5.1 安培力（2）安培力的应用 作业2-2022-2023学年高二下学期物理沪科版（2020）选择性必修第二册.docx

1、11A物理选修第五章磁场作业2第一节 安培力（2）安培力的应用班级_姓名_学号_日期_一、 单项选择题（只有一个选项正确）1. 为了提高航空母舰上飞机在单位时间内起飞的架次，人们正研制一种电磁弹射装置，它的基本原理如图所示，待弹射的飞机挂在导体棒上，导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行导轨上，给导轨通以很大的电流，使飞机和导体棒作为一个载流导体在磁场的作用下，沿导轨作加速运动，从而将飞机以某一速度弹射出去关于这种弹射装置以下说法中正确选项全选的是（）导体棒中的电流方向是NM导体棒中的电流方向是MN可以通过改变磁感应强度的大小来改变飞机弹射出时速度如要提高飞机的弹射速度，可以增大导轨中的电流（A

2、）（B）（C）（D）2. 如图所示为电磁轨道炮的工作原理图。质量为m的待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在宽为d、长L的两平行水平轨道之间无摩擦滑动。电流I从一条轨道流入，通过弹体流回另一条轨道，用这种装置可以把弹体加速到。不计空气阻力，则轨道间匀强磁场的磁感应强度大小是（）（A）（B）（C）（D）3. 如图所示，一通电直导线在竖直向上的匀强磁场中静止于光滑斜面上，电流方向垂直于纸面向外。保持磁场强弱不变，仅把磁场方向按顺时针逐渐旋转，直至转到水平向右，若要通电导线始终保持静止，则应控制导线内的电流（）（A）逐渐增大（B）逐渐减小（C）先增大后减小（D）先减小后增大4. 如图所示，质量为m的通

3、电导体棒ab置于倾角为的导轨上。已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为。当导轨所在空间加如图所示的磁场时，导体棒均静止，则导体棒与导轨间摩擦力可能为零的情况是（）（A）（B）（C）（D）5. 如图甲是磁电式表头的结构示意图，其中线圈是绕在一个与指针、转轴固连的铝框骨架（图中未指出）上，关于图示软铁、螺旋弹簧、铝框和通电效果，下列表述中正确的是（）（A）线圈带动指针转动时，通电电流越大，安培力越大，螺旋弹簧形变也越大（B）与蹄形磁铁相连的软铁叫做极靴，其作用是使得磁极之间产生稳定的匀强磁场（C）铝框的作用是为了利用涡流，起电磁驱动作用，让指针快速指向稳定的平衡位置（D）乙图中电流方向a垂直纸面向外，b

4、垂直纸面向内，线框将逆时针转动。6. 如图，固定在匀强磁场中的线框abc是由一根粗细均匀的导线弯折成的闭合等腰直角三角形，c=90，线框所在平面与磁场方向垂直现将直流电源接在线框的a、b两点间，此时ac受到的安培力大小为F，则（）（A）导线bc与ac受到的安培力相同（B）导线acb受到的安培力大小为F（C）导线ab与acb受到的安培力大小相等（D）整个线框受到的安培力大于2F二、 多项选择题（有两个或以上选项正确）7. 如图所示，在倾角为的斜面上，固定一宽L的平行光滑金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器。一质量m的金属棒与两导轨垂直并接触良好。整个装置处在与斜面垂直的匀强磁场中。当导体棒中

5、电流为I时恰能保持静止，重力加速度为g。则磁感应强度B（）（A）大小为（B）大小为（C）方向垂直斜面向上（D）方向垂直斜面向下8. 如图所示，一根通电的直导线放在倾斜的粗糙导轨上，置于图示方向的匀强磁场中，处于静止状态。现逐渐增大电流，导体棒仍静止，则在增大电流过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是（）（A）一直增大（B）先增大后减小（C）先减小后增大（D）始终为零9. 一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠N极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，图中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的；逐渐增大导电棒中的电流，磁铁一直保持静止。下列说法正确的是（）（A）磁铁对桌面的压力减小（B

6、）磁铁对桌面的压力增大（C）磁铁受到的摩擦力减小（D）磁铁受到的摩擦力方向向右三、 填空题10. 如图所示，为一种磁电式仪表的原理图，可用它来测定电流的大小。无电流时，指针指在左边。当有电流时指针偏向右边，则电流从_接线柱进入。四、 简答题11. 如图所示，电源电动势，内阻，电阻，CD、EF为竖直平面内两条平行导轨，处在与导轨平面垂直的水平匀强磁场中，其电阻忽略不计。ab为金属棒，质量为，在导轨间的长度为，接在导轨间的电阻为，ab可在光滑导轨上垂直于导轨滑动且与导轨接触良好，取。（1）当S断开，ab保持静止时，求匀强磁场的磁感应强度大小；（2）若磁感应强度大小取第（1）问中的值，求S接通瞬间，

7、金属棒的加速度大小及方向。12. 如图所示，平行金属导轨水平固定。两导轨间距为L=0.5m，左端接电源，其电动势E=3V，内阻为，在导轨右侧放置根质量为m=0.1kg的金属棒，金属棒电阻为，其他电阻不计，整个装置处在匀强磁场中。磁场磁感应强度大小为B=0.4T、方向与水平方向成斜向下，此时金属棒恰好处于平衡状态。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触。已知，重力加速度。求：（1）金属棒与金属导轨间的动摩擦因数为多少？（2）从开始，突然将磁场方向调整为水平向左，同时对金属棒施加一个水平向右大小为F=1.8N的恒定拉力作用，（其余条件不变）则在末时，拉力F的瞬时功率为多

8、少？13. 如图所示，两个光滑的平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度、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、内阻的直流电源，现把一个导体棒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，金属导轨电阻不计，g取10m/s2，已知，。（1）求导体棒的质量m；（2）现将磁场方向改为竖直向上，为使导体棒仍然保持静止，则磁感应强度应为多大。选修作业3参考答案：1B【详解】飞机受到的安培力向前，所以根据左手定则可知电流由M指向N，且飞机的弹射速度由加速度和位移决定，加速度大小

9、由安培力决定，所以只要提高安培力即可提高弹射速度，故选B2D【详解】通电弹体在磁场中受安培力的作用而加速，由功能关系得解得3D【详解】当磁场竖直向上时，由左手定则可判断安培力方向，对小球受力分析，小球受竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力，和水平向右的安培力，如图所示由图可知，磁场方向按顺时针逐渐旋转，直至转到水平向右，则安培力方向也顺时针旋转，直至转到竖直向上，由几何关系可知，安培力先减小后增大，由于安培力为则导线内的电流先减小后增大。4B【详解】A由左手定则可知，导体棒受水平向左的安培力，此时和的方向都平行导轨向下，导轨棒相对导轨有平行导轨向下的运动趋势，则导轨与导体棒一定有摩擦力，故A

10、错误；B由左手定则可知，导体棒受水平竖直向上的安培力，若在竖直方向上。此时导体棒相对导轨没有相对运动趋势，导体棒与导轨间摩擦力为0，故B正确；C由左手定则可知，导体棒受水平竖直向下的安培力，此时和的方向都平行导轨向下，导轨棒相对导轨有平行导轨向下的运动趋势，导体棒与导轨间的压力为则导轨与导体棒一定有摩擦力，故C错误；D由左手定则可知，导体棒受水平向左的安培力，此时和的方向都平行导轨向下，导轨棒相对导轨有平行导轨向下的运动趋势，则导轨与导体棒一定有摩擦力，故D错误。故选B。5A【详解】A当线圈通电后，安培力矩使其转动，导致螺旋弹簧产生阻力，当转动停止时，阻力矩与安培力矩正好平衡，所以通电电流越大

11、，安培力越大，螺旋弹簧形变也越大。故A正确；B与蹄形磁铁相连的软铁叫做极靴，其作用是使得极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置它的平面都跟磁感线平行，安培力总与磁感应强度的方向垂直，故B错误；C由于铝框转动时会产生感应电流，所以铝框要受安培力，安培力阻碍铝框的转动使其快速停止转动，即发生电磁阻尼，故C错误；D乙图中电流方向a垂直纸面向外，b垂直纸面向内，根据左手定则判断线圈将顺时针转动，故D错误。6D【详解】A根据左手定则可知，导线bc与ac受到的安培力大小相同，方向不同，故A错误；BCD设ac段电阻为R，则bc段电阻也为R，ab段电阻为，根据可知，若设流过ac电流为I，则流过a

12、b的电流为，设ac=bc=L，则ab=，则ac、bc受到的安培力为ab受到的安培力为则导线acb受到的安培力大小为则整个线框受到的安培力大小为故BC错误，D正确。7AC【详解】由题意对金属棒受力分析可得、且故磁感应强度为由左手定则可得，磁感应强度方向垂直斜面向上。8AC【详解】根据左手定则可知，导体棒所受安培力方向沿斜面向上，导体棒处于静止状态，所受外力的合力为0。当时，随电流的增大，导体棒有沿斜面向上运动的趋势，摩擦力方向沿斜面向下，且增大电流，安培力增大，摩擦力增大。当时，导体棒开始有沿斜面向下运动的趋势，摩擦力方向沿斜面向上，且增大电流，安培力增大，摩擦力先减小，当安培力大小等于重力沿斜

13、面向下的分力时，摩擦力减为0，之后随安培力的进一步增大，导体棒有沿斜面向上运动的趋势，摩擦力方向沿斜面向下，此时增大电流，安培力增大，摩擦力增大，即摩擦力先减小，后增大。9BD【详解】AB以导线为研究对象，由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向右上方，根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的力方向斜向左下方，安培力的竖直分力增大，所以磁铁对桌面的压力增大，故A错误，B正确；CD由题意及上述分析可得，安培力的水平向左的分力等于摩擦力，逐渐增大导电棒中的电流，安培力增大，摩擦力增大，且摩擦力方向向右，故C错误，D正确。10a【详解】1当有电流时指针偏向右边，根据左手定则，可判断线框内电流方向如图所示，

14、则电流从a接线柱进入11（1）；（2），方向竖直向下【详解】（1）S断开时，由闭合回路欧姆定律可得，通过导体棒的电流为对导体棒，由平衡条件可得解得（2）S接通时，根据题意可得，外电路的总电阻为由闭合回路欧姆定律可得，通过电源的电流，通过金属棒的电流金属棒所受安培力大小为由牛顿第二定律得，金属棒的加速度大小为方向竖直向下。12（1）0.5；（2）【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律知电路中电流导体棒的安培力应用左手定则可知安培力与竖直方向夹角，根据力的平衡条件可得对金属棒平衡有代入数据解得（2）调整后金属棒受到的安培力竖直向下，滑动摩擦力根据牛顿第二定律可得根据速度时间关系可得拉力的功率13（1）0.04kg；（2）0.75T【详解】（1）根据闭合电路的欧姆定律有代入数据得根据安培力大小公式得根据左手定则可知安培力方向沿斜面向上，对导体棒受力分析如图根据平衡条件得解得（2）磁场方向改为竖直向上时，安培力的方向变为水平向右，受力分析如图由平衡条件得由安培力大小公式得解得