1、2013届高三物理总复习精品课时作业第32讲 磁感应强度 安培力1如图所示，一带负电的金属环绕轴OO以角速度匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是( )AN极竖直向上BN极竖直向下CN极沿轴线向左 DN极沿轴线向右【解析】负电荷的运动方向是电流的反方向，根据右手螺旋定则，在环形电流内部的磁场方向是水平向左，小磁针N极的指向是磁场的方向，所以N极应该沿轴线向左【答案】C2如图甲所示，a是长直密绕通电螺线管，应用DIS的磁传感器b沿a的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过通电螺线管a.图乙中能正确反映磁传感器b感应到的磁感应强度B随x变化规律的是()乙【解析】由于通电螺线管内部磁场为匀强磁场，
2、在磁传感器b沿a的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过通电螺线管a的过程中其感应到的磁场是先增大，后不变，再减小【答案】D3如图所示，两根平行放置的长直导线a和b中通有大小相同、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1；当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为()AF2 BF1F2CF1F2 D2F1F2【解析】根据安培定则和左手定则，可以判定a受b中电流形成的磁场的作用力是F1，方向向左同理，b受a中电流形成的磁场的作用力大小也是F1，方向向右新加入的磁场无论什么方向，a、b受到的这个磁场的作用力F总是大小相等、方向相反的如果F与F1方向相同
3、，则两导线受到的力大小都是FF1.若F与F1的方向相反，则a、b受到的力的大小都是|FF1|.因此当再加上磁场时，若a受到的磁场力大小是F2，则b受到的磁场力大小也是F2，所以选项A正确 【答案】A4如图所示，A为螺线管，B为铁芯，C为套在铁芯B上的绝缘磁环现将A、B、C放置在天平的左盘上，当A中通有电流I时，C悬停在A的上方，天平保持平衡当调节滑动变阻器，使A中的电流增大时，绝缘磁环C将向上运动在绝缘磁环C上升到最高点的过程中，若不考虑摩擦及空气阻力的影响，下列说法中正确的是( )A天平仍然保持平衡B天平左盘先下降后上升C天平左盘先上升后下降D当绝缘磁环的速度最大时，加速度也最大【解析】结合
4、安培力考查了超重与失重，在绝缘磁环C上升到最高点的过程中，先加速上升，然后减速上升，所以先超重，后失重，即选项B正确【答案】B5如图所示，一段导线 abcd 位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()A方向沿纸面向上，大小为 (1)ILBB方向沿纸面向上，大小为 (1)ILBC方向沿纸面向下，大小为 (1)ILBD方向沿纸面向下，大小为 (1)ILB【解析】该导线可以用a和d之间的直导线长为(1)L来等效代替，根据FBIl，可知大
5、小为(1)BIL，方向根据左手定则，A正确【答案】A甲6如图甲所示，两平行导轨与水平面成角倾斜放置，电源、电阻、金属细杆及导轨组成闭合回路，细杆与导轨间的摩擦不计整个装置分别处在图乙所示的匀强磁场中，其中可能使金属细杆处于静止状态的是( )乙【解析】通电导线受到重力、支持力和安培力如果这三个力的合力可以等于零，则受力平衡B选项中当重力与安培力大小相等、支持力为零时可平衡【答案】B甲7如图甲所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为.现从t0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流与时间成正比，即Ikt，其中k为恒量若
6、金属棒与导轨始终垂直，则图乙中表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是() 乙【解析】当FfBILBLktmg时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为： FfBLkt；当棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为：Ffmg，故选项C正确【答案】C8如图所示，质量为m的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止，此时细线与竖直方向的夹角为.则下列说法正确的是( )A回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为mgtan B回形针静止时受到的细线的拉力大小为mgcos C现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了D现
7、用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流消失了【解析】回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小和方向都不确定，拉力大小也不能确定，故A、B两项错误；对回形针加热，回形针磁性消失是因为分子电流排列无序了，所以选项C正确，D错误【答案】C9图示为一测定磁感应强度B的实验装置，天平右端挂一矩形线圈，其匝数为5，底边cd长20 cm，线圈放在待测匀强磁场中设磁场方向垂直于纸面向里，当线圈中通入图示方向的电流I100 mA时，天平平衡；如果电流方向相反，则要在天平左盘加质量m8.0 g的砝码才能平衡则磁感应强度B的量值为( )A. 0.2 TB. 0.4 TC.
8、 0.8 TD. 1.2 T【解析】磁场方向垂直于纸面向里时线圈受到的安培力为：F1NBIL，方向向上，设左端砝码的重量为G1，线框的重量为G0，根据力的平衡有：G0NBILG1；当电流反向时线框受的安培力向下，由力的平衡可得：G0NBILG1Gm，两式相减可解得B0.4 T.【答案】B10粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边，ab恰好处在水平位置，如图所示已知ab的质量m10 g，长度L50 cm，沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B0.4 T.(1)要使两根弹簧能处在自然状态，既不被拉长，也不被压缩，ab中应沿什么方向、通过多大的电流？(2)如导线中有方向从a到b、大
9、小为0.2 A的电流通过时，两根弹簧均被拉长了x1 mm，求该弹簧的劲度系数(3)当由b到a方向通过0.2 A的电流时两根弹簧被拉长多少？(取g9.8 m/s2)【解析】(1)只有ab受到的磁场力方向竖直向上且大小等于ab的重力时，两根弹簧才能处于自然状态根据左手定则，ab中的电流应由a到b，电流的大小由mgBIL解得：I A0.49 A.(2)导线中通过由a到b的电流时，受到竖直向上的磁场力作用，被拉长的两根弹簧对ab有竖直向上的拉力，同时ab受竖直向下的重力，平衡时平衡方程为：BIL2kxmg可得弹簧的劲度系数k N/m69 N/m.(3)当电流方向由b向a时，ab所受磁场力竖直向下，这时
10、的平衡方程为：2kxmgBIL由此式可求出两根弹簧被拉伸的长度为：x m0.001 m.【答案】(1)由a到b0.49 A (2)69 N/m (3)0.001 m甲11如图甲所示，电源的电动势E2 V，内阻r0.5 ，两竖直导轨间的距离L0.2 m，竖直导轨的电阻可以忽略不计金属棒的质量m0.1 kg，电阻R0.5 ，它与导轨间的动摩擦因数0.4，在纸外一侧垂直靠在两导轨上为使金属棒不下滑，施一与纸面成30夹角与金属棒垂直且斜向纸里的磁场，则磁感应强度的大小应满足什么条件？(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g10 m/s2)乙【解析】对金属棒进行受力分析，设磁感应强度为B1时，金属棒恰好不下
11、滑，此时它的受力情况如图乙所示，有：Fcos 30FNFsin 30fmgfFNFB1IL丙I解得：B13.0 T设磁感应强度为B2时，金属棒恰好不上滑，此时它的受力情况如图丙所示同理有：B2ILsin 30B2ILcos 30mg解得：B216.3 T故磁感应强度B的大小应满足：30 TB16.3 T.【答案】3.0 TB16.3 T12如图所示，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的夹角37，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B0.50 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 的直流电源现把一根质量m0.040
12、 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)通过导体棒的电流大小(2)导体棒受到的安培力大小(3)导体棒受到的摩擦力大小【解析】(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：I1.5 A.(2)导体棒受到的安培力：F安BIL0.30 N.(3)导体棒所受重力沿斜面向下的分力为：F1mgsin 370.24 N由于F1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f作用，根据共点力平衡条件知：mgsin 37fF安解得：f0.06 N.【答案】(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N