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课后限时作业(三十四)
(时间：30分钟 满分：60分)
一、选择题(每小题5分，共25分)
1．用互相垂直的坐标轴分别表示通电直导线在匀强磁场中受力时，I、B、F三者的方向关系，如图所示，不正确的是 ( )
【解析】由左手定则可判定B、C、D均正确，A中F方向应向下.
【答案】A
2．图中的D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里.在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是（ ）
A.向上 B.向下
C.向左 D.向右
【答案】A
3．通电导体细棒放在倾斜的金属导轨上，接成如右图所示的闭合电路,细棒恰好在导轨上静止.下图中的四个侧视图中已标出了细棒所处的匀强磁场的方向，其中细棒与导轨之间摩擦力可能为零的图是 （ ）
【解析】如果细棒与导轨间没有摩擦力，则细棒处于平衡状态，对选项中四图进行受力分析.可知，只有C图可能处于平衡状态.
【答案】C
4．一段通电直导线，长度为l，电流为I，放在同一个匀强磁场中，导线和磁场的相对位置如图所示的四种情况，通电导线所受到的安培力的大小情况将是（ ）
A.（c)和（d)的情况下，导线所受到的安培力都大于（a)的情况
B.（b)的情况下，导线不受力
C.（b)、(c)的情况下，导线都不受力
D.（a)、(b)、(d)的情况下，导线所受安培力大小都相等
【解析】（b）的情况下，由于I与B同向，通电导线没受到安培力作用.（a)、(c)、（d)三种情况下，F、I与B三者大小不变且方向总是相互垂直的，所以F的大小相同.
【答案】B
5．如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、磁感应强度B=1 T的匀强磁场中，CO间距为10 cm.当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开，则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为 ( )
A.电流方向C→O
B.电流方向O→C
C.电流大小为1 A
D.电流大小为0.5 A
【解析】若闸刀开关能跳开，则必须受到方向向左的安培力的作用，磁场方向垂直纸面向里，则电流方向O→C.安培力大小F=BIL=0.2 N,则I= A=2 A,只有B正确.
【答案】B
二、非选择题(共35分)
6．6分）将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示.已知磁感应强度为1 T，试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向.
【解析】由左手定则和安培力的计算公式得：
（1）因导线与磁感线平行，所以安培力为零；
（2）由左手定则知：安培力方向垂直导线水平向右，
大小F=BIL=1×0.1×0.2 N=0.02 N；
（3）磁场方向与电流方向仍是垂直的，由左手定则知：安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，
大小F=BIL=0.02 N.
【答案】(1)0 (2)0.02 N,方向垂直导线水平向右
（3）0.02 N，方向在纸面内垂直导线斜向上
7．（14分）如图所示，有一电阻不计，质量为m的金属棒ab可在两条轨道上滑动，轨道宽为L，轨道平面与水平面间夹角为θ，置于垂直轨道平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.金属棒与轨道间的最大静摩擦力为重力的k倍，回路中电源电动势为E，内阻不计，轨道电阻也不计.问：滑动变阻器调节在什么阻值范围内，金属棒恰能静止在轨道上？
【解析】金属棒静止在斜面上，相对运动的趋势不确定，当滑动变阻器的阻值小时，电路中电流大，金属棒有沿斜面向上的运动趋势，反之有向下的运动趋势.假设金属棒刚要向下滑时，静摩擦力达最大值.选金属棒ab为研究对象，进行受力分析，沿轨道方向列平衡方程如下：BI1L=mgsinθ-kmg，I1=,R1=，
若金属棒刚要向上滑时，同理可得：
BI2L=mgsinθ+kmg，
I2=,
R2=，
所以金属棒的电阻应满足：≤R≤.
【答案】≤R≤
8．（15分）如图所示，电源电动势E=2.4 V,内阻r=0.4 Ω,电阻R2=0.2 Ω,CD、EF为竖直平面内的两条平行导轨，处在水平方向的匀强磁场中，其电阻忽略不计.又知ab为金属棒，m=5 g,L=25 cm,电阻R1=0.2 Ω,且可在光滑轨道上自由滑动，滑动时保持水平，求：
（1）S断开、ab保持静止时B的大小.
（2）S接通瞬间金属棒的加速度(g取10 m/s2).
【解析】S断开时，ab与电源构成闭合回路，由闭合电路的欧姆定律得
I= =4 A.
ab棒静止，由平衡条件得F安=mg,
其中安培力F安=BIL，所以磁感应强度的大小
B=mg/IL= T=5×10-2 T.
(2)S接通瞬间，ab棒与R2并联分流，其并联电阻
R并= = Ω=0.1 Ω,
故电路中的总电流I总= = A=4.8 A.
由R1=R2=0.2 Ω可知，此时流过R1的电流
I′=I总=×4.8 A=2.4 A,
所以，此时ab棒所受安培力
F安′=BI′L=5×10-2×2.4×0.25 N=3×10-2N.
由牛顿第二定律得mg-F安′=ma,
所以，此时加速度
a= =m/s2=4 m/s2.
【答案】(1)5×10-2 T (2)4 m/s2
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