2