2017-2018學(xué)年度高中物理 第三章 磁場 第2節(jié) 磁場對通電導(dǎo)線的作用—安培力課時(shí)訓(xùn)練【含解析】教科版選修3-1

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1、 第2節(jié)　磁場對通電導(dǎo)線的作用——安培力 【測控導(dǎo)航】 知識(shí)點(diǎn) 題號 1.安培力的大小和方向 1(易),2(易),4(易),5(易) 2.磁場中導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng) 3(易),6(易),7(中) 3.綜合應(yīng)用 8(中),9(中),10(中),11(難) 1.(2017江蘇鹽城高二期末)如圖所示,一根通電直導(dǎo)線置于水平向右的勻強(qiáng)磁場中,電流方向垂直于紙面向里,該導(dǎo)線所受安培力大小為F.將導(dǎo)線長度減小為原來的一半時(shí),導(dǎo)線受到的安培力為(　B　) A.F4 B.F2 C.F D.2F 解析:由公式F=ILB可

2、知,其他不變,只將導(dǎo)線長度減小為原來的一半時(shí),所受安培力為原來的一半,選項(xiàng)B正確. 2.(2017南充高二期末)某同學(xué)畫的表示磁場B、電流I和安培力F的相互關(guān)系如圖所示,其中正確的是(　D　) 解析:根據(jù)左手定則可知,A圖中安培力方向應(yīng)該向下,B圖中安培力方向應(yīng)該垂直于磁場斜向上,C圖中磁場方向和電流方向在同一直線上,不受安培力作用,D圖中安培力方向斜向左下方垂直于電流方向,故選項(xiàng)A,B,C錯(cuò)誤,D正確. 3.如圖是“探究影響通電導(dǎo)體在磁場中受力因素”的實(shí)驗(yàn)示意圖.三塊相同蹄形磁鐵并列放置在水平桌面上,導(dǎo)體棒用圖中1,2,3,4輕而柔軟的細(xì)導(dǎo)線懸掛起來,它們之中的任意兩根與導(dǎo)體棒和電

3、源構(gòu)成回路.認(rèn)為導(dǎo)體棒所在位置附近為勻強(qiáng)磁場,最初導(dǎo)線1,4接在直流電源上,電源沒有在圖中畫出.關(guān)于接通電源時(shí)可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,下列敘述正確的是(　C　) A.僅拿掉中間的磁鐵,導(dǎo)體棒擺動(dòng)幅度不變 B.改變電流方向同時(shí)改變磁場方向,導(dǎo)體棒擺動(dòng)方向?qū)?huì)改變 C.僅改變電流方向或僅改變磁場方向,導(dǎo)體棒擺動(dòng)方向一定改變 D.增大電流的同時(shí)并改變接入導(dǎo)體棒上的細(xì)導(dǎo)線,接通電源時(shí),導(dǎo)體棒擺動(dòng)幅度一定增大 解析:僅拿掉中間的磁鐵,導(dǎo)體棒在磁場中的有效長度減小,所受安培力減小,擺動(dòng)幅度減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;改變電流方向同時(shí)改變磁場方向,導(dǎo)體棒所受安培力方向不變,僅改變其中一個(gè)方向時(shí),安培力方向改

4、變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;增大電流的同時(shí),減小導(dǎo)體棒在磁場中的有效長度,所受安培力可能減小,擺動(dòng)幅度可能減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 4.(2017蕪湖高二檢測)如圖所示,磁場方向豎直向下,通電直導(dǎo)線ab由水平位置1繞a點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)到位置2的過程中,通電導(dǎo)線所受安培力是(　B　) A.數(shù)值變大,方向不變 B.數(shù)值變小,方向不變 C.數(shù)值不變,方向改變 D.數(shù)值、方向均改變 解析:安培力F=ILB,電流不變,垂直直導(dǎo)線的有效長度減小,安培力減小,安培力的方向總是垂直B,I所構(gòu)成的平面,所以安培力的方向不變,選項(xiàng)B正確. 5.(2017黑龍江實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考)現(xiàn)有一段長L=0.2 m、通

5、有電流I= 2.5 A的直導(dǎo)線,則關(guān)于此導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中所受磁場力F的情況,下列說法正確的是(　C　) A.如果B=2 T,則F一定為1 N B.如果F=0,則B也一定為零 C.如果B=4 T,則F有可能為2 N D.當(dāng)F為最大值時(shí),通電導(dǎo)線一定與B平行 解析:如果導(dǎo)線放置方向和磁場方向平行,則磁場對通電導(dǎo)線沒有力的作用,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向垂直時(shí),有F=ILB,此時(shí)磁場力最大,故選項(xiàng)A,D錯(cuò)誤,C正確. 6.(多選)如圖所示,通電線圈處于豎直懸掛狀態(tài),現(xiàn)突然加一水平向右的磁場,則此時(shí)各邊所受安培力的情況為(　BC　) A.ab邊受水平向左的安培力,c

6、d邊受水平向右的安培力 B.ad邊和bc邊不受安培力 C.ab邊受垂直紙面向外的安培力,cd邊受垂直紙面向里的安培力 D.abcd各邊受到的安培力的效果使線圈處于靜止?fàn)顟B(tài) 解析:由左手定則知,ab所受的安培力垂直紙面向外,cd所受的安培力垂直紙面向里,ad邊,bc邊不受安培力的作用,此時(shí)刻abcd各邊受到的安培力的效果使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)起來.選項(xiàng)B,C正確. 7.把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來,使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸,并使它組成如圖所示的電路,當(dāng)開關(guān)S接通后,將看到的現(xiàn)象是(　C　) A.彈簧向上收縮 B.彈簧被拉長 C.彈簧上下跳動(dòng) D.彈簧仍靜止不動(dòng) 解析

7、:接通S后,彈簧各匝之間形成同向電流,它們之間的安培力產(chǎn)生的效果使彈簧收縮,收縮后電路斷開,安培力消失,彈簧恢復(fù)原狀,然后接觸水銀并接通電路,重復(fù)出現(xiàn)此種現(xiàn)象,故選項(xiàng)C正確. 8.(2017大慶高二期末)如圖所示,一條形磁鐵放在水平桌面上,在磁鐵右上方固定一根與磁鐵垂直的長直導(dǎo)線.當(dāng)導(dǎo)線中通以由外向內(nèi)的電流時(shí)磁鐵仍然保持靜止,則(　A　) A.磁鐵受到向左的摩擦力,對桌面的壓力減小 B.磁鐵受到向右的摩擦力,對桌面的壓力減小 C.磁鐵受到向左的摩擦力,對桌面的壓力增大 D.磁鐵不受摩擦力,對桌面的壓力不變 解析:由左手定則判斷知磁鐵對通電導(dǎo)線的作用力斜向左下方,根據(jù)牛頓第三

8、定律,通電導(dǎo)線對磁鐵的反作用力方向?yàn)樾毕蛴疑戏?對磁鐵受力分析,受力情況如圖所示.由圖知,磁鐵受到向左的摩擦力,對桌面的壓力大小為N=G-F安sin θ,而導(dǎo)線中沒有電流時(shí)N=G,可見選項(xiàng)A正確. 9.(2017杭州高二檢測)(多選)質(zhì)量為m的通電細(xì)桿ab置于傾角為θ的平行導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌寬度為d,桿ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.有電流時(shí)ab恰好在導(dǎo)軌上靜止(如圖所示),以下是在沿ba方向觀察時(shí)的四個(gè)平面圖,標(biāo)出了四種不同的勻強(qiáng)磁場方向,其中桿與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零的是(　AB　) 解析:若桿在重力、安培力、彈力的作用下可以處于平衡狀態(tài),則桿與導(dǎo)軌間的摩擦力為零.由左手定則判斷安培

9、力的方向:圖A中安培力水平向右,摩擦力可能為零,選項(xiàng)A正確;圖B中安培力豎直向上,摩擦力可能為零,選項(xiàng)B正確;圖C中安培力豎直向下,沒有摩擦力桿不可能平衡,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;圖D中安培力水平向左,沒有摩擦力,桿不可能平衡,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 10.如圖所示,兩平行光滑金屬導(dǎo)軌與水平面間的夾角θ=45,相距為20 cm;金屬棒MN的質(zhì)量為110-2 kg,電阻R=8 Ω;勻強(qiáng)磁場方向豎直向下,B=0.8 T,電源電動(dòng)勢E=10 V,內(nèi)阻r=1 Ω.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),MN處于平衡狀態(tài),求變阻器R1的取值為多少?(忽略金屬導(dǎo)軌的電阻,取g=10 m/s2) 解析:沿M→N的方向看去, 金屬棒MN受重力、

10、支持力、安培力,這三個(gè)力在同一豎直平面內(nèi),如圖所示. 由受力圖及平衡條件有 mgsin θ-BILcos θ=0 由閉合電路的歐姆定律有 E=I(R+R1+r) 解得R1=7 Ω. 答案:7 Ω 11.(2015重慶卷,7)音圈電機(jī)是一種應(yīng)用于硬盤、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動(dòng)機(jī).如圖是某音圈電機(jī)的原理示意圖,它由一對正對的磁極和一個(gè)正方形剛性線圈構(gòu)成,線圈邊長為L,匝數(shù)為n,磁極正對區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于線圈平面豎直向下,大小為B,區(qū)域外的磁場忽略不計(jì).線圈左邊始終在磁場外,右邊始終在磁場內(nèi),前后兩邊在磁場內(nèi)的長度始終相等.某時(shí)刻線圈中電流從P流向Q,大小為I. (1)求此時(shí)線圈所受安培力的大小和方向; (2)若此時(shí)線圈水平向右運(yùn)動(dòng)的速度大小為v,求安培力的功率. 解析:(1)由安培力的計(jì)算公式F=BIL及左手定則可知,線圈前后兩邊受到的安培力等大反向,合力為零,左邊不受安培力,右邊所受安培力大小為F=nBIL,方向水平向右,故線圈所受安培力F=nBIL,方向水平向右; (2)由功率公式P=Fv得安培力的功率P=nBILv. 答案:(1)nBIL　水平向右　(2)nBILv 4