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磁场与安培力练习题

2024-06-03 来源:飒榕旅游知识分享网
 磁场与安培力练习题 一、选择题

1、用比值法定义物理量是物理学中一种重要的思想方法,下列物理量的表达式不属于用比值法定义的是

A.加速度 B.功率

C.电阻 D.磁感应强度

2、有两根长直导线a、b互相平行放置,如图所示为垂直于导线的截面图.在如图所示的平面内,O点为两根导线连线的中点,M、N为两导线连线的中垂线上两点,与O点的距离相等,aM与MN夹角为θ。若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I,单根导线中的电流在M处产生的磁感应强度为B0,则关于线段MN上各点的磁感应强度,下列说法中正确的是 A.M点和N点的磁感应强度方向一定相反 B.M点和N点的磁感应强度大小均为2B0cosθ C.M点和N点的磁感应强度大小均为2B0sinθ D.在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零

3、两根通电的长直导线平行放置,电流分别为I1和I2,电流的方向如右图所示,在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点,其中a、b在导线横截面连线的延长线上,c、d在导线横截面连线的垂直平分线上.则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是 A.a点 B.b点 C.c点 D.d点

4、下图中对通电导线在磁场中所受安培力的方向判断正确的是:

5、如图所示,在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c,各导线中的电流大小相同.其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外,b导线电流方向垂直纸面向里,每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用.则关于每根导线所受安培力的合力,以下说法正确的是 A.导线a所受合力方向水平向右 B.导线c所受合力方向水平向右 C.导线c所受合力方向水平向左 D.导线b所受合力为零

6、如图所示,三根长为L的直线电流在空间构成等边三角形,电流的方向垂直纸面和向里。电流大小均为I,其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小分别为B0 ,导线C位于水平面处于静止状态,则导线C受到的静摩擦力是

A. B0IL水平向左 B. B0IL水平向右

C. B0IL水平向左 D. B0IL水平向右

7、如下图所示,匀强磁场中放着通入相同电流的几段导线(均在纸面内),AB间距离都相等,则受力的情况是:

A.图(a)受力最小,方向向上 B.图(b)受力最小,方向向右 C.图c)受力最小 ,方向向上 D.各图受力一样

8、如图所示.AC是一个用长为L的导线弯成的、以O为圆心的四

分之一圆弧,将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中.当在该导线中通以由C到A,大小为I的恒定电流时,该导线受到的磁场力的大小和方向是

A.BIL,平行于OC向左 B. 垂直AC的连线指向左下方

C.,平行于OC向右 D.,垂直AC的连线指向左下方

9、如图所示,条形磁铁放在光滑斜面上,用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡,A为水平放置的直导线的截面.当导线中无电流时,磁铁对斜面的压力为FN1;当导线中有垂直纸面向外的电流时,磁铁对斜面的压力为FN2.则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是

A.FN1FN2,弹簧的伸长量增大 D.FN1>FN2,弹簧的伸长量减小

10、如图所示,长为L的通电直导体棒放在光滑水平绝缘轨道上,劲度系数为k的水平轻弹簧一端固定,另一端拴在棒的中点,且与棒垂直,整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,弹簧伸长x,棒处于静止状态.则

A.导体棒中的电流方向从b流向a B.导体棒中的电流大小为kx/BL C.若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度,x变大 D.若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度,x变大

11、如图所示,一个半径为R的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交,环上各点的磁感应强度B大小相等,方向均与环面轴线方向成θ角(环面轴线为竖直方向)。若导线环上载有如图所示的恒定电流I,则下列说法正确的是 A.导电圆环有收缩的趋势 B.导电圆环所受安培力方向竖直向上

C.导电圆环所受安培力的大小为2BIR D.导电圆环所受安培力的大小为2πBIRsinθ

12、把一根不计重力的通电的硬直导线ab放在磁场中,导线所在区域的磁感线呈弧形,如图所示。导线可以在空中自由移动和转动,导线中的电流方向由a向b,关于导线的受力和运动情况下述说法正确的是

A.硬直导线先转动,后边转动边下移

B.硬直导线只能转动,不会向下移动

C.硬直导线各段所受安培力的方向都与导线垂直

D.在图示位置,a端受力垂直纸面向内,b端受力垂直纸面向外

13、两个相同的圆形线圈,通以方向相同但大小不同的电流I1和I2,如图所示。先将两个线圈固定在光滑绝缘杆上,问释放后它们的运动情况是 A.相互排斥,加速度大小相等 B.相互排斥,电流大的加速度大 C.相互吸引,加速度大小相等 D.相互吸引,电流大的加速度大

14、(浙江省台州市2012届高三期末质量评估试题)如图所示,质量m=0.1kg的AB杆放在倾角θ=30°的光滑轨道上,轨道间距l=0.2m,电流I=0.5A。当加上垂直于杆AB的某一方向的匀强磁场后,杆AB处于静止状态,则所加磁场的磁感应强度不可能为 A.3T B.6T C.9T D.12T

15、如图所示,MN、PQ为水平放置的平行导轨,通电导体棒ab垂直放置在导轨上,已知导体棒质量m=1 kg,长l=2.0 m,通过的电流I=5.0 A,方向如图所示,导体棒与导轨间的动摩擦因数

使导体棒水平向右匀速运动,要

求轨道内所加与导体棒ab垂直的匀强磁场最小,则磁场的方向与轨道平面的夹角是(取g=10 m/s)

A.30° B.45° C.60° D.90°

16、位于同一水平面上的两条平行导电导轨,放置在斜向左上方、与水平面成60°角、足够大的匀强磁场中,右图是这一装置的侧视图.一根通有恒定电流的金属棒正在导轨上向右做匀速运动,在匀强磁场沿顺时针方向缓慢转过30°角的过程中,金属棒始终保持匀速运动。则此过程中磁感应强度B的大小变化可能是

A.始终变大 B.始终变小 C.先变大后变小 D.先变小后变大

17、质量为m的金属导体棒置于倾角为的导轨上,棒与导轨间的动摩擦因数为当导体棒通以垂直纸面向里

的电流时,恰能在导轨上静止.如图所示的四个图中,标出了四种可能的匀强磁场方向,其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是

18、一定质量的导体棒放在光滑的倾斜导轨上,如图().若给导体棒通电,并在此区域加上强度一定的匀强磁场,图()中,有可能使导体棒保持静止状态的有

19、如图所示,质量为m=0.6kg,长为l=lm的通电直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′,并处于磁感应强度为B的匀强磁场中。当导线中通以沿x正方向的恒定电流I=1A,导线从最低点由静止释放摆到最大摆角θ=37°。则磁感应强度方向和大小可能为

A.B方向沿y轴正向,B=6T B.B方向沿y轴正向,B=10T C.B方向沿z轴负向,B=4.5T D.B方向沿z轴负向,B=2T

20、如图所示,当线框从直线电流的左边的a位置经过b位置运动到右边c位置的过程中,关于线框中的磁通量的变化情况正确的说法是 A.一直增加 B.先增加再减小

C.先增加再减小再增加 D.先增加再减小再增加再减小

21、据报道,最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮,其原理如图所示.炮弹

(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间,并与轨道壁密接.开始时炮弹在导轨的一端,通以电流后炮弹会被磁力加速,最后从位于导轨另一端的出口高速射出.设导轨之间的距离d=0.10 m,导轨长L=5.0 m,炮弹质量m=0.30 kg.导轨上的电流I的方向如图中箭头所示.可以认为,炮弹在轨道内运动时,它所在处磁

3

场的磁感应强度始终为B=2.0 T,方向垂直于纸面向里.若炮弹出口速度为v=2.0×10 m/s,求通过导轨的电流I.(忽略摩擦力与重力的影响)

22、水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为 θ且指向右斜上方,如图所示.问: (1)当ab棒静止时,ab棒受到的支持力和摩擦力各为多少?

(2)若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,B的大小至少为多少?此时B的方向如何?

23、如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.4m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.5T、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E=4.5V、内阻r=0.5Ω的直流电源,另一端接有电阻R=5.0Ω。现把一个质量为m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,与金属导轨接触的两点间的导体棒的电阻R0=5.0Ω,金属导

200

轨电阻不计,g取10m/s。已知sin37=0.6,cos37=0.8,求: (1)导体棒受到的安培力大小; (2)导体棒受到的摩擦力。

0

参考答案

一、选择题1、A 2、AB 3、A、B 4、 A 5、BD 6、B 7、D 8、B 9、C 10、B 11、ABD 12、AC 13、C 14、A 15、 C 16、 A D 17、A、C、D. 18、答案:ABC 19、D 20、D 21、6×10 A

[解析] 导轨通有电流I时,炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F=BId 设炮弹的加速度的大小为a,则有F=ma

5

炮弹在两导轨间做匀加速运动,有v=2aL 联立解得I=22、解析:(1)由平衡条件得F摩-Fsin θ=0①

2

=6×10 A.

5

FN+Fcos θ-mg=0② F=BIL=BL③

解①②③式得FN=mg-;F摩=sin θ.

(2)要使ab棒受的支持力为零,其静摩擦力必然为零,满足上述条件的最小安培力应与ab棒的重力大小相等、

方向相反,所以有F=mg,即Bmin方向应水平向右.

L=mg.解得最小磁感应强度Bmin=,由左手定则判断出这种情况B的

答案:(1)mg- sin θ

(2) 方向水平向右

23、解:(1)R外=R/2=2.5Ω I=E/(R外+r)=1.5A Iab=I/2=0.75A F安=B IabL=0.15N (2)对ab进行受力分析

mginθ=0.24N>0.15N 则Ff= mginθ-F安=0.09N 摩擦力的方向沿斜面向上

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