新課標(biāo)粵教版3-1選修三34安培力的應(yīng)用1(參考版)
2024-11-23 20:20本頁(yè)面
【正文】 vmax，可求 Pmax＝ 107 W． 【答案】 55； 107 11．如圖 11— 1— 21所示，水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌，相距為 L，導(dǎo)軌所在 平面距地面高度為 h，導(dǎo)軌左端與電源相連，右端放有質(zhì)量為 m的靜止的金屬棒，豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，當(dāng)電鍵閉合后，金屬棒無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)地做平拋運(yùn)動(dòng)，落地點(diǎn)的水平距離為 s， 求：電路接通的瞬間，通過(guò)金屬棒的電量為多少 ? 圖 11— 1— 21 【解析】 設(shè)金屬棒經(jīng)時(shí)間 t落地，且水平速度為 v，通過(guò)的電流為 I，則根據(jù)平拋的特點(diǎn)：v＝ hgsts 2?，又由動(dòng)量定理得 F即 mg＝ F＝ BIL 可得 B＝ ILmg ． 【答 案】 ILmg 7．如圖 11— 1— 17所示，用粗細(xì)均勻的電阻絲折成平面三角形框架，三邊的長(zhǎng)度分別為 3L、4L 和 5L，電阻絲 L 長(zhǎng)度的電阻為 r．框架與一電動(dòng)勢(shì)為 E、內(nèi)阻為 r 的電源相連通，垂直于框架平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．則框架受到的磁場(chǎng)力大小為 ______，方向是______． 圖 11— 1— 17 【解析】 總電阻 R＝ rrRRRRacabcacabc 1247???? ，總電流 I＝ RE ＝ rE4712 ，三角形框架的安培力 等效為 I通過(guò) ac時(shí)受的安培力： F＝ rBLEacBI 4760? ． 【答案】 60BLE／ 47r；在框架平面內(nèi)垂直于 ac向上 8．一勁度系數(shù)為 k的輕質(zhì)彈簧，下端掛有一匝數(shù)為 n 的 矩形線框 abcd． bc 邊長(zhǎng)為 l．線框的下半部處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B，方向與線框平面垂直．在圖 11— 1— 18中，垂直于紙面向里，線框中通以電流 I，方向如圖所示．開(kāi)始時(shí)線框處于平衡狀態(tài)，令磁場(chǎng)反向，磁感強(qiáng)度的大小仍為 B，線框達(dá)到新的平衡．在此過(guò)程中線框位移的大小 Δx______，方向 ______． 圖 11— 1— 18 【解析】 設(shè)線圈的質(zhì)量為 m，當(dāng)通以圖示電流時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為 x1，線框處于平衡狀態(tài)，所以 kx1＝ mg－ nBIl．當(dāng)電流反向時(shí)，線框達(dá)到新的平衡，彈簧的伸長(zhǎng)量為 x2，由平衡條件可知 kx2＝ mg＋ nBIl． 所以 k（ x2－ x1）＝ kΔx＝ 2nBIl 所以 Δx＝ knBIl2 電流反向后，彈簧的伸長(zhǎng)是 x2＞ x1，位移的方向應(yīng)向下． 【答案】 kBIl?2 ；位移的方向向下 【能力突破】 9．如圖 11— 1— 19 所示， PQ和 MN為水平、平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距 1 m，導(dǎo)體棒 ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為 m＝ kg，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)滑輪與物體相連，物體的質(zhì)量 M＝ kg，棒與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ＝ ，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＝ 2 T，方向豎直向下，為了使物體勻速上升，應(yīng)在棒中通入多大的電流 ?方 向如何 ?（ g＝ 10 m/s2） 圖 11— 1— 19 【解析】 導(dǎo)體 ab受力如下圖所示，由平衡條件： FN＝ mg……①； ILB－ Ff－ Mg＝ 0……②；又 Ff＝ μFN……③，聯(lián)①②③得 I＝ 2 A，由左手定則知電流由ａ→ b． 【答案】 2 A； a→ b 10．電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)的動(dòng)能殺傷武器，具有速度快、命中率高、發(fā)射成本低、減少污染等優(yōu)點(diǎn)，是 21 世紀(jì)的一種理想兵器，它的主要原理如圖 11— 1— 20所示． 1982年澳大利亞國(guó)立大學(xué)制成了能把 g的彈體加速到 10 km/s的電磁炮（常 規(guī)炮彈約為 2 km/s），若軌道寬為 2 m，長(zhǎng)為 100 m，通過(guò)的電流為 10 A，則軌道間所加的勻強(qiáng)磁場(chǎng) B＝ ______ T，磁場(chǎng)力的最大功率 P＝ _______W．（軌道摩擦不計(jì)） 圖 11— 1— 20 【解析】 據(jù)安培力 F＝ BIL 得 B＝ ILF ， 又因 F＝ ma＝ m svvt 2202? 故 B＝ sILvvmILF t2 )(202 ?? 代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得 B＝ 55 T． 又 Pmax＝ Fａ、 b均通以大小為 I的同向平行電流時(shí)， a恰能在斜面上保持靜止．則 b的電流在 a處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的大小為 ___________．
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