2018年高中物理 第6章 磁場對電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用 第1節(jié) 探究磁場對電流的作用隨堂演練鞏固提升 魯科版選修3-1.doc

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第1節(jié) 探究磁場對電流的作用隨堂檢測1在赤道上空，水平放置一根通以由西向東的電流的直導(dǎo)線，則此導(dǎo)線()A受到豎直向上的安培力B受到豎直向下的安培力C受到由南向北的安培力D受到由西向東的安培力解析：選A.赤道上空地磁場方向水平向北，由左手定則可確定該導(dǎo)線受到安培力方向豎直向上，A正確2(2018太原五中階段性檢測)下圖中分別標(biāo)明了通電直導(dǎo)線中電流 I、 勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 和電流所受安培力 F的方向，其中正確的是()解析：選A.伸開左手，四指指向電流方向，讓磁感線垂直穿過手心，拇指指向?yàn)榘才嗔Ψ较?，故A中的安培力方向豎直向上，B中的安培力為零，C中安培力方向豎直向下，D中安培力方向垂直紙面向外，故A正確3(多選)一根長為0.2 m、電流為2 A的通電導(dǎo)線，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，受到磁場力的大小可能是()A0.4 NB0.2 NC0.1 N D0 N解析：選BCD.據(jù)安培力的定義，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與通電電流I方向垂直時(shí)，磁場力有最大值為FmaxBIL0.520.2 N0.2 N；當(dāng)兩者方向平行時(shí)，磁場力有最小值為0；隨著二者方向夾角的不同，磁場力大小可能在0.2 N與0之間取值，故B、C、D正確4(2018河北石家莊辛集中學(xué)檢測)如圖所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤，帶有大量均勻分布的負(fù)電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，當(dāng)圓盤高速繞中心軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(電流方向和轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示)通電直導(dǎo)線所受磁場力的方向是()A豎直向上 B豎直向下C水平向里 D水平向外解析：選C.帶電圓盤如題圖所示轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，形成逆時(shí)針方向的電流，根據(jù)右手螺旋定則可知，在圓盤上方形成的磁場方向豎直向上，根據(jù)左手定則，伸開左手，讓四指指向和電流方向一致，磁感線穿過手心，則大拇指指向紙面內(nèi)側(cè)，因此安培力的方向水平向里，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確5如圖所示，在與水平方向夾角為60的光滑金屬導(dǎo)軌間有一電源，在相距1 m的平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m0.3 kg的金屬棒ab，通以從ba、I3 A的電流，磁場方向豎直向上，這時(shí)金屬棒恰好靜止求：(g10 m/s2)(1)勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；(2)ab棒對導(dǎo)軌的壓力大小解析：(1)金屬棒ab中電流方向由ba，它所受安培力方向水平向右，它還受豎直向下的重力，垂直斜面向上的支持力，三力合力為零，如圖所示沿斜面方向有mgsin 60BILcos 60得B T1.73 T.(2)對導(dǎo)軌的壓力為FNFN N6 N.答案：(1)1.73 T(2)6 N課時(shí)作業(yè)一、單項(xiàng)選擇題1關(guān)于磁場對通電直導(dǎo)線的作用力(安培力)，下列說法不正確的是()A通電直導(dǎo)線在磁場中一定受到安培力的作用B通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟磁場的方向垂直C通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟電流的方向垂直D通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向垂直于由B和I所確定的平面解析：選A.當(dāng)電流方向與磁場方向平行時(shí)，通電直導(dǎo)線不受安培力作用，故A錯(cuò)誤；據(jù)左手定則，判定安培力方向總垂直于電流方向和磁場方向所確定的平面，故B、C、D均正確2有一段直導(dǎo)線長1 cm，通過5 A電流，把它置于磁場中某點(diǎn)時(shí)，受到的磁場力為0.1 N，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B不可能為()A1 TB5 TC2 T D2.5 T解析：選A.因?yàn)榘才嗔IBlsin ，所以B，當(dāng)90時(shí)，B2 T為最小磁場強(qiáng)度3如圖所示，電磁炮是由電源、金屬軌道、炮彈和電磁鐵組成當(dāng)電源接通后，磁場對流過炮彈的電流產(chǎn)生力的作用，使炮彈獲得極大的發(fā)射速度下列各俯視圖中正確表示磁場B方向的是()解析：選B.要使炮彈加速，安培力應(yīng)向右，由左手定則可知：磁場方向應(yīng)垂直紙面向外4.如圖所示，一根有質(zhì)量的金屬棒MN，兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸于a、b兩點(diǎn)，棒的中部處于方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，棒中通有電流，方向從M流向N，此時(shí)懸線上有拉力，為了使拉力等于零，可以()A適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B使磁場反向C適當(dāng)增大電流D使電流反向解析：選C.為使懸線拉力為零，安培力的方向必須向上且增大才能與重力平衡，即合力為零，由左手定則可知，A、B、D錯(cuò)誤，C正確5(2018湖北三市期末聯(lián)考)長為4L的直導(dǎo)線等分成四等份，折成如圖所示的圖形，其中的V形導(dǎo)線夾角為60，整個(gè)圖形置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以大小為I的電流時(shí)，該通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()ABIL B2BILC3BIL D4BIL解析：選C.V形導(dǎo)線在磁場內(nèi)有效長度為2Lsin 30L，故該V形通電導(dǎo)線受到安培力大小為FBI2Lsin 30BIL，該整個(gè)通電導(dǎo)線受到的安培力大小為3BIL，故選C.6(2018河北定州中學(xué)高二周練)通電導(dǎo)體棒水平放置在光滑絕緣斜面上，整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場中，在以下四種情況中導(dǎo)體棒可能保持靜止?fàn)顟B(tài)的是()解析：選D.A圖中導(dǎo)體棒受重力、豎直向下的安培力、垂直斜面斜向上的支持力，由共點(diǎn)力平衡可知，A錯(cuò)誤；B圖中導(dǎo)體棒受重力、水平向左的安培力、垂直斜面斜向上的支持力，由共點(diǎn)力平衡可知，B錯(cuò)誤；C圖中導(dǎo)體棒受重力、沿斜面向下的安培力、垂直斜面斜向上的支持力，由共點(diǎn)力平衡可知，C錯(cuò)誤；D圖中導(dǎo)體棒受重力、沿斜面向上的安培力、垂直斜面向上的支持力，由共點(diǎn)力平衡可知，D正確二、多項(xiàng)選擇題7關(guān)于電流計(jì)以下說法正確的是()A指針穩(wěn)定后，游絲形變產(chǎn)生的阻力與線圈受到的安培力方向是相反的B通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度也越大C在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，各處的磁場都是勻強(qiáng)磁場D在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，線圈所受安培力大小與電流大小有關(guān)，而與所處位置無關(guān)解析：選ABD.游絲形變產(chǎn)生的阻力效果與安培力引起的動(dòng)力效果平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)，故從轉(zhuǎn)動(dòng)角度來看二力方向相反電流計(jì)內(nèi)磁場是均勻輻射磁場，在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，不管線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行，線圈所在各處的磁場大小相等方向不同，所以安培力大小與電流大小有關(guān)而與所處位置無關(guān)，電流越大，安培力越大，指針轉(zhuǎn)過的角度越大，正確的選項(xiàng)為A、B、D，而C錯(cuò)誤8(2018江蘇泰州中學(xué)檢測)如圖所示，在“研究影響通電導(dǎo)體棒所受磁場力的因素”實(shí)驗(yàn)中，要使導(dǎo)體棒擺動(dòng)的幅度增大，以下操作中可行的是()A增加磁鐵的數(shù)量B增大導(dǎo)體棒中的電流強(qiáng)度C改變導(dǎo)體棒中的電流方向D將磁鐵更換成磁性較強(qiáng)的解析：選ABD.增大安培力即可使導(dǎo)體棒擺動(dòng)的幅度增大，根據(jù)安培力的公式FBIL可知，增加磁鐵的數(shù)量，在磁場中有效長度增加，安培力增加；增大導(dǎo)體棒中的電流強(qiáng)度，安培力增大；改變導(dǎo)體棒中的電流方向，只會(huì)改變安培力的方向，不會(huì)改變安培力的大?。粚⒋盆F更換成磁性較強(qiáng)的，磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)，安培力增大，綜上所述選項(xiàng)C不可行9通電矩形導(dǎo)線框abcd與無限長通電直導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，電流方向如圖所示，ab邊與MN平行關(guān)于MN的磁場對線框的作用，下列敘述正確的是()A線框有兩條邊所受的安培力方向相同B線框有兩條邊所受的安培力大小相同C線框所受安培力的合力方向向左D線框?qū)⒗@MN轉(zhuǎn)動(dòng)解析：選BC.通電矩形導(dǎo)線框abcd在無限長通電直導(dǎo)線形成的磁場中，受到磁場力的作用，對于ad邊和bc邊，所在的磁場相同，但電流方向相反，所以ad邊、bc邊受磁場力(安培力)大小相同，方向相反，即ad邊和bc邊受合力為零而對于ab和cd兩條邊，由于在磁場中，離長直導(dǎo)線的位置不同，ab邊近而且由左手定則判斷受力向左，cd邊遠(yuǎn)而且由左手定則判斷受力向右，所以ab邊、cd邊受合力方向向左，故B、C選項(xiàng)正確10. (2018甘肅蘭州一中高二期末)如圖所示，質(zhì)量為m、長為L的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O，并處于勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時(shí)，懸線與豎直方向夾角為.則磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小可能為()Az軸正方向，tan By軸正方向， Cz軸負(fù)方向，tan D沿懸線向上， sin 解析：選BC.對導(dǎo)線受力分析，畫出平面圖，其受到豎直向下的重力、沿懸線向上的拉力和安培力(未畫出，需要根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向而定)，電流方向垂直于紙面向外當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿z軸正方向時(shí)，根據(jù)左手定則可知安培力沿y軸負(fù)方向，由力的平衡條件可知，此時(shí)導(dǎo)線不可能保持靜止?fàn)顟B(tài)，故A錯(cuò)誤；當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿y軸正方向時(shí)，根據(jù)左手定則可知安培力沿z軸正方向，由力的平衡條件可知，此時(shí)懸線的拉力T為零，導(dǎo)線受重力和安培力，由力的平衡條件可知，二力等大反向，有BILmg，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，故B正確；當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿z軸負(fù)方向時(shí)，根據(jù)左手定則可知安培力沿y軸正方向，由力的平衡條件可知，此時(shí)安培力BILmgtan ，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，故C正確；當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿懸線向上時(shí)，根據(jù)左手定則可知安培力垂直于懸線向下，與y軸負(fù)方向夾角為，由力的平衡條件可知，此時(shí)導(dǎo)線不可能保持靜止?fàn)顟B(tài)，故D錯(cuò)誤三、非選擇題11.質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN靜止于寬度為L的水平導(dǎo)軌上，通過MN的電流為I，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)軌平面成角斜向下，如圖所示，求MN所受的支持力和摩擦力的大小解析：導(dǎo)體棒MN處于平衡狀態(tài)，注意題中磁場方向與MN是垂直的，作出其側(cè)視圖，對MN進(jìn)行受力分析，如圖所示由平衡條件有：fFsin ，NFcos mg，其中FILB解得：NILBcos mg，fILBsin .答案：ILBcos mgILBsin 12. (2018河北邯鄲第一中學(xué)期末)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.0 T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，有一個(gè)與水平面成37角的導(dǎo)電滑軌，滑軌上放置一個(gè)可自由移動(dòng)的金屬桿ab，已知接在滑軌中的電源電動(dòng)勢E12 V，內(nèi)阻不計(jì)，ab桿長L0.5 m，質(zhì)量m0.2 kg，桿與滑軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，滑軌與ab桿的電阻忽略不計(jì)，g取10 m/s2，sin 370.6，求：接在滑軌上的滑動(dòng)變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)變化時(shí)，可使ab桿在滑軌上保持靜止？(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析：對金屬桿受力分析，回路中的電流為：I金屬桿受到的安培力為：FBIL當(dāng)摩擦力沿斜面向上，電流強(qiáng)度最小，電阻最大，由共點(diǎn)力平衡得：mgsin 37fFcos 370mgcos 37Fsin 37FN0fFN聯(lián)立解得：Rmax5 當(dāng)摩擦力沿斜面向下，電流強(qiáng)度最大，電阻最小，由共點(diǎn)力平衡得：mgsin 37fFcos 370mgcos 37Fsin 37FN0fFN聯(lián)立解得：Rmin3 故可變電阻在35 范圍內(nèi)答案：35