【创新设计】高中物理 3.3 探究安培力同步练习 粤教版选修31.doc

第3节探究安培力知识点一安培力的大小和方向1一根容易形变的弹性导线，两端固定，导线中通有电流，方向如下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()解析a图中i与b平行应不受安培力，故a错误，由左手定则知b、c错误，d正确答案d2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，电流与磁场方向如图3310所示已知磁感应强度为1 t，试求出下列各图中导线所受安培力的大小图3310解析由安培力的计算公式得：甲图中因导线与磁感线平行，所以安培力为零；乙图中安培力的大小fbil1 n0.10.20.02 n；丙图中安培力的大小fbil0.02 n.答案00.02 n0.02 n图34113(双选)通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线mn在同一平面内，电流方向如图3411所示，ab边与mn平行关于mn的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是()a线框有两条边所受的安培力方向相同b线框有两条边所受的安培力大小相同c线框所受安培力的合力向左d线框将绕mn转动解析通电矩形线框abcd在无限长直通电导线形成的磁场中，受到磁场力的作用，对于ad边和bc边，所在的磁场相同，但电流方向相反，所以ad边、bc边受磁场力(安培力)大小相同，方向相反，即ad边和bc边受合力为零而对于ab和cd两条边，由于在磁场中，离长直导线的位置不同，ab边近而且由左手定则判断受力向左，cd边远而且由左手定则判断受力向右，所以ab边、cd边受合力方向向左，故b、c选项正确答案bc知识点二安培力作用下导体的运动与平衡图33124如图3312所示，挂在天平底部的矩形线圈abcd的一部分悬在匀强磁场中，当给矩形线圈通入如图所示的电流i时，调节两盘中的砝码，使天平平衡然后使电流i反向，这时要在天平的左盘上加质量为2102 kg的砝码，才能使天平重新平衡求磁场对bc边作用力的大小若已知矩形线圈共10匝，通入的电流i0.1 a，bc边长度为10 cm，求该磁场的磁感应强度(g取10 m/s2)解析根据fbil可知，电流反向前后，磁场对bc边的作用力大小相等，设为f，但由左手定则可知它们的方向是相反的电流反向前，磁场对bc边的作用力向上，电流反向后，磁场对bc边的作用力向下因而有2f210210 n0.2 n，所以f0.1 n，即磁场对bc边的作用力大小是0.1 n因为磁场对电流的作用力fnbil，故b t1 t.答案0.1 n1 t图33135质量为m的导体棒mn静止于宽度为l的水平导轨上，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3313所示，求mn所受的支持力和摩擦力的大小解析导体棒mn处于平衡状态，注意题中磁场方向与mn是垂直的，作出其侧视图，对mn进行受力分析，如图所示由平衡条件有：fffsin ，fnfcos mg，其中fbil解得：fnbilcos mg，ffbilsin .答案bilcos mgbilsin 知识点三磁感应强度6有关磁感应强度的下列说法中，正确的是()a磁感应强度是用来表示磁场强弱及方向的物理量b若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零c若有一小段长为l，通以电流为i的导体，在磁场中某处受到的磁场力为f，则该处磁感应强度的大小一定是d由定义式b可知，电流强度i越大，导线l越长，某点的磁感应强度越小解析引入磁感应强度的目的就是用来描述磁场强弱及方向的物理量，故a选项正确；磁感应强度与i和l无关，在b中，b、f、l必须相互垂直，故选项a正确答案a图33147如图3314所示，通电导线l垂直放于磁场中，导线长8 m，磁感应强度b的值为2 t，导线所受的力为32 n，求导线中电流的大小解析由fbil得i a2 a.答案2 a知识点四磁通量图33158如图3315所示，大圆导线环a中通有电流i，方向如图，另在导线环所在的平面画一个圆b，它的一半面积在a环内，一半面积在a环外，试判断圆b内的磁通量是否为零，若为零，为什么？若不为零，则磁通量是穿出来还是穿进去？解析由环形电流的磁场可知在a环内的磁场方向垂直于纸面向里，a环外部的磁场方向垂直于纸面向外，磁感线是一组闭合的曲线，环形电流a产生的磁场的磁感线均从环内进去，从环外出来，显然环内的磁感线的密度大于环外磁感线的密度，b环有一半在a内，一半在a外，对于b环，进去的磁感线多于出来的磁感线，故磁通量不为零，是穿进去的答案见解析图33169如图3316所示，通有恒定电流的导线mn与闭合金属框共面，第一次将金属框由平移到，第二次将金属框绕cd边翻转到，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为1和2，则()a12 b12c12 d不能判断解析通电导线mn周围的磁场并非匀强磁场，靠近mn处的磁场强些，磁感线密一些，远离mn处的磁感线疏一些，当线框在位置时，穿过平面的磁通量为，当线框平移至位置时，磁通量为，则磁通量的变化量为1|.当线框翻转到位置时，磁感线相当于从“反面”穿过平面，则磁通量为，则磁通量的变化量是2|，所以12.答案c10如图3317所示电路中，电池均相同，当电键s分别置于a、b两处时，导致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3317a相互吸引，fafb b相互排斥，fafbc相互吸引，fafb d相互排斥，fafb解析电键s闭合后，mm、nn中产生平行反向电流，据安培定则和左手定则可知，两导线相互排斥，a、c错电键s置于b处时，两段导线中的电流较大，导线产生较强的磁场，对另一导线产生较大的安培斥力，即fafb，故b错、d对答案d图331811如图3318所示，在磁感应强度b1 t的匀强磁场中，用两根细线悬挂长l10 cm、质量m5 g的金属杆在金属杆中通以稳恒电流，使悬线受的拉力为零(1)求金属杆中电流的大小和方向；(2)若每根悬线所受的拉力为0.1 n，求金属杆中的电流的大小和方向(g10 m/s2)解析(1)因为悬线受的拉力为零，所受安培力方向向上f安bilmg，解得：i0.5 a，方向水平向右(2)金属导线在重力mg、悬线拉力2f和安培力bil的作用下平衡，所以有：mgbil2f，解得：i1.5 a，方向水平向左答案(1)0.5 a方向水平向右(2)1.5 a方向水平向左图331912如图3319所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，下端挂有一匝数为n的矩形线框abcd，bc边长为l，线框的下半部处在匀强磁场中，磁感应强度大小为b，方向与线框平面垂直，在图中垂直于纸面向里，线框中通以电流i，方向如图所示