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- 2021-05-31 发布
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课时作业(二十六) [第26讲 磁场的描述 磁场对电流的作用]
1.2012·深圳模拟如图K26-1所示,通电导线MN在纸面内从a位置绕其一端M转至b位置时,通电导线所受安培力的大小变化情况是( )
图K26-1
A.变小 B.不变
C.变大 D.不能确定
2.如图K26-2所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈.在线圈中心处挂上一个小磁针,小磁针与线圈在同一平面内,则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时( )
图K26-2
A.小磁针N极向里转
B.小磁针N极向外转
C.小磁针在纸面内向左摆动
D.小磁针在纸面内向右摆动
3.2012·福州八中质检在赤道上某处有一支避雷针.当带有负电的乌云经过避雷针上方时,避雷针开始放电形成瞬间电流,则地磁场对避雷针的作用力的方向为( )
A.正东 B.正西
C.正南 D.正北
4.2012·扬州中学质检一段长0.2 m,通过2.5 A电流的直导线,关于它在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况,正确的是( )
A.如果B=2 T,F一定是1 N
B.如果F=0,B也一定为零
C.如果B=4 T,F有可能是1 N
D.如果F有最大值时,通电导线一定与磁场方向平行
5. 2012·广州模拟(双选)如图K26-3所示,将一个光滑斜面置于匀强磁场中.通电直导体棒置于斜面上.电流方向垂直纸面向里.以下四个图中,有可能使导体棒在斜面上保持静止的是( )
A B C D
图K26-3
6.2012·温州八校联考(双选)如图K23-4所示,金属棒ab质量为m,用两根相同轻弹簧吊放在垂直纸面向里的匀强磁场中.弹簧的劲度系数为k.金属棒ab中通有稳恒电流,并处于平衡状态,此时弹簧的弹力恰好为零.若电流大小不变而方向相反,则( )
图K26-4
A.每根弹簧弹力的大小为mg
B.每根弹簧弹力的大小为2mg
C.弹簧形变量为
D.弹簧形变量为
7.2012·黄冈期末(双选)如图K26-5所示,在光滑水平面上用轻质弹簧将挡板和条形磁铁连接起来,此时磁铁对水平面的压力为N1,现在磁铁左上方位置固定一导体棒,当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后,磁铁对水平面的压力为N2,则以下说法正确的是( )
图K26-5
A.弹簧长度将变长 B.弹簧长度将变短
C.N1>N2 D.N1<N2
8.2012·衡水中学调研如图K26-6所示,平行于纸面水平向右的匀强磁场,磁感应强度B1=1 T.位于纸面内的细直导线,长L=1 m,通有I=1 A的恒定电流.当导线与B1成60°夹角时,发现其受到的安培力为零,则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2不可能是( )
图K26-6
A. T B. T C.1 T D. T
9.电磁炮的基本原理如图K26-6所示,把待发射的炮弹(导体)放置在匀强磁场中的两条平行导轨(导轨与水平方向成α角)上,磁场方向和导轨平面垂直.若给导轨通入很大的电流I,使炮弹作为一个载流导体在磁场的作用下沿导轨做加速运动,以某一速度发射出去.已知匀强磁场的磁感应强度为B,两条导轨间的距离为L,磁场中导轨的长度为s,炮弹的质量为m,炮弹和导轨间摩擦力不计.试问:在导轨与水平方向夹角一定时,要想提高炮弹发射时的速度v0,从设计角度看可以怎么办?
图K26-7
10.2012·海淀期末如图K26-8甲所示,在水平地面上固定一对与水平面倾角为α的光滑平行导电轨道,轨道间的距离为l,两轨道底端的连线与轨道垂直,顶端接有电源.将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上,且与两轨道垂直.已知轨道和导体棒的电阻及电源的内阻均不能忽略,通过导体棒的恒定电流大小为I,方向由a到b,图乙为图甲沿a→b方向观察的平面图.若重力加速度为g,在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场,使导体棒在轨道上保持静止.
(1)请在图乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图;
(2)求出磁场对导体棒的安培力的大小;
(3)如果改变导轨所在空间的磁场方向,试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场的磁感应强度B的最小值及此时的方向.
图K26-8
课时作业(二十六)
1.B [解析] 转动过程中导线一直与磁场方向垂直,安培力的大小不变,只是方向发生了变化,B正确.
2.A [解析] 根据安培定则,线圈中电流产生的磁场磁感线方向垂直于纸面由外向里,而N极受力方向和磁感线方向相同,故A正确.
3.B [解析] 避雷针上产生的瞬间电流方向竖直向上,地磁场的方向从南指向北,根据左手定则,地磁场对避雷针的作用力的方向为正西,答案为B.
4.C [解析] 当通电直导线与磁场方向垂直时,安培力最大,为Fmax=BIl,当通电直导线与磁场方向平行时,安培力最小,为Fmin=0,其他情况下0<F<BIl,据此可知,只有选项C正确.
5.AB [解析] 根据左手定则可判断各图中安培力的方向,各图中导体棒受力分析如图所示,所以合力可能为零的是A、B,选项A、B正确.
A B C D
6.AC [解析] 电流方向改变前,对金属棒,由平衡条件得,金属棒受到的安培力竖直向上,且F1=mg;电流方向改变后,棒受到的安培力竖直向下,且F2=mg,对棒由平衡条件得,每根弹簧弹力的大小等于mg,形变量为,A、C正确,B、D错误.
7.BC [解析] 画出导体棒所在处的磁感线,用左手定则可判断出条形磁铁对导体棒的安培力斜向右下,由牛顿第三定律可知,导体棒对条形磁铁的安培力斜向左上,根据磁铁在水平方向上的平衡条件可知,弹簧对磁铁施加的弹力水平向右,弹簧被压缩,所以弹簧长度将变短,再根据竖直方向上的平衡条件可知,水平面对磁铁的支持力变小,N1>N2,选项B、C正确.
8.A [解析] 当导线与B1成60°夹角时,发现其受到的安培力为零,说明该区域同时存在的另一匀强磁场,并且B2与B1合成后沿导线方向,根据矢量合成的三角形定则,可知B2≥B1sin60°= T,所以B2不可能的值为T,选项A错误,选项B、C、D正确.
9.增大B、I、L、s都可以提高炮弹的发射速度
[解析] 当通入电流I时,炮弹受到的磁场力F=BIL
发射过程中磁场力做功WB=Fs
发射过程中重力做功WG=-mgssinα
由动能定理得:WB+WG=mv
联立解得v0=
从上式可以看出,当炮弹质量和导轨倾角α一定时,从理论上讲,增大B、I、L、s都可以提高炮弹的发射速度.
10.(1)如图所示 (2)mgtanα (3)略
[解析] 受力分析如图所示.由平衡条件,磁场对导体棒的安培力F=mgtanα.
当安培力方向平行轨道斜向上时,安培力最小,磁感应强度最小.由平衡条件,最小安培力Fmin=mgsinα,即BminIL=mgsinα,则最小的磁感应强度Bmin=,由左手定则,则磁感应强度方向垂直导轨向上.