参考答案
一、1.C 2.C 3.BC 4.D?
5.ABD 可先由安培定则判定磁场方向,再由左手定则判定通电导线的受力方向.?
6.A 利用推论分析法和特殊值分析法即可判定.?
7.A?
8.A 变换研究对象,根据磁感线分布及左手定则,先分析通电长直导线受力情况,再由牛顿第三定律分析磁铁和桌面之间的作用.?
二、9.水平向右,水平向左?
10.Gcosα/BL 11.55,1.1×107?
12.IL2(2B1+B2).根据题意画出其俯视图如右图所示,以OO′为转轴,则M=M1+M2=F1L+F2L=2B1IL2+B2IL2.?
三、13.(1) (2)?
14.(1)电流方向由下而上 (2)把液体看成由许多横切液片组成,因通电而受到安培力作用,液体匀速流动时驱动力跟液体两端的压力差相等,即F=Δp·S,Δp=F/S=IbB/ab=IB/a.
15..设S闭合后安培力作用于金属棒的时间为Δt,金属棒以水平速度v飞出轨道,Δt s内通过金属棒的电流平均值为I,则Q=I·Δt,由动量定理得F·Δt=BILΔt=BLQ=mv,根据平抛运动规律知v=,从而可得Q=.?
磁场对电流的作用?
(时间60分钟,赋分100分)?
训练指要?
通过训练使考生知道什么是安培力,能熟练地运用左手定则判断安培力的方向,理解安培力的计算公式,明白其物理意义,并能熟练地运用安培力公式进行有关的分析和计算.掌握安培力矩的计算.第11题、第14题为创新题,将本训练点知识与高科技领域联系在一起,不仅将理论和实际联系在一起,还可以激发我们学习的热情和提高我们解决实际问题的能力.
一、选择题(每小题5分,共40分)?
1. 关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向,正确的说法是
A.跟电流方向垂直,跟磁场方向平行?
B.跟磁场方向垂直,跟电流方向平行?
C.既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直?
D.既不跟磁场方向垂直,又不跟电流方向垂直
2.如图1—34—1所示,直导线处于足够大的匀强磁场中,与磁感线成θ=30°角,导线中通过的电流为I,为了增大导线所受的磁场力,可采取下列四种办法,其中不正确的是?
图1—34—1
A.增大电流I?
B.增加直导线的长度?
C.使导线在纸面内顺时针转30°?
D.使导线在纸面内逆时针转60°
3.通电矩形线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流方向如图1—34—2所示,ab边与MN平行,关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述正确的是?
图1—34—2
A.线框有两条边所受的安培力方向相同?
B.线框有两条边所受的安培力大小相同?
C.线框所受的安培力的合力朝左?
D.cd边所受安培力对ab边的力矩不为零
4.如图1—34—3所示,线圈abcd边长分别为L1、L2,通过的电流为I,当线圈绕OO′轴转过θ角时?
图1—34—3
A.通过线圈的磁通量是BL1L2cosθ?
B.ab边受安培力大小为BIL1cosθ?
C.ad边受的安培力大小为BIL2cosθ?
D.线圈受的磁力矩为BIL1L2cosθ?
5.如图1—34—4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垂直纸面向外运动,可以?
图1—34—4
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接在交流电源的另一端
6.两条直导线互相垂直,如图1—34—5所示,但相隔一个小距离,其中AB是固定的,另一条CD能自由转动,当直流电流按图所示方向通入两条导线时,CD导线将?
图1—34—5
A.逆时针方向转动,同时靠近导线AB?
B.顺时针方向转动,同时靠近导线AB?
C.逆时针方向转动,同时离开导线AB?
D.顺时针方向转动,同时离开导线AB
7.(2000年上海高考试题)如图1—34—6所示,两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、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?
图1—34—6
A.F2 B.F1-F2?
C.F1+F2 D.2F1-F2
8.如图1—34—7所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向外的电流,则?
图1—34—7
A.磁铁对桌面压力减小,不受桌面的摩擦力作用?
B.磁铁对桌面的压力减小,受到桌面的摩擦力作用?
C.磁铁对桌面的压力增大,不受桌面的摩擦力作用?
D.磁铁对桌面的压力增大,受到桌面的摩擦力作用
二、填空题(每小题6分,共24分)?
9.如图1—34—8所示,在水平放置的平行导轨上,有一导体棒ab可在导轨上无摩擦滑动,闭合开关S,ab棒将_______运动;要维持ab棒不动,则加于ab棒上的外力方向应为_______.?
图1—34—8 图1—34—9
10.长为L,重为G的均匀金属棒一端用细线悬挂,一端搁在桌面上与桌面夹角为α,现垂直细线和棒所在平面加一个磁感应强度为B的匀强磁场,当棒通入如图1—34—9所示方向的电流时,细线中正好无拉力.则电流的大小为_______ A.
11.电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图1—34—10所示,1982年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(常规炮弹速度大小约为2 km/s),若轨道宽2 m,长为100 m,通过的电流为10 A,则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为_______ T,磁场力的最大功率P=_______ W(轨道摩擦不计).
图1—34—10
12.通电长导线中电流I0的方向如图1—34—11所示,边长为2L的正方形载流线圈abcd中的电流强度为I,方向由a→b→c→d.线圈的ab边、cd边以及过ad、bc边中点的轴线 OO′都与长导线平行.当线圈处于图示位置时,ab边与直导线间距离aa1等于2L,且aa1与ad垂直,已知长导线中电流磁场在ab处磁感应强度为B1,在cd处磁感应强度为B2,则载流线圈处于此位置时受到的磁力矩的大小为_______.?
图1—34—11
三、计算题(共36分)?
13.(12分)如图1—34—12所示,在倾角为30°的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L,质量为m的通电直导体棒,棒内电流大小为I,方向垂直纸面向外.以水平向右为x轴正方向,竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系.?
图1—34—12
(1)若加一方向垂直斜面向上的匀强磁场,使导体棒在斜面上保持静止,求磁场的磁感应强度多大??
(2)若加一方向垂直水平面向上的匀强磁场使导体棒在斜面上静止,该磁场的磁感应强度多大.?
14.(12分)在原子反应堆中抽动液态金属时,由于不允许转动机械部分和液态金属接触,常使用一种电磁泵.如图1—34—13所示是这种电磁泵的结构示意图,图中A是导管的一段,垂直于匀强磁场放置,导管内充满液态金属.当电流I垂直于导管和磁场方向穿过液态金属时,液态金属即被驱动,并保持匀速运动.若导管内截面宽为a,高为b,磁场区域中的液体通过的电流为I,磁感应强度为B.求:?
图1—34—13
(1)电流I的方向;?
(2)驱动力对液体造成的压强差.?
15.(12分)如图1—34—14所示,水平放置的光滑平行金属导轨,相距为L,导轨所在平面距地面高度为h,导轨左端与电源相连,右端放有质量为m的静止的金属棒,竖直向上的匀强磁场的磁感应强度为B,当电键闭合后,金属棒无转动地做平抛运动,落地点的水平距离为s,求电路接通的瞬间,通过金属棒的电量为多少?
图1—34—14