安培力习题课教材

习题课　安培力的综合应用(教师备用)
课堂探究 突破要点
类型一　安培力作用下的平衡问题
[例1] (2019·福建厦门检测)如图所示,两平行金属导轨间距L=1 m,导轨与水平面成θ=37°,导轨电阻不计.导轨上端连接有E=6 V,r=1 Ω的电源和滑动变阻器R.长度也为L的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良
=2 Ω,整个装置处在竖直向上磁感应好,金属棒的质量m=0.2 kg,电阻R
强度为B=1.5 T的匀强磁场中,金属棒一直静止在导轨上.(g取 10 m/s2,
sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
审题指导:
(1)当金属棒刚好与导轨间无摩擦力时,接入电路中的滑动变阻器的阻值R多大;
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻为R=5 Ω时金属棒受到的摩擦力.题干关键
获取信息导轨电阻不计
电路的总电阻为电源内阻,金属棒电阻和滑动变阻器接入电阻竖直向上的匀强磁场
金属棒受水平方向的安培力金属棒刚好与导轨间无摩
擦
金属棒所受的重力、安培力和轨道支持力合力为零滑动变阻器接入电路的电
阻R=5 Ω 时由闭合电路欧姆定律求电流,进而求安培力,由平衡关系确定摩擦力方向。

习题课:安培力的应用知识点一安培力与运动的关系1.如图LX4-1所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心,且垂直于线圈平面.当线圈中通入图示的电流后,线圈的运动情况是()图LX4-1A.线圈向左运动B.线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动2.如图LX4-2所示,两个相同的圆形线圈套在光滑绝缘的水平圆柱体上,当两线圈通以方向相同的电流时,线圈的运动情况是()图LX4-2A.都绕圆柱体转动B.都静止C.相互靠近D.彼此远离3.物理老师在课堂上做了一个“旋转的液体”实验,实验装置如图LX4-3所示,装有导电液的玻璃器皿放在上端为S极的蹄形磁铁的磁场中,器皿中心的圆柱形电极与电源负极相连,内壁边缘的圆环形电极与电源正极相连,接通电源后,液体旋转起来.关于这个实验,以下说法中正确的是()图LX4-3A.液体中电流由中心流向边缘;从上往下看,液体逆时针旋转B.液体中电流由中心流向边缘;从上往下看,液体顺时针旋转C.液体中电流由边缘流向中心;从上往下看,液体顺时针旋转D.液体中电流由边缘流向中心;从上往下看,液体逆时针旋转4.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触,并使它组成如图LX4-4所示的电路图.当开关S接通后,将看到的现象是()图LX4-4A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长C.弹簧上下跳动D.弹簧仍静止不动5.(多选)如图LX4-5所示,台秤上放一光滑平板,其左边固定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时台秤读数为F1.现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒,当导体棒中通以方向如图所示的电流时,台秤读数为F2,则以下说法正确的是()图LX4-5A.弹簧长度将变大B.弹簧长度将变小C.F1>F2D.F1<F2知识点二安培力作用下的平衡问题6.如图LX4-6所示,一根长度为L的直导体棒中通以大小为I的电流,静止在水平导轨上,已知垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B,B的方向与竖直方向成θ角.下列说法中正确的是(重力加速度为g)()图LX4-6A.导体棒受到磁场力大小为BIL sin θB.导体棒对轨道的压力大小为mg+BIL sin θC.导体棒受到导轨的摩擦力为μ(mg-BIL sin θ)D.导体棒受到导轨的摩擦力为BIL cos θ7.如图LX4-7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,磁场方向垂直于纸面.当线圈中通有电流I时(方向如图所示),在天平左、右两边分别加上质量为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.重力加速度为g,由此可知()图LX4-7A.磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小为B.磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小为C.磁感应强度方向垂直于纸面向外,大小为D.磁感应强度方向垂直于纸面向外,大小为8.图LX4-8为电磁轨道炮的工作原理图.待发射弹体与金属轨道保持良好接触,并可在两平行轨道之间无摩擦滑动.电流从一条轨道流入,通过弹体流回另一条轨道.轨道电流在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与电流I成正比.弹体在安培力的作用下滑行距离L后离开轨道.离开轨道时的速度大小为v0.为使弹体射出时的速度变为2v0,理论上可采用的方法有()图LX4-8A.只将轨道长度L变为原来的2倍B.只将电流I变为原来的2倍C.只将电流I变为原来的4倍D.只将弹体质量变为原来的2倍9.(多选)如图LX4-9甲所示,两根光滑平行金属导轨水平放置,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,棒上有如图乙所示的持续交变电流I,周期为T,最大值为I m,图甲中I所示方向为电流正方向,则金属棒()图LX4-9A.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10.在同一光滑斜面上放同一导体棒,如图LX4-10所示是两种情况的剖面图.它们所处空间有磁感应强度大小相等的匀强磁场,但方向不同,一次垂直于斜面向上,另一次竖直向上,两次导体棒A分别通有电流I1和I2,都处于静止状态.已知斜面的倾角为θ,求I1∶I2.图LX4-1011.音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.图LX4-11是某音圈电机的原理示意图,它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成,线圈边长为L,匝数为n,磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下,大小为B,区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外,右边始终在磁场内,前、后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从P流向Q,大小为I.(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向;(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v,求安培力的功率.图LX4-1112.如图LX4-12所示,在倾角θ=30°的斜面上固定一平行金属导轨,导轨间距离l=0.25 m,两导轨间接有滑动变阻器R和电动势E=12 V、内阻不计的电池.垂直于导轨放置一根质量m=0.2 kg的金属棒ab,它与导轨间的动摩擦因数μ=.整个装置放在垂直于斜面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.8 T.导轨与金属棒的电阻不计,g取10 m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时,可使金属棒静止在导轨上?图LX4-12习题课:安培力的应用1.A[解析]将环形电流等效成一条形磁铁,由安培定则可知其左端为S极,根据异名磁极相互吸引可知,线圈将向左运动.也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流,根据结论“同向电流相互吸引,异向电流相互排斥”,也可判断出线圈向左运动.2.C[解析]两线圈通以方向相同的电流时,相互吸引,故相互靠近,选项C正确.3.D[解析]液体中电流由边缘流向中心,由左手定则可判断,从上往下看,液体逆时针旋转,选项D正确.4.C[解析]通电后,弹簧中每一圈的电流都是同向的,互相吸引,弹簧缩短,电路就断开了,一断开没电流了,弹簧就又掉下来接通电路……所以弹簧将会上下跳动.5.BC[解析]如图甲所示,导体棒处的磁场方向指向右上方,根据左手定则可知,导体棒受到的安培力方向垂直于磁场方向指向右下方,根据牛顿第三定律,对条形磁铁受力分析,如图乙所示,由于F'有向上的分力,所以台秤示数F1>F2,在水平方向上,由于F'有向左的分力,磁铁压缩弹簧,所以弹簧长度将变小.6.D[解析]由安培定则,导体棒所受的安培力垂直于磁场向上,大小为BIL,由平衡条件得F N+BIL sin θ=mg,f=BIL cos θ,则F'N=F N=mg-BIL sin θ,选项A、B、C错误,选项D正确.7.B[解析]当电流反向(大小不变)时,右边需再加质量为m的砝码方可平衡,可得此时安培力的方向竖直向上,所以磁场方向垂直于纸面向里,由两种情况的受力平衡可得m1g=m2g+m'g+NBIL,m1g=m2g+mg+m'g-NBIL,其中m'为线圈质量,联立解得B=,故B正确.8.B9.ABC[解析]由F=ILB可知,安培力与电流成正比,所以金属棒先向右做匀加速运动,后向右做匀减速运动,再向右做匀加速运动……故选项A、B、C正确;安培力在一个周期内先做正功,后做负功,故选项D错误.10.cos θ∶1[解析]分别对导体棒受力分析,如图所示,第一种情况下,有F1=BI1L=mg sin θ解得I1=第二种情况下,有F2=BI2L=mg tan θ解得I2=所以==cos θ11.(1)nBIL方向水平向右(2)nBILv[解析](1)线圈前、后两边所受安培力的合力为零,线圈所受的安培力即为右边所受的安培力,由安培力公式得F=nBIL由左手定则可判断,安培力方向水平向右(2)安培力的功率为P=Fv=nBILv12.1.6 Ω≤R≤4.8 Ω甲[解析]当滑动变阻器R接入电路的阻值较大时,I较小,安培力F较小,金属棒有沿导轨下滑的趋势,导轨对金属棒的摩擦力沿导轨向上(如图甲所示).金属棒刚好不下滑时,有B l+μmg cos θ-mg sin θ=0解得R max==4.8 Ω乙当滑动变阻器R接入电路的阻值较小时,I较大,安培力F较大,金属棒有沿导轨上滑的趋势,此时导轨对金属棒的摩擦力沿导轨向下(如图乙所示).金属棒刚好不上滑时,有B l-μmg cos θ-mg sin θ=0解得R min==1.6 Ω所以滑动变阻器R接入电路的阻值范围应为1.6 Ω≤R≤4.8 Ω.。

浙江省台州市高中物理第三章磁场3.4 安培力习题课（无答案）新人教版选修3-1编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（浙江省台州市高中物理第三章磁场3.4 安培力习题课（无答案）新人教版选修3-1）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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安培力习题课班级姓名第小组1．如图所示，接通电键S后，用细线悬于O点且可自由转动的通电直导线ab 将（从上向下看)( )A．a端向下,b端向上运动,悬线张力不变B．b端向下，a端向上运动，悬线张力变小C．逆时针转动,悬线张力变小D．顺时针转动,悬线张力变大2．如图5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3．画出下列各图中ab棒所受的安培力方向4．匀强磁场中有一段长为0。

2m的直导线，它与磁场方向垂直，当通过3A的电流时,受到60×10—2N的磁场力，则磁场的磁感强度是___ ___特；当导线长度缩短一半时，磁场的磁感强度是__ ___特；当通入的电流加倍时，磁场的磁感强度是__ ____特．5．一矩形线圈面积S＝10-2m2，它和匀强磁场方向之间的夹角θ1＝30°，穿过线圈的磁通量Ф＝1×103Wb,则磁场的磁感强度B__ ____；若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2＝0°，则Ф＝___ ___．6．如图所示，用均匀粗细的电阻丝折成平面三角形框架abc,三边的长度分别为3L、4L、5L，电阻丝L长度的电阻为r,框架a、c端与一电动势为E、内阻不计的电源相连通，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到的磁场力大小为。

第一章安培力与洛伦兹力习题课:安培力的应用课后篇素养形成必备知识根底练1.固定导线c垂直纸面,可动导线ab通以如图方向的电流,用测力计悬挂在导线c的上方,导线c中通电时,以下判断正确的选项是()A.导线a端转向纸外,同时测力计读数减小B.导线a端转向纸外,同时测力计读数增大C.导线a端转向纸里,同时测力计读数减小D.导线a端转向纸里,同时测力计读数增大c产生的磁场在右边平行纸面斜向左上,在左边平行纸面斜向左下,在ab左右两边各取一电流元,根据左手定那么,左边的电流元所受的安培力方向向外,右边的电流元所受安培力方向向内,知ab导线逆时针方向(从上向下看)转动。

当ab导线转过90°时,两电流为同向电流,相互吸引,测力计的读数变大。

故B正确,A、C、D错误。

2.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来,在其附近放一条形磁铁,磁铁的轴线与圆环在同一个平面内,且通过圆环中心,如下图,当圆环中通以顺时针方向的电流时,从上往下看()A.圆环顺时针转动,靠近磁铁B.圆环顺时针转动,远离磁铁C.圆环逆时针转动,靠近磁铁D.圆环逆时针转动,远离磁铁,N极在内,S极在外,根据同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,可得C项正确。

3.如下图,A为一水平旋转的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向如下图。

当圆盘高速绕中心轴OO'转动时,通电直导线所受磁场力的方向是()A.竖直向上B.竖直向下C.水平向里D.水平向外,形成逆时针方向的电流,由安培定那么得圆盘转动产生的磁场垂直分量的方向竖直向上,再由左手定那么判断得通电直导线所受磁场力方向水平向里。

4.根据磁场对电流会产生作用力的原理,人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮,其原理如下图,把待发炮弹(导体)放置在匀强磁场中的两平行导轨上,给导轨通以大电流,使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运动,并以某一速度发射出去,现要提高电磁炮的发射速度,你认为以下方案在理论上可行的是()A.减小电流I的值B.增大磁感应强度B的值C.减小磁感应强度B的值D.改变磁感应强度B的方向,使之与炮弹前进方向平行,根据动能定理得Fs=mv2,又知F=BIl,故BIls=mv2,其中B为磁感应强度,I为电流,l为平行导轨宽度,s为导轨长度,要增大v,那么需要增大I或B,A、C错误,B正确;假设改变磁感应强度B的方向,使之与炮弹前进方向平行,那么安培力为零,D错误。