沪科版选修31 5.4 探究安培力 作业1.doc

5.4探究安培力练习1.如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是()。a都绕圆柱转动b以不等的加速度相向运动c以相等的加速度相向运动d以相等的加速度相背运动2在一根长为0.2 m的直导线中通入2 a的电流，将导线放在磁感应强度为0.5 t的匀强磁场中，则导线受到的安培力的大小可能是()。a0.4 nb0.2 nc0.1 nd03.如图所示，一金属直杆mn两端接有导线，悬挂于线圈上方，mn与线圈轴线均处于竖直平面内，为使mn垂直于纸面向外运动，可以()。a将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极b将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极c将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极d将a、c端接在交流电源的一端，b、d端接在交流电源的另一端4.如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线。当导线中通以由外向内的电流时磁铁仍然保持静止，则()。a磁铁受到向左的摩擦力，磁铁对桌面的压力减小b磁铁受到向右的摩擦力，且对桌面的压力减小c磁铁受到向左的摩擦力，且对桌面的压力增大d磁铁不受摩擦力，对桌面的压力不变5.如图所示的天平可用来测定磁感应强度。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，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()。a磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m1m2)g/nilb磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg/2nilc磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m1m2)g/nild磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg/2nil6.如图所示，在光滑的水平面上放一半径为r的导体环，磁感应强度为b的匀强磁场垂直环面向里，当环中通有恒定电流i时，求导体环截面的张力大小。7. 如图所示，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。取g10 m/s2，问：(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？8.在倾角为的光滑斜面上，置一通有电流为i、长度为l、质量为m的导体棒，如图所示。试求：(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度b的最小值和方向。(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度b的大小和方向。(3)分析棒有可能静止在斜面上且要求b垂直l，应加外磁场的方向范围。参考答案1. 答案：c解析：同向环形电流间相互吸引，虽两电流大小不等，但据牛顿第三定律知两线圈间的相互作用力必大小相等。2. 答案：bcd解析：因为最大的安培力fmbil0.2 n，最小的安培力f20，故0fa0.2 n。3. 答案：abd解析：将a接正极b接负极，电流方向为mn，c接正极d接负极，由右手螺旋定则可知，线圈上端为n极。由左手定则判定mn向外运动，a正确。b接正极a接负极时电流方向为nm，d接正极c接负极，由右手螺旋定则可知线圈下端为n极，由左手定则可判定mn向外运动，b正确。a接正极电流方向为mn，d接正极可知线圈下端为n极，由左手定则可判定mn向里运动，c错误。d也是正确的。4. 答案：a解析：此题若从电流产生的磁场入手分析，通电直导线的磁场可以用安培定则判断，但处于磁场中的不是小磁针而是大条形磁铁，其受力如何很难判定，可能会误认为d选项正确。若将思维方式变换一下，先判定条形磁铁在通电导线处的磁场方向；再用左手定则判断通电导线在条形磁铁的磁场中受到的安培力，如题图所示为斜向左下方；然后根据牛顿第三定律，磁铁受到通电导线的作用力应斜向右上方。因磁铁受力平衡，所以支持力减小，即对桌面的压力减小，同时受到向左的摩擦力。故a选项正确。5. 答案：b解析：由于当电流反向时，右边需再加砝码，可判定电流反向后，安培力方向向上，因此题图示电流方向时安培力方向向下，此时：m1gm2gmgnbil，m为线框的质量，电流反向后：m1g(m2m)gmgnbil。由以上两式可得：mg2nbil，即b，再由左手定则可判定磁感应强度的方向为垂直纸面向里。6. 答案：irb解析：导体环上任一点所受安培力的方向总背离圆心，安培力的合力为零，但导体环截面上任一点的张力并不为零，为求张力，可将环分割，使内力(张力)变为外力。将导体环一分为二，半圆环的有效长度为直径2r，f安bi2r。设张力大小为f，如图所示，由平衡条件知：2f2irb。故所求张力的大小为firb。7. 答案：(1)0.5 t(2)3 cm解析：(1)因弹簧不伸长，结合安培力的公式得：bilmg故b0.5 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：bi1l2kx1mg电流方向由b到a时，同理：bi1lmg2kx2联立以上各式可得：x23 cm。8. 答案：(1)方向垂直斜面向上(2)方向水平向左(3)见解析解析：此题属于电磁学和静力学综合题，研究对象为通电导体棒。导体棒所受力为重力mg，弹力n，安培力f，属于三个共点力的平衡问题。要使棒静止在斜面上，当安培力等于重力沿斜面向下的分力mgsin 且bl时，b值最小。要使棒对斜面无压力，则棒不受斜面的支持力，此时应有安培力与重力相平衡，导体棒只受两个力作用。(1)因bilmgsin ，所以b。由左手定则知b的方向垂直斜面向上。(2)mgbil，b。由左手定则知，b的方向应水平向左。(3)这里讨