限时练11安培力磁感应强度Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:21704870
- 上传时间:2023-01-31
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:216.75KB
限时练11安培力磁感应强度Word文档下载推荐.docx
《限时练11安培力磁感应强度Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《限时练11安培力磁感应强度Word文档下载推荐.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
D.通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向
4.如图所示,A为电磁铁,C为胶木秤盘,A和C(包括支架)的总质量为M,B为铁片,质量为m,当电磁铁通电,铁片被吸引上升的过程中,轻绳OO’上拉力F的大小为( )
A.F=Mg
B.mg<
F<
(M+m)g
C.F=(M+m)g
D.F>
在铁片B上升的过程中,轻绳上的拉力F大小等于A、C(包括支架)的重力Mg与B对A的引力F引’之和。
在铁片B上升的过程中,对B有F引-mg=ma,所以F引=mg+ma。
由牛顿第三定律可知B对A的引力F引’与A对B的引力F引大小相等、方向相反。
所以F=Mg+mg+ma。
故F>
(M+m)g。
D
5.某同学做奥斯特实验时,把小磁针放在水平的通电直导线的下方。
当通电后发现小磁针不动。
稍微用手拨动一下小磁针,小磁针转动了180°
后静止不动。
由此可知通电直导线的电流方向是( )
A.自东向西 B.自南向北
C.自西向东D.自北向南
通电直导线在其下方产生水平磁场,又知小磁针转动180°
后静止,说明小磁针原在地磁场作用下静止,电流产生的磁场方向与地磁场方向相反,由安培定则知选项A正确。
6.
(多选)如图所示是等腰直角三棱柱,其中底面abcd为正方形,边长为L,它们按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,下面说法中正确的是( )
A.通过abcd平面的磁通量大小为L2·
B
B.通过dcfe平面的磁通量大小为
L2·
C.通过abfe平面的磁通量大小为零
D.通过整个三棱柱的磁通量为零
abcd平面在垂直于B方向的投影S⊥=
L2,所以Φ=BS⊥=
L2B,选项A错误;
dcfe平面与B垂直,S=
L2,所以Φ=
L2B,选项B正确;
abfe平面与B平行,S⊥=0,Φ=0,选项C正确;
整个三棱柱穿进的磁感线和穿出的磁感线条数相等,抵消为零,所以Φ=0,选项D正确。
故正确选项为B、C、D。
BCD
7.
条形磁铁竖直放置,闭合圆环水平放置,条形磁铁中心线穿过圆环中心,如图所示,若圆环为弹性环,其形状由Ⅰ扩大到Ⅱ,那么圆环内磁通量的变化的情况是( )。
A.磁通量增大
B.磁通量减小
C.磁通量不变
D.条件不足,无法确定
磁感线是闭合曲线,磁铁内部是由S极到N极,而外部是由N极回到S极,而磁通量是穿过某个面的磁感线的净条数,选项B正确。
8.(2015·
中原名校、豫南九校联考)如图所示,三根彼此绝缘的无限长直导线的一部分ab、cd、ef构成一个等边三角形,O为三角形的中心,M、N分别为O关于导线ab、cd的对称点,当三根导线中通以大小相等,方向如图所示的电流时,M点磁感应强度的大小为B1,O点磁感应强度大小为B2,若将导线ab中的电流撤去,而保持另两根导线中的电流不变,则N点磁感应强度的大小为( )
A.B1+B2B.B1-B2
C.
(B1+B2)D.
(3B2-B1)
解析 导体中的电流相同,则每个导体在距离导体相同的点产生的磁场的磁感应强度大小相同,设三个导体在O点产生的磁感应强度大小为B,则ab在M点,cd在N点产生的磁感应强度大小也为B,ab在N点,cd在M点,ef在M、N点产生的磁感应强度大小也相同,设为B′,由安培定则和矢量叠加可知,B1=B+2B′、B2=B,撤去ab中的电流后,N点的磁感应强度为BN=B-B′,解以上三式得BN=
(3B2-B1),D项正确.
答案 D
9(2012全国,18,6分)如图,两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流。
a、o、b在M、N的连线上,o为MN的中点,c、d位于MN的中垂线上,且a、b、c、d到o点的距离均相等。
关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是( )
A.o点处的磁感应强度为零
B.a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同
D.a、c两点处磁感应强度的方向不同
4.C 由安培定则可以判断通电导线产生的磁场的磁感线如图所示,由磁场的叠加原理可知C项正确。
10、铁环上绕有绝缘的通电导线,电流方向如图所示,则铁环中心O处的磁场方向为( )
A.向下
B.向上
C.垂直于纸面向里
D.垂直于纸面向外
铁环左侧上端为N极,右侧上端也为N极,在环中心叠加后,在中心O磁场方向向下。
12.(多选)一根长为0.2m、电流为2A的通电导线,放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,受到磁场力的大小可能是( )
A.0.4N B.0.2N
C.0.1ND.0N
据安培力的定义,当磁感应强度B与通电电流I方向垂直时,磁场力有最大值为Fmax=BIL=0.5×
2×
0.2N=0.2N。
当两者方向平行时,磁场力有最小值为0。
随着二者方向夹角的不同,磁场力大小可能在0.2N与0之间取值。
13.
一段通电导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中,导线上的电流方向由上向下,如图所示。
在导线以其中心点为轴逆时针转动180°
的过程中,导线受到的安培力( )
A.大小不变,方向不变
B.大小由最大减小到零再增至最大,方向时刻改变
C.大小由最大减小到零再增至最大,方向不变
D.大小由最大减小到零再增至最大,方向由垂直纸面向外变为垂直纸面向内
安培力公式F=ILBsinθ,导线转动前,电流方向与磁场方向垂直,θ=90°
;
当导线转过一个小角度θ后,电流方向与磁场方向不再垂直,安培力变小;
当导线转过90°
时,电流方向与磁场方向平行,安培力为零。
根据左手定则判断知,安培力的方向始终垂直纸面向外;
在导线再继续转动90°
过程中,安培力由零变到最大,安培力的方向始终垂直纸面向内,选项D正确。
14.(2012·
天津理综,2,6分)(难度★★)如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件,θ角的相应变化情况是( )
A.棒中的电流变大,θ角变大
B.两悬线等长变短,θ角变小
C.金属棒质量变大,θ角变大
D.磁感应强度变大,θ角变小
解析 对金属棒受力分析如图所示.由三力平衡的特点得tanθ=
,故A正确,C、D错误;
悬线的长度对θ角没有影响,B错误.
答案 A
15.(2014浙江湖州期末,7)如图所示,MN、PQ为放置于水平面上的两根平行导轨,通电导体棒ab垂直放置在导轨上,已知导体棒质量m=1kg,长l=2.0m,通过的电流I=5.0A,方向如图所示。
导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=。
若使导体棒水平向右匀速运动,要求轨道内所加与导体棒ab垂直的匀强磁场的磁感应强度最小,则磁场的方向与轨道平面的夹角是(g=10m/s2)( )
A.30°
B.45°
C.60°
D.90°
18.(2014浙江衢州月考,3)如图所示为一同学自制的测量电流大小和方向的装置。
一匀质细金属棒MN的中点与竖直悬挂的绝缘弹簧相连,处在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场区域abcd中,与MN右端相接的轻指针可指示标尺上的电流读数。
若金属棒长0.3m,ab边长0.2m,匀质细金属棒质量m=20g。
没有电流通过时,MN处于平衡状态,指针指在零位置,如图所示,当通以方向由N指向M的电流时,指针上移1.5cm,并指在1.5A位置;
若通以方向由M指向N的电流,指针向下移2cm,则指针所指的电流大小为( )
A.1.5AB.2.0AC.2.5AD.3.0A
19.(2014浙江理综,20,6分)如图1所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。
垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。
从t=0时刻起,棒上有如图2所示的持续交变电流I,周期为T,最大值为Im,图1中I所示方向为电流正方向。
则金属棒( )
图1 图2
A.一直向右移动
B.速度随时间周期性变化
C.受到的安培力随时间周期性变化
D.受到的安培力在一个周期内做正功
1.ABC 根据题意得出v-t图像如图所示,金属棒一直向右运动,A正确。
速度随时间做周期性变化,B正确。
据F安=BIL及左手定则可判定,F安大小不变,方向做周期性变化,则C项正确。
F安在前半周期做正功,后半周期做负功,则D项错。
21.
如图所示,两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M和N,通有同向等值电流;
沿纸面与直导线M、N等距放置另一根可自由移动的通电导线ab,则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是( )
A.沿纸面逆时针转动
B.沿纸面顺时针转动
C.a端转向纸外,b端转向纸里
D.a端转向纸里,b端转向纸外
根据长直导线周围磁场的分布规律和矢量合成法则,可以判断两电流M、N连线上方处磁场方向水平向右,ab上半段所受安培力垂直于纸面向里,两电流M、N连线下方处磁场方向水平向左,ab下半段所受安培力垂直于纸面向外,所以a端转向纸里,b端转向纸外,选项D正确。
22.如图12所示,两个完全相同且相互绝缘、正交的金属环,可沿轴线OO′自由转动,现通以图示方向电流,沿OO′看去会发现( )
图12
A.A环、B环均不转动
B.A环将逆时针转动,B环也逆时针转动,两环相对不动
C.A环将顺时针转动,B环也顺时针转动,两环相对不动
D.A环将顺时针转动,B环将逆时针转动,两者吸引靠拢
【答案】D
【解析】可与前述例题同理分析,亦可用“求同趋近”的规律来简单判断.由于两环均可以自由转动,电流方向要趋于相同,因此A环顺时针转动,B环逆时针转动,而且尽可能靠近,故选项D正确.
23.如图4所示,用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架,ab、cd边均与ad边成60°
角,ab=bc=cd=L,长度为L的电阻丝电阻为r,框架与一电动势为E,内阻为r的电源相连接,垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场,则框架受到的安培力的合力大小为( )
图4
A.0B.
C.
D.
【答案】C
【解析】总电阻R=
+r=
r总电流I=
=
,梯形框架受到的安培力等效为I通过ad边时受到的安培力,故F=BI·
=BI·
2L=
,所以C选项正确.
24.某专家设计了一种新型电磁船,它不需螺旋桨推进器,航行时平稳而无声,时速可达100英里.这种船的船体上安装一组强大的超导线圈,在两侧船舷装上一对电池,导电的海水在磁场力作用下即会推动船舶前进.如图6所示是超导电磁船的简化原理图,AB和CD是与电池相连的导体,磁场由超导线圈产生.以下说法正确的是( )
图6
A.船体向左运动
B.船体向右运动
C.无法断定船体向哪个方向运动
D.这种新型电磁船会由于良好的动力性能而提高船速
【答案】BD
【解析】导电的海水的电流方向垂直AB方向从CD板流向AB板,海水所受的安培力方向水平向左,故船体上的超导线圈所受的作用力向右,故推动船体向右运动,B、D正确.
25.在倾角θ=30°
的斜面上,固定一金属框架,宽L=0.25m,接入电动势E=12V、内阻不计的电源.在框架上放有一根水平的、质量m=0.2kg的金属棒ab,它与框架的动摩擦因数为μ=
,整个装置放在磁感应强度B=0.8T的垂直框面向上的匀强磁场中(如图9所示).当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时,可使金属棒静止在框架上?
(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,框架与棒的电阻不计,g=10m/s2)
图9
【答案】1.6Ω≤R≤4.8Ω
【解析】金属棒静止在框架上时,摩擦力的方向可能沿框面向上,也可能沿框面向下,须分两种情况考虑.
当滑动变阻器R取值较大时,I较小,安培力F较小,在金属棒的重力分力mgsinθ作用下,棒有沿框架下滑趋势,框架对金属棒的摩擦力沿框面向上(如图甲所示).金属棒刚好不下滑时满足平衡条件
L+μmgcosθ-mgsinθ=0
得R=
Ω=4.8Ω
当滑动变阻器R取值较小时,I较大,安培力F较大,会使金属棒产生沿框面上滑的趋势.因此,框架对金属棒的摩擦力沿框面向下(如图乙所示).金属棒刚好不上滑时满足平衡条件
L-μmgcosθ-mgsinθ=0
甲 乙
=1.6Ω
所以滑动变阻器R的取值范围应为
1.6Ω≤R≤4.8Ω.
26.如图10所示,PQ和EF为水平放置的平行金属导轨,间距为L=1.0m,导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=20g,棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连,物体c的质量M=30g.在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场,磁场方向竖直向上,重力加速度g取10m/s2.若导轨是粗糙的,且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5倍,若要保持物体c静止不动,应该在棒中通入多大的电流?
电流的方向如何?
图10
【答案】1.0A≤I≤2.0A 方向由a到b
【解析】因导轨粗糙,设棒和导轨之间的最大静摩擦力为fm.若BIL>
Mg,则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相同,设此时电流为I1,则有
BI1L-Mg≤fm=0.5mg,
解得I1≤
=2.0A
若BIL<
Mg,则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相反,
设此时电流为I2,则有Mg-BI2L≤fm=0.5mg,
解得I2≥
=1.0A
即ab棒中的电流为
1.0A≤I≤2.0A.
根据左手定则判断,棒中的电流方向为由a到b.
27.(10分)电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示。
1982年澳大利亚制成了能把2.2kg的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10km/s的电磁炮(常规炮弹的速度约为2km/s)。
若轨道宽为2m,长100m,通过的电流为10A,则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度多大?
磁场力的最大功率为多大?
(轨道摩擦不计,不考虑导体棒切割磁感线)
根据动能定理得
BILs=
mv2
解得B=5.5×
104T
速度最大时磁场力的功率最大,则
P=BILv=5.5×
104×
10×
104W=1.1×
1010W。
5.5×
104T 1.1×
1010W
28.(2015·
浙江理综,24,20分)(难度★★★)小明同学设计了一个“电磁天平”,如图1所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡.线圈的水平边长L=0.1m,竖直边长H=0.3m,匝数为N1.线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度B0=1.0T,方向垂直线圈平面向里.线圈中通有可在0~2.0A范围内调节的电流I.挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使天平平衡,测出电流即可测得物体的质量.(重力加速度取g=10m/s2)
图1 图2
(1)为使电磁天平的量程达到0.5kg,线圈的匝数N1至少为多少?
(2)进一步探究电磁感应现象,另选N2=100匝、形状相同的线圈,总电阻R=10Ω,不接外电流,两臂平衡.如图2所示,保持B0不变,在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度B随时间均匀变大,磁场区域宽度d=0.1m.当挂盘中放质量为0.01kg的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率
.
解析
(1)题中“电磁天平”中的线圈受到安培力
F=N1B0IL①
由天平平衡可知:
mg=N1B0IL②
代入数据解得:
N1=25匝③
(2)由电磁感应定律得:
E=N2
=N2
Ld④
由欧姆定律得:
I′=
⑤
线圈受到的安培力F′=N2B0I′L⑥
由天平平衡可得:
m′g=N
B0
·
⑦
代入数据可得
=0.1T/s⑧
答案
(1)25匝
(2)0.1T/s
10.(10分)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,开始时线框处于平衡状态。
令磁场反向,磁感应强度的大小为B,线框达到新的平衡。
在此过程中线框位移的大小Δx= ,方向 。
设线框的质量为m,bc边受到的安培力为F=nIBL。
当电流如图所示时,设弹簧伸长量为x1,平衡时mg-F=kx1,当磁场反向后,设弹簧伸长量为x2,平衡时mg+F=kx2,所以磁场反向后线框的位移大小为Δx=x2-x1=
方向向下。
向下
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 限时 11 安培力 感应 强度