高中物理 第三章 磁場 第四節(jié) 安培力的應(yīng)用練習(xí) 粵教版選修3-1

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第三章 磁場 第四節(jié) 安培力的應(yīng)用 A級　抓基礎(chǔ) 1．兩條導(dǎo)線相互垂直，如圖所示，但相隔一段小距離，其中一條AB是固定的，另一條CD能自由活動，當(dāng)直流電流按圖所示方向通入兩條導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線CD將(從紙外向紙內(nèi)看)(　　) A．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)靠近導(dǎo)線AB B．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)離開導(dǎo)線AB C．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)離開導(dǎo)線AB D．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)靠近導(dǎo)線AB 解析：本題可用下面兩種方法解答． (1)電流元受力分析法：把直線電流CD等效為CO、DO兩段電流元，AB電流的磁感線分布如圖所示，用左手定則判定可知導(dǎo)線CD將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動． (2)特殊值分析法：將導(dǎo)線CD轉(zhuǎn)過90的特殊位置，兩直線電流相互平行，方向相同相互吸引，可見CD將靠近AB，所以導(dǎo)線CD逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)要靠近導(dǎo)線AB.因此正確答案是D. 答案：D 2．在如圖所示的電路中，電池均相同，當(dāng)電鍵S分別置于a、b兩處時(shí)，導(dǎo)線MM′與NN′之間的安培力的大小分別為Fa、Fb，可判斷這兩段導(dǎo)線(　　) A．相互吸引，F(xiàn)a＞Fb　　 B．相互排斥，F(xiàn)a＞Fb C．相互吸引，F(xiàn)a＜Fb D．相互排斥，F(xiàn)a＜Fb 解析：無論電鍵置于a還是置于b，兩導(dǎo)線中通過的都是反向電流，相互間作用力為斥力，A、C錯誤．電鍵置于位置b時(shí)電路中電流較大，導(dǎo)線間相互作用力也較大，故B錯誤，D正確． 答案：D 3．如圖所示，在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導(dǎo)線a、b和c，各導(dǎo)線中的電流大小相同，其中a、c導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線電流方向垂直紙面向內(nèi)．每根導(dǎo)線都受到另外兩根導(dǎo)線對它的安培力作用，則關(guān)于每根導(dǎo)線所受安培力的合力，以下說法中正確的是(　　) A．導(dǎo)線a所受合力方向水平向右 B．導(dǎo)線c所受合力方向水平向右 C．導(dǎo)線c所受合力方向水平向左 D．導(dǎo)線b所受合力方向水平向左 解析：首先用安培定則判定導(dǎo)線所在處的磁場方向，要注意是合磁場的方向，然后用左手定則判定導(dǎo)線的受力方向．可以確定B是正確的． 答案：B 4．如圖所示的彈性線圈AB，當(dāng)給它通電時(shí)下面判斷正確的是(　　) A．當(dāng)電流從A向B通過時(shí)線圈長度增加，當(dāng)電流反向時(shí)線圈長度減小 B．當(dāng)電流從B向A通過時(shí)線圈長度增加，當(dāng)電流反向時(shí)線圈長度減小 C．不管電流方向如何，線圈長度都不變 D．不管電流方向如何，線圈長度都減小 解析：把環(huán)形電流看成無數(shù)小段的直線電流組成，當(dāng)電流從A向B通過線圈時(shí)各線環(huán)的電流方向如圖所示，各電流平行且同向，相互吸引，線圈長度變短，當(dāng)電流從B向A通過線圈時(shí)各線環(huán)的電流方向與所示方向相反，但各電流仍平行且同向，相互吸引，線圈長度仍變短，故D正確． 答案：D 5．如圖所示，在傾角為37的光滑斜面上有一根長為0.4 m，質(zhì)量為610－2 kg的通電直導(dǎo)線，電流強(qiáng)度I＝1 A，方向垂直于紙面向外，導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度從零開始每秒增加0.4 T，方向豎直向上的磁場中．設(shè)t＝0時(shí)，B＝0，則需要多長時(shí)間，斜面對導(dǎo)線的支持力為零(g取10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8)? 解析：斜面對導(dǎo)線的支持力為零時(shí)導(dǎo)線的受力如右圖所示．由平衡條件得： FTcos 37＝F，① FTsin 37＝mg，② 由①②解得：F＝， 代入數(shù)值得：F＝0.8 N， 由F＝BIL得：B＝＝ T＝2 T. B與t的變化關(guān)系為B＝0.4t T，所以t＝5 s. 答案：5 s B級　提能力 6．如圖所示，一根通電的直導(dǎo)體棒放在傾斜的粗糙導(dǎo)軌上，且有圖示方向的勻強(qiáng)磁場，處于靜止?fàn)顟B(tài)，若增大電流強(qiáng)度，導(dǎo)體棒仍靜止，則在電流增大到剛要運(yùn)動的過程中，導(dǎo)體棒受到摩擦力的大小變化情況可能是(　　) A．一直減小　　　　　　 B．先減小后增大 C．先增大后減小 D．始終不變 解析：由左手定則可判定安培力方向沿斜面向上，若開始時(shí)摩擦力方向沿斜面向下，則有F安＝mgsin θ＋f，而F安＝BIL，則f＝mgsin θ－F安，I增大，f減??；當(dāng)f減小到0后，F(xiàn)安＞mgsin θ，f反方向，I增大，f增大． 答案：B 7．(多選)一條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠S極一側(cè)吊掛一根與它垂直的導(dǎo)電棒，右圖中只畫出此棒的截面圖，并標(biāo)出此棒中的電流是流向紙內(nèi)的，在通電的一瞬間可能產(chǎn)生的情況是(　　) A．磁鐵對桌面的壓力減小 B．磁鐵對桌面的壓力增大 C．磁鐵受到向右的摩擦力 D．磁鐵受到向左的摩擦力 解析：如圖所示．導(dǎo)體棒通電后，由左手定則，導(dǎo)體棒受到斜向左下方的安培力，由牛頓第三定律可得，磁鐵受到導(dǎo)體棒的作用力應(yīng)斜向右上方，所以在通電的一瞬時(shí)，磁鐵對桌面的壓力減小，磁鐵受到向左的摩擦力，因此A、D正確． 答案：AD 8．(多選)如圖所示，一金屬直桿MN兩端接有導(dǎo)線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi)，為使MN垂直于紙面向外運(yùn)動，則(　　) A．將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負(fù)極 B．將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負(fù)極 C．將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負(fù)極 D．將b、c端接在電源正極，a、d端接在電源負(fù)極 答案：AB 9．如圖所示，在傾角為θ＝30的斜面上，固定一寬L＝0.25 m的平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端接入電源和變阻器，電源電動勢E＝12 V，內(nèi)阻r＝1.0 Ω.一質(zhì)量m＝20 g的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好．整個(gè)裝置處于磁感強(qiáng)度B＝0.80 T、垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場中(導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì))．金屬導(dǎo)軌是光滑的，取g＝10 m/s2，要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止，求： (1)金屬棒所受到的安培力； (2)通過金屬棒的電流； (3)滑動變阻器R接入電路中的阻值． 解析：(1)F安＝mgsin 30， F安＝0.1 N. (2)F安＝BIL， 解得：I＝ ＝0.5 A. (3)設(shè)變阻器接入電路的阻值為R，根據(jù)閉合電路歐姆定律E＝I(R＋r)． 解得：R＝－r＝23 Ω. 答案：(1)0.1 N　(2)0.5 A　(3)23 Ω 10．如圖，水平放置的光滑的金屬導(dǎo)軌M、N，平行地置于勻強(qiáng)磁場中，間距為d，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面夾角為α ，金屬棒ab的質(zhì)量為m，放在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌垂直．電源電動勢為E，定值電阻為R，其余部分電阻不計(jì)．則當(dāng)電鍵閉合的瞬間，棒ab的加速度為多大？ 解析：畫出導(dǎo)體棒ab受力的截面圖，如圖所示． 導(dǎo)體棒ab所受安培力：F＝BIL， 由牛頓第二定律得：Fsin α＝ma， 導(dǎo)體棒ab中的電流：I＝，得a＝. 答案：