习题课 安培力的综合应用(教师备用)
1.(2019·山东烟台检测)(多选)质量为m的金属细杆置于倾角为θ的光滑导轨上,导轨的宽度为d,若给细杆通以如图A,B,C,D所示的电流时,可能使杆静止在导轨上的是( AC )
解析:A图中根据左手定则金属细杆受沿导轨向上的安培力,则重力、支持力、安培力三力合力可能为0,故A正确.B图中金属细杆只受重力和导轨的支持力,二力不可能平衡,故B错误.C图中金属细杆受重力、竖直向上的安培力和支持力,若重力与安培力满足二力平衡,则不受支持力,故C正确.D图中金属细杆受重力、水平向左的安培力和支持力,三个力不可能达到平衡,故D错误.
2.(2019·内蒙古包头检测)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( B )
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
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
解析:由于弹簧伸长x,则有kx=BIL,即I=,选项B正确;由于弹簧伸长,则安培力方向水平向右,由左手定则可得,导体棒中的电流方向从a流向b,选项A错误;若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度,则原来水平向右的安培力也顺时针转动一小角度,根据力的分解与平衡可得,弹力变小,导致x变小,同理,若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度,x也变小,选项C,D错误.
3.如图所示,一重为G1的圆环置于水平桌面上,在圆环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁,磁铁的中心轴线通过圆环中心,磁铁的上端为N极,下端为S极,磁铁自身的重力为G2.当在圆环中通入顺时针方向(从上往下看)的电流时关于圆环对桌面的压力F和磁铁对轻绳的拉
力F′的大小,下列关系中正确的是( D )
A.F>G1,F′>G2 B.F1,F′>G2
C.F1,F′2 D.F>G1,F′2
解析:由于顺时针方向的环形电流可以等效为一个竖直放置的条形磁铁,由安培定则可知,其N极向下,S极向上,故与磁铁之间的相互作用力为斥力,所以圆环对桌面的压力F将大于圆环的重力G1,磁铁对轻绳的拉力F′将小于磁铁的重力G2,选项D正确.
