1、自我小测 1 下列说法中正确的是()A磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力 F 与该导线的长度 L、通过的电流 I 乘积的比值即 B FILB通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C磁感应强度 B FIL只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与 F、I、L 以及通电导线在磁场中的方向无关D通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向2 如图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，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流 I，方向如图时，在天平左右两边加上质量各为 m1
2、、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，由此可知()A磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m1m2)g/NIlB磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为 mg/2NIlC磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m1m2)g/NIlD磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为 mg/2NIl3 如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是()A都绕圆柱转动B以不等的加速度相向运动C以相等的加速度相向运动D以相等的加速度相背运动4 在一根长为 0.2 m 的直导线中通入 2
3、A 的电流，将导线放在磁感应强度为 0.5 T 的匀强磁场中，则导线受到的安培力的大小可能是()A0.4 N B0.2 N C0.1 N D05 如图所示，一金属直杆 MN 两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN 与线圈轴线均处于竖直平面内，为使 MN 垂直于纸面向外运动，可以()A将 a、c 端接在电源正极，b、d 端接在电源负极B将 b、d 端接在电源正极，a、c 端接在电源负极C将 a、d 端接在电源正极，b、c 端接在电源负极D将 a、c 端接在交流电源的一端，b、d 端接在交流电源的另一端6 如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线。当导线中通以由外向
4、内的电流时磁铁仍然保持静止，则()A磁铁受到向左的摩擦力，磁铁对桌面的压力减小B磁铁受到向右的摩擦力，且对桌面的压力减小C磁铁受到向左的摩擦力，且对桌面的压力增大D磁铁不受摩擦力，对桌面的压力不变7 在等边三角形的三个顶点 a、b、c 处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示。过 c 点的导线所受安培力的方向()A与 ab 边平行，竖直向上B与 ab 边平行，竖直向下C与 ab 边垂直，指向左边D与 ab 边垂直，指向右边8 如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线 MN，电流 I 方向从 M 到N，绳子的拉力均为 F。为使 F0，可能达到要求的
5、方法是()A加水平向右的磁场B加水平向左的磁场C加垂直纸面向里的磁场D加垂直纸面向外的磁场9 磁场对放入其中的长为 l、电流为 I、方向与磁场垂直的通电导线有力的作用，可以用磁感应强度 B 描述磁场力 F 的性质，磁感应强度的大小 B_。在物理学中，用类似方法描述物质基本性质的物理量还有_等。10 如图所示，MN、PQ 为水平放置的金属导轨。直导线 ab 与导轨垂直放置，导轨间距 L10 cm，其电阻为 0.4，导轨所在区域处在匀强磁场中，磁场方向竖直向下，磁感应强度 B0.2 T。电池电动势 E1.5 V，内电阻 r0.18，电阻 R1.6，开关 S 接通后直导线 ab 仍静止不动。求直导线
6、 ab 所受的摩擦力的大小和方向。11 如图所示，水平桌面上放置的 U 形金属导轨，串接有电源。现将两根质量相等的裸导线 L1 和 L2 放在导轨上，方向与导轨垂直，导轨所在的平面有一个方向向上的匀强磁场。当合上开关后，两根导线便向右运动，并先后脱离导轨右端掉到水平地面上，测得它们落地位置与导轨右端的水平距离分别为 s1 和 s2，求合上开关后：(1)安培力对导线 L1 和 L2 所做的功之比 W1W2 为多少？(2)通过导线 L1 和 L2 的电荷量之比 q1q2 为多少？12 下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块(即实验用弹丸)。滑块可沿导
7、轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为 BkI，比例常量 k2.5106 T/A。已知两导轨内侧间距 l1.5 cm，滑块的质量 m30 g，滑块沿导轨滑行 5 m 后获得的发射速度 v3.0 km/s(此过程视为匀加速运动)。(1)求发射过程中电源提供的电流强度；(2)若电源输出的能量有 4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大；(3)若此滑块射出后随即以速度 v 沿
8、水平方向击中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度为 s。设砂箱质量为 M，滑块质量为 m，不计砂箱与水平面之间的摩擦，求滑块对砂箱平均冲击力的表达式。参考答案 1 答案：C2 解析：由于当电流反向时，右边需再加砝码，可判定电流反向后，安培力方向向上，因此题图示电流方向时安培力方向向下，此时：m1gm2gmgNBIl，m为线框的质量，电流反向后：m1g(m2m)gmgNBIl。由以上两式可得：mg2NBIl，即 B mg2NIl，再由左手定则可判定磁感应强度的方向为垂直纸面向里。答案：B3 解析：同向环形电流间相互吸引，虽两电流大小不等，但据牛顿第三定律知两线圈间的相互作用力必大小相等。答案：C
9、4 解析：因为最大的安培力 FmBIL0.2 N，最小的安培力 F20，故 0FA0.2 N。答案：BCD5 解析：将 a 接正极 b 接负极，电流方向为 MN，c 接正极 d 接负极，由右手螺旋定则可知，线圈上端为 N 极。由左手定则判定 MN 向外运动，A 正确。b 接正极 a 接负极时电流方向为 NM，d 接正极 c 接负极，由右手螺旋定则可知线圈下端为 N 极，由左手定则可判定 MN 向外运动，B 正确。a 接正极电流方向为 MN，d 接正极可知线圈下端为 N 极，由左手定则可判定 MN 向里运动，C 错误。D 也是正确的。答案：ABD6 解析：此题若从电流产生的磁场入手分析，通电直导
10、线的磁场可以用安培定则判断，但处于磁场中的不是小磁针而是大条形磁铁，其受力如何很难判定，可能会误认为 D 选项正确。若将思维方式变换一下，先判定条形磁铁在通电导线处的磁场方向；再用左手定则判断通电导线在条形磁铁的磁场中受到的安培力，如题图所示为斜向左下方；然后根据牛顿第三定律，磁铁受到通电导线的作用力应斜向右上方。因磁铁受力平衡，所以支持力减小，即对桌面的压力减小，同时受到向左的摩擦力。故 A 选项正确。答案：A7 解析：根据右手定则判断出 c 处合磁场方向与 ab 连线平行，方向向下。由左手定则可知安培力方向向左。故 A、B、D 错，C 正确。答案：C8 解析：不加磁场时，拉力与重力平衡，加
11、上磁场后，拉力为零，说明磁场力与重力平衡，磁场力方向竖直向上，由左手定则知，所加磁场方向垂直纸面向里，C 正确。答案：C9 答案：FIl 电场强度10 解析：导线处于平衡状态，受力分析如图所示。当开关闭合时，电阻 R 与导线 ab 并联：R 并 RRabRRab 1.60.41.60.4 0.32。ab 两端的电压为：UIR 并ER并rR 并1.50.320.180.32 V0.96 V。通过 ab 的电流为 Iab URab0.960.4 A2.4 A。导线 ab 所受的安培力 F 为：FBIabL0.22.40.1 N0.048 N。由平衡条件可得：F 摩F0.048 N。所以导线所受的摩
12、擦力大小为 0.048 N，方向水平向左。答案：0.048 N，水平向左。11 解析：(1)闭合开关后，两导线在安培力的作用下离开导轨，然后做平抛运动。安培力对导线所做的功，等于导线做平抛运动的初动能。由于两导线做平抛运动的飞行时间相同，所以，平抛运动的初速度与其水平射程成正比，故：W1W212mv2112mv22v21v22s21s22。(2)设安培力作用的时间为 t，则由动量定理有：BILtmv，而 Itq，代入得：BLqmv，所以 q1q2v1v2s1s2。答案：(1)s21s22(2)s1s212 解析：(1)由匀加速运动公式有 av22s9105 m/s2，由安培力公式和牛顿第二定律
13、，有 FIBlkI2l，kI2lma，因此Imakl 8.5105 A。(2)滑块获得的动能是电源输出能量的 4%，即 Pt4%12mv2，发射过程中电源供电时间 tva13102 s。所需电源输出功率为P12mv2t4%1.0109 W。由功率 PIU，解得输出电压UPI1.2103 V。(3)分别对砂箱和滑块用动能定理，有f sM12Mv2，f sm12mv212mv2.由牛顿定律 f f 和相对运动 smsMs，动量守恒 mv(mM)v，联立求得 f sMmM12mv2.故平均冲击力 f Mm2(mM)v2s。答案：(1)8.5105 A(2)1.0109 W，1.2103 V(3)Mm2(mM)v2s
