1、.安培力作用下导体的运动图 3551两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图355 所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是 ( )A都绕圆柱体转动B彼此相向运动，且具有大小相等的加速度C彼此相向运动，电流大的加速度大D彼此背向运动，电流大的加速度大答案 B安培力作用下导体的平衡图 3562如图 356 所示，用两根轻细金属丝将质量为 m、长为 l 的金属棒 ab 悬挂在 c、d 两处，置于匀强磁场内当棒中通以从 a 到 b 的电流 I 后，两悬线偏离竖直方向 角而处于平衡状态为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( )A. tan
2、 ，竖直向上 B. tan ，竖直向下mgIl mgIlC. sin ，平行悬线向下 D. sin ，平行悬线向上mgIl mgIl答案 D解析 要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形可知，安培力的最小值为.Fminmgsin ，即 IlBminmgsin ，得 Bmin sin ，方向应平行于悬线向上故选 D.mgIl安培力和牛顿第二定律的结合图 3573澳大利亚国立大学制成了能把 2.2 g 的弹体(包括金属杆 EF 的质量)加速到 10 km/s 的电磁炮(常规炮弹的速度约为 2 km/s)如图 357 所示
3、，若轨道宽为 2 m，长为 100 m，通过的电流为 10 A，试求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度 (轨道摩擦不计 )答案 55 T解析 由运动学公式求出加速度 a，由牛顿第二定律和安培力公式联立求出 B.根据 2axv v 得炮弹的加速度大小为 a m/s2510 5 m/s2. 2t 20v2t2x 1010322100根据牛顿第二定律 Fma 得炮弹所受的安培力 Fma 2.2103 5105 N1.110 3 N，而 FBIL，所以 B T55 T.FIL 1.1103102(时间：60 分钟)题组一 安培力作用下导体的运动图 3581把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好
4、跟杯里的水银面相接触，并使它组成如图 388 所示的电路图当开关 S 接通后，将看到的现象是( )A弹簧向上收缩B弹簧被拉长C弹簧上下跳动.D弹簧仍静止不动答案 C解析 因为通电后，线圈中每一圈之间的电流是同向的，互相吸引，线圈就缩短，电路就断开了，一断开没电流了，线圈就又掉下来接通电路如此通断通断，就上下跳动图 3592通有电流的导线 L1、L 2 处在同一平面( 纸面)内，L 1 是固定的，L 2 可绕垂直纸面的固定转轴 O 转动(O 为 L2 的中心)，各自的电流方向如图 359 所示下列哪种情况将会发生( )A因 L2 不受磁场力的作用，故 L2 不动B因 L2 上、下两部分所受的磁场
5、力平衡，故 L2 不动CL 2 绕轴 O 按顺时针方向转动DL 2 绕轴 O 按逆时针方向转动答案 D解析 由右手螺旋定则可知导线 L1的上方的磁场的方向为垂直纸面向外，且离导线 L1的距离越远的地方，磁场越弱，导线 L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于 O点的下方磁场较强，则安培力较大，因此 L2绕轴 O 按逆时针方向转动，D 选项对3.图 3510(2013贵州五校联考)一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图 3510 所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由 a 到 b 的电流，则导线 ab 受磁场力方向后的运动情况为( )A从上向下看顺时针转动并靠近螺线
6、管B从上向下看顺时针转动并远离螺线管C从上向下看逆时针转动并远离螺线管.D从上向下看逆时针转动并靠近螺线管答案 D解析 本题考查安培定则以及左手定则，意在考查学生对安培定则以及左手定则的应用的理解，先由安培定则判断通电螺线管的南北两极，找出导线左右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图(a)所示可以判断导线受磁场力后从上向下看按逆时针方向转动，再分析此时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线受磁场力的方向，如图(b)所示，导线还要靠近螺线管，所以 D 正确，A、B、C 错误图(a) 图(b)图 35114一个可以自由运动的线圈 L1 和一个固定的线圈 L2 互
7、相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图 3511 所示的电流时，从左向右看，则线圈 L1 将( )A不动 B顺时针转动C逆时针转动 D向纸面内平动答案 B解析 法一 利用结论法环形电流 L1、L 2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得L1的转动方向应是：从左向右看线圈 L1顺时针转动法二 等效分析法把线圈 L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流 I2的中心，通电后，小磁针的 N 极应指向该点环形电流 I2的磁场方向，由安培定则知 I2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而 L1等效成小磁针后转动前，N 极应指向纸里，因此应由向纸里转为向上，所以从左向
8、右.看，线圈 L1顺时针转动法三 直线电流元法把线圈 L1沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，据安培定则可知各电流元所在处磁场方向向上，据左手定则可得，上部电流元所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸里，因此从左向右看线圈L1顺时针转动故正确答案为 B.题组二 通电导线在磁场中的平衡图 35125如图 3512 所示条形磁铁放在水平面上，在它的上方偏右处有一根固定的垂直纸面的直导线，当直导线中通以图示方向的电流时，磁铁仍保持静止下列结论正确的是( )A磁铁对水平面的压力减小B磁铁对水平面的压力增大C磁铁对水平面施加向左的静摩擦力 D
9、磁铁所受的合外力增加答案 BC图 35136质量为 m 的通电细杆 ab 置于倾角为 的导轨上，导轨的宽度为 d，杆 ab 与导轨间的动摩擦因数为 .有电流时， ab 恰好在导轨上静止，如图 3513 所示图中的四个侧视图中，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中杆 ab 与导轨之间的摩擦力可能为零的图是( )答案 AB解析 选项 A 中，通电细杆可能受重力、安培力、导轨的弹力作用处于静止状态，如图所示，所以杆与导轨间的摩擦力可能为零当安培力变大或变小时，细杆有上滑或下滑的趋势，于是有静摩擦力产生.选项 B 中，通电细杆可能受重力、安培力作用处于静止状态，如图所示，所以杆与导轨间的摩擦力可能为零当
10、安培力减小时，细杆受到导轨的弹力和沿导轨向上的静摩擦力，也可能处于静止状态选项 C 和 D 中，通电细杆受重力、安培力、导轨弹力作用具有下滑趋势，故一定受到沿导轨向上的静摩擦力，如图所示，所以杆与导轨间的摩擦力一定不为零图 35147如图 3514 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 ，如果仅改变下列某一个条件， 角的相应变化情况是 ( )A棒中的电流变大， 角变大B两悬线等长变短， 角变小C .金属棒质量变大， 角变大D磁感应强度变大， 角变小答案 A.图 35158如图 3515 所示，
11、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)答案 0.1 N 1 T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
12、向下因而有 2F210 2 10 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 FNILT1 T.0.1100.10.1图 35169如图 3516 所示，在倾角为 37的光滑斜面上有一根长为 0.4 m，质量为 6102 kg 的通电直导线，电流 I1 A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加 0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设 t0，B0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g 取 10 m/s2)答案 5 s解析 导线恰要离开斜面时受力情况如图.由平衡条件，得：F
13、mg/tan 30. 而 FBIl.B0.4t代入数据解即得：t5 s.图 351710如图 3517 所示，两平行金属导轨间的距离 L0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角 37 ，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度 B0.5 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场金属导轨的一端接有电动势 E4.5 V、内阻 r0.50 的直流电源现把一个质量 m0.040 kg 的导体棒 ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻 R02.5 ，金属导轨电阻不计，g取 10 m/s2.已知 sin 370.60，cos 370.80，求：(1
14、)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力大小答案 (1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N解析 (1)根据闭合电路欧姆定律 I 1.5 A.ER0 r(2)导体棒受到的安培力F 安 BIL0.30 N.(3)导体棒受力如图，将重力正交分解F1mgsin 37 0.24 N，F1F 安 ，根据平衡条件，mg sin 37F fF 安 ，.解得 Ff0.06 N.图 351811如图 3518 所示，水平放置的两导轨 P、Q 间的距离 L0.5 m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度 B2 T，垂直于导轨放置的 ab 棒的质量 m1 k
15、g，系在 ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量 G3 N 的物块相连已知 ab 棒与导轨间的动摩擦因数0.2，电源的电动势 E10 V、内阻 r0.1 ，导轨的电阻及 ab 棒的电阻均不计要想ab 棒处于静止状态，R 应在哪个范围内取值？(g 取 10 m/s2)答案 见解析解析 依据物体的平衡条件可得，ab 棒恰不右滑时：GmgBI 1L0ab 棒恰不左滑时：Gmg BI 2L0依据闭合电路欧姆定律可得：EI 1(R1r ) EI 2(R2r )由以上各式代入数据可解得：R 19.9 ，R 21.9 所以 R 的取值范围为：19 R 9.9 .题组三 安培力与牛顿运动定律的综合应用图 3519
16、12如图 3519 所示，在同一水平面的两导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为 0.2 T，一根质量为 0.6 kg，有效长度为 2 m 的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为 5 A 时，金属棒做匀速直线运动；当金属棒中的电流突然增大为 8 A 时，求金属棒能获得的加速度的大小答案 2 m/s 2.解析 当金属棒中的电流为 5 A 时，金属棒做匀速运动，有 I1BLf当金属棒中的电流为 8 A 时，金属棒能获得的加速度为 a，则I2BLfma联立解得 a 2 m/s 2BLI2 I1m图 352013据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图 3520 所示
17、炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出设两导轨之间的距离 L0.10 m，导轨长 x5.0 m，炮弹质量 m 0.30 kg.导轨上的电流 I 的方向如图中箭头所示可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B2.0 T ，方向垂直于纸面向里若炮弹出口速度为 v2.010 3 m/s，求通过导轨的电流 I.忽略摩擦力与重力的影响答案 610 4 A解析 在导轨通有电流 I 时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为FIbL设炮弹的加速度的大小为 a，则有Fma炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而 v22ax联立代入题给数据得：I0.610 5 A故通过导轨的电流 I610 4A.
