




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
限时练习:90min完成时间:月日天气:作业01安培力和洛伦兹力一、重要内容1.左手定则(安培力方向的判断)伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心垂直进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。2.安培力的大小安培力的大小:F=BIl·sinθ说明①θ为B与I方向的夹角当θ=0°时,即B∥I,F=0当θ=90°时,即B⊥I,F=BIl②表达式F=BIlsinθ中l指的是导线在磁场中的“有效长度”,弯曲导线的有效长度l等于连接两端点直线段的长度(如图虚线所示);相应的电流沿导线由始端流向末端。3.左手定则(洛伦兹力方向的判断)伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心垂直进入,并使四指指向正电荷运动的方向,这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。说明:①对于负电荷,四指指向电荷运动的反方向。②洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向和磁场方向垂直,即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向所决定的平面。F、B、v三个量的方向关系是:F⊥B,F⊥v,但B与v不一定垂直,如图甲、乙所示。③洛伦兹力永不做功,它只改变电荷的运动方向,不改变电荷的速度大小。4.洛伦兹力的大小F=qvBsinθ当v⊥B,F=qvB,即运动方向与磁场垂直时,洛伦兹力最大。当v∥B,F=0,即运动方向与磁场平行时,不受洛伦兹力。当v与B成θ角时,F=qvBsinθ。二、重要方法1.解决安培力作用下的平衡问题与解决一般物体平衡方法类似,只是多出一个安培力。一般解题步骤为:2.带电体在磁场中运动受洛伦兹力时的动态分析带电体在匀强磁场中速度变化时洛伦兹力的大小往往随之变化,并进一步导致弹力、摩擦力的变化,带电体将在变力作用下做变加速运动。利用牛顿运动定律和平衡条件分析各物理量的动态变化时要注意弹力为零的临界状态,此状态是摩擦力发生改变的转折点。一、单选题1.如图所示,导线A、B、C通以大小、方向均相同的恒定电流,A、B、C刚好在正三角形的三个顶点上。若A对C的安培力大小为,则C受到的安培力合力(
)A.大小为,方向与AB连线平行 B.大小为,方向与AB连线垂直C.大小为,方向与AB连线平行 D.大小为,方向与AB连线垂直【答案】B【解析】对C受力分析如图所示C的合力大小为方向与AB连线垂直。故选B。2.如图甲所示,直导线P、Q分别被两根等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴上,且P固定于水平轴正下方,两组绳长也相同,其截面图如图乙所示。导线Р通以垂直纸面向里的电流,导线Q电流方向未知,平衡时两组绝缘轻绳之间的夹角为θ。已知Q的质量为m,重力加速度为g。下列说法正确的是()A.图乙中导线Q中电流方向垂直纸面向里B.导线P、Q间的安培力大小为C.当导线Р中电流突然消失的瞬间,导线Q受到两绳的拉力大小之和为D.仅使导线Р中电流缓慢增大且θ不超过90°,导线Q对悬线的拉力大小保持不变【答案】D【解析】A.对Q进行受力分析可知,P对Q的力为斥力,由安培定则和左手定则可知,则两导线的电流方向相反,即导线中电流方向垂直纸面向外,故A错误;B.设导线Q受到两绳的拉力之和为T,导线P、Q间的安培力为F,对Q进行受力分析,根据三角形定则,受力如下图所示由于两组绳长相同,则根据几何知识可得故B错误;C.当导线P中电流突然消失的瞬间,导线P、Q间的安培力消失,此时沿绳方向上的合力为零,则导线Q受到两绳的拉力大小之和为,故C错误;D.由上述分析可知,导线Q受到两绳的拉力之和T始终为mg,与电流和角度无关,则导线Q对悬线的拉力大小不变,故D正确。故选D。3.如图,是磁电式电流表的结构,蹄形磁体和铁芯间的磁场辐向均匀分布,线圈中a、b两条导线长均为l,通以图示方向的电流I,两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。则()A.该磁场是匀强磁场B.线圈平面总与磁场方向垂直C.线圈将沿顺时针方向转动D.a、b导线受到的安培力大小总为IlB【答案】D【解析】A.匀强磁场的磁感应强度应大小处处相等,方向处处相同,所以该磁场不是匀强磁场,故A错误;B.由图可以看出,线圈平面总与该处磁场方向平行,故B错误;C.在图示的位置,a受向下的安培力,b受向上的安培力,线圈逆时针转动,故C错误;D.由于磁感应强度大小不变,电流大小不变,则a、b导线受到的安培力大小始终为BIl,故D正确。故选D。4.太阳风(含有大量高能质子与电子)射向地球时,地磁场会改变这些带电粒子的运动方向,从而使很多粒子到达不了地面,另一小部分粒子则可能会在两极汇聚从而形成炫丽的极光.赤道上空P处的磁感应强度方向由南指向北,假设太阳风中的一电子以一定的速度竖直向下运动穿过P处的地磁场,如图所示.则该电子受到的洛伦兹力方向为()A.向东 B.向南 C.向西 D.向北【答案】C【解析】根据左手定则,可知该电子受到的洛伦兹力方向向西。故选C。5.如图所示,物块a带正电,表面都涂有绝缘层的物块b不带电,两物块叠放在光滑水平地面上,空间存在垂直纸面向里的匀强磁场,现用水平恒力F拉物块b,两物块一起无相对滑动地沿地面加速向左运动,下列说法正确的是()A.物块a受到的摩擦力变小B.物块b受到的摩擦力变大C.物块b对地面的压力变大D.地面对物块b的支持力变小【答案】C【解析】A.对两物块整体分析有对物块a分析有可知物块a、b之间的摩擦力不变,故A错误;B.b与地面之间无摩擦力,则b受到的摩擦力仅为a对其的摩擦力,则物块b受到的摩擦力不变,故B错误;CD.地面对物块b的支持力由于做加速运动,则速度增大,故面对物块b的支持力变大,则根据牛顿第三定律可得,物块b对地面的压力变大,故C正确,D错误。故选C。6.图(a)中,在x轴上关于原点对称的位置固定两个等量异种点电荷。图(b)中,在x轴上关于原点对称的位置固定两根垂直于该平面的长直平行导线,两根导线中电流大小相同、方向相反。现电子以一定的初速度分别从两图中的O点垂直平面向里运动,则关于两幅图中电子在原点O受力的说法正确的是(
)A.图(a)中,电子受电场力方向沿x轴正向B.图(a)中,电子受电场力方向沿y轴正向C.图(b)中,电子受洛仑兹力方向沿x轴正向D.图(b)中,电子受洛仑兹力方向沿y轴正向【答案】C【解析】AB.图(a)中,正电荷在点的电场强度沿x轴正向,负电荷在点的电场强度沿x轴正向,则点的合电场强度沿x轴正向,电子受电场力方向沿x轴负向,故AB错误;CD.根据右手螺旋定则可知两根导线在点的磁场方向均沿y轴负向,在点的磁场方向沿y轴负向,根据左手定则可知电子受洛仑兹力方向沿x轴正向,故C正确,D错误。故选C。二、多选题7.如图所示,在粗糙水平面内有一通电直导线PQ和矩形线框ACED,其中PQ水平固定通有方向如图所示、大小恒为I的电流,矩形线框ACDE通有大小也为I、沿逆时针方向恒定电流,线框静止,AC和DE间距离为d,PQ和DE间距离也为d,DE长为2d,已知长直通电导线在距离导线为r的位置产生的磁感应强度为(其中k为常数,I为长直通电导线中的电流),则下列判断正确的是()A.线框受到的摩擦力大小为kI2,方向水平向左B.长直导线PQ受到的安培力方向向右C.线框AC边受到的安培力大小为kI2D.将长直导线中电流增大,线框受到的摩擦力减小【答案】AC【解析】C.长直导线PQ在矩形线框ACED处的磁场垂直纸面向外,长直通电导线在DE处的磁感应大小为DE边的安培力为长直通电导线在AC处的磁感应大小为AC边的安培力为C正确;AB.根据左手定则,DE边受到安培力方向水平向右,AC边受到安培力方向水平向左,线框整体受到的安培力方向水平向右,根据二力平衡可知,线框受到的摩擦力大小为,方向水平向左,由牛顿第三定律可知长直导线PQ受到的安培力方向向左,故A正确,B错误;D.根据上述分析,将长直导线中电流增大,则线框安培力增大,根据二力平衡,线框受到的摩擦力增大,D错误。故选AC。8.电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动,下列说法中正确的是()A.若v⊥B,只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同B.如果把+q改为-q,且速度反向,大小不变,则其所受洛伦兹力的大小、方向均不变C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直D.运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用,则该处的磁感应强度一定为零【答案】AB【解析】A.若v⊥B,则洛伦兹力可表示为可知只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同,A正确;B.如果把+q改为-q,且速度反向,大小不变,则洛伦兹力的大小、方向均不变,故B正确;C.洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直,磁场方向与电荷运动方向不一定垂直,故C错误;D.运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用,可能是因为电荷的速度方向与洛伦兹力方向平行,则该处的磁感应强度不一定为零,D错误。故选AB。三、解答题9.如图所示,水平面上有电阻不计的U形导轨,它们之间的宽度为,现垂直于导轨放置一根质量为的金属棒,和之间接入一电源,回路中电流大小恒定为,在导轨间加一个范围足够大的匀强磁场且磁场方向始终与金属棒垂直,方向与水平面间夹角可调,重力加速度,,。求:(1)当磁感应强度的大小,方向与水平方向成角时,棒恰好处于静止状态,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则导体棒与轨道间的动摩擦因数为多大;(2)若要使棒所受支持力为零,B的大小至少为多少?此时B的方向如何?【答案】(1);(2),方向水平向右【解析】(1)对金属棒受力分析,如图所示,由平衡条件可知,在水平方向则有在竖直方向则有联立解得棒恰好静止,即最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则有解得(2)若要使棒所受支持力是零,即,则有可得当即磁场方向水平向右,此时磁感应强度最小,可得10.如图所示,质量为1kg的小球,带有0.5C的负电荷,套在一根与水平方向成37°角的足够长的绝缘杆上,小球与杆之间的动摩擦因数为μ=0.5,杆所在空间有磁感应强度B=0.4T的匀强磁场,小球由静止开始下滑。()求:(1)小球刚开始下滑的加速度大小;(2)小球下滑的最大速度。【答案】(1);(2)【解析】(1)小球刚开始下滑,洛伦兹力为0,根据牛顿第二定律解得小球刚开始下滑的加速度大小为(2)以小球为研究对象,通过分析受力可知,小球受重力,垂直杆的支持力和洛伦兹力,摩擦力,根据左手定则,小球受到的洛伦兹力垂直绝缘杆向下,当时,即小球的速度最大,即垂直绝缘杆方向有解得一、单选题1.如图所示,一质量为100g、长度为20cm的导体棒MN垂直放在倾斜的两平行金属导轨上,导轨宽度为20cm,导体棒与导轨间的动摩擦因数为。整个装置置于匀强磁场中,磁感应强度大小为T,方向与导体棒MN垂直、与倾斜导轨所在平面的夹角θ可调。现给导体棒通以由M向N方向的恒定电流,电流大小为10A,适当调节磁场方向与轨道平面夹角θ,可使导体棒沿导轨向上以最大加速度做匀加速直线运动。已知金属导轨与水平面的倾角为30°,重力加速度g=10m/s2,设导体棒MN的最大加速度大小为a0,此时所对应的磁场方向与倾斜导轨方向夹角为θ0,则()A.a0=10m/s2,磁场方向斜向下,θ0=60°B.a0=10m/s2,磁场方向斜向上,θ0=60°C.a0=10(-1)m/s2,磁场方向斜向下,θ0=90°D.a0=m/s2,磁场方向斜向上,θ0=150°【答案】A【解析】导体棒受安培力大小设导体棒有沿斜面向上的最大加速度时,受安培力大小为F,与斜面夹角为α,则由牛顿第二定律对于则当时表达式值最大,即加速度a最大,可得最大加速度a0=10m/s2由左手定则可知,磁场方向斜向下,与导轨夹角为θ0=60°。故选A。2.一倾角为的绝缘光滑斜面处在与斜面平行的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。质量为m,电荷量为的小球,以初速度从N点沿NM边水平射入磁场。已知斜面的高度为h且足够宽,小球始终未脱离斜面。则下列说法正确的是(
)A.小球在斜面上做变加速曲线运动B.小球到达底边的时间为C.小球到达底边的动能为D.匀强磁场磁感强度的取值范围【答案】B【解析】A.小球运动过程中,小球受到的洛伦兹力、重力恒定不变,则小球受到的合力不变,且合力方向与初速度方向不在同一直线上,故小球在斜面上做匀变速曲线运动,故A错误;B.小球做类平抛运动,在NM方向上,小球做匀速直线运动,在斜面方向上,小球做匀加速直线运动,则小球的加速度为解得小球到达底边的时间为故B正确;C.根据动能定理,小球到达底边的动能为故C错误;D.根据左手定则,小球受到的洛伦兹力垂直斜面向上,为使小球不脱离斜面,则解得匀强磁场磁感强度的取值范围为故D错误。故选B。二、多选题3.质量为m、带电荷量为q的小物块,与倾角为的绝缘斜面间的动摩擦因数为。现使物块从斜面上由静止下滑,整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中,磁感应强度为B,如图所示。若带电小物块下滑时间t后对斜面的作用力恰好为零,下列说法中正确的是(
)A.小物块一定带正电荷B.小物块在斜面上运动时做加速度增大,而速度也增大的变加速直线运动C.小物块对斜面压力为零时的速率为D.小物块沿斜面下滑的最大距离为【答案】BC【解析】A.在垂直于斜面方向上,物块受恒定的重力分力、洛伦兹力与支持力,由平衡条件可知洛伦兹力与支持力二者之和不变,由于在下滑过程中物块速度增大,洛伦兹力也增大,但支持力减小,说明物块下滑过程中所受洛伦滋力与支持力是同向的,即其方向是垂直于斜面向上的,由左手定则可知物块应带负电,故A错误;B.物块离开斜面前在垂直于斜面方向上由平衡条件有在平行于斜面方向有可见物块做加速度增大、速度也增大的加速运动,故B正确;C.当洛伦兹力等于重力垂直于斜面的分力时物块与斜面间压力为零,即解得故C正确;D.由动量定理有其中摩擦力可知摩擦力的冲量大小为解得物块沿斜面下滑的最大距离故D错误。故选BC。4.某同学学习了电磁炮驱动原理后,设计了圆形轨道的电磁炮模型,如图甲所示,半径为R的半圆形轨道,正对平行竖直摆放,轨道间距也为R,空间有辐向分布的磁场,使得轨道所在处磁感应强度大小恒为B,用质量为m、长度为R的细导体棒代替炮弹,与轨道接触良好,正视图如图乙所示,轨道最高位置与圆心齐平。给导体棒输入垂直纸面向里的恒定电流Ⅰ,将其从轨道最高位置由静止释放,使得导体棒在半圆形轨道上做圆周运动,到达另一侧最高位置时完成加速.忽略一切摩擦,且不考虑导体棒中电流产生的磁场及电磁感应现象的影响,下列说法正确的是(
)A.为实现电磁加速,应从左侧释放导体棒B.导体棒到达轨道最低点时,其加速度方向竖直向上C.加速完成时,导体棒获得的速度大小为D.加速完成时,轨道对导体棒的支持力大小为πBIR【答案】AC【解析】A.由左手定则可知导体棒在左侧时,受到的安培力向下,使导体棒向下加速,故A正确;B.导体棒到达轨道最低点时,竖直方向受到重力和支持力,安培力水平向右,则合力方向不是竖直向上,其加速度方向也不是竖直向上,故B错误;C.对加速过程根据动能定理有,L=R解得故C正确;D.加速完成时,根据牛顿第二定律可知轨道对导体棒的支持力大小为故D错误。故选AC。三、解答题5.电磁炮是利用安培力驱动炮弹的一种技术应用装置,其原理图如图所示,储能器开关先接获得能量后再接b,可对加速装置供电。通电时,电流在平行导轨间产生垂直于导轨平面的磁场,炮弹在安培力作用下加速。已知安培力与通电电流关系满足,。某次电磁炮射击实验中,储能器向发射装置释放的电流,提供炮弹加速的导轨长L=2.5m,炮弹质量为m=1kg,忽略摩擦力和空气阻力,在炮弹加速过程中电流始终保持恒定。求:(1)炮弹出炮口时的速度大小;(2)若储能器所储能量与储存电
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 离婚财产公正协议书范本
- 注塑机设备租赁协议合同
- 永嘉专业会计代理协议书
- 汽车挂靠合同解除协议书
- 艺人签约合同之终止协议
- 电动摩托车租赁合同协议
- 混凝土浇灌施工合同范本
- 渡资产使用权合同或协议
- 腾讯产品包销合同协议书
- 汕尾打印机租赁协议合同
- 校长教职工大会讲话材料
- 云仓课件教学课件
- 中共党史知识竞赛试题及答案
- NBT 42033-2014 小水电站群集中控制系统基本技术条件
- 2024版《供电营业规则》学习考试题库500题(含答案)
- 物业电梯困人应急处理
- 广东省初级中学学生学籍表
- 2024-2029全球及中国苯丙酮尿症(PKU)行业市场发展分析及前景趋势与投资发展研究报告
- 学术期刊推广方案
- 2023年保定市蠡县教师招聘考试真题
- T-SZHW 001-2024 深圳市城市管家服务管理规范(试行)
评论
0/150
提交评论