2019高中物理第三章安培力的應(yīng)用對(duì)點(diǎn)練+鞏固練含解析新人教版.docx

跟蹤訓(xùn)練安培力的應(yīng)用1.如圖所示，長(zhǎng)為2l的直導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)相等，夾角為60的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()A0 B0.5BIlCBIl D2BIl答案C解析V形導(dǎo)線兩部分的受力情況如圖所示。其中FBIl，V形導(dǎo)線受到的安培力應(yīng)為這兩個(gè)力的合力，大小為F合2Fcos60BIl，C正確。2.如圖所示，放在臺(tái)秤上的條形磁鐵兩極未知，為了探明磁鐵的極性，在它中央的正上方固定一導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向外的電流，則()A如果臺(tái)秤的示數(shù)增大，說(shuō)明磁鐵左端是北極B如果臺(tái)秤的示數(shù)增大，說(shuō)明磁鐵右端是北極C無(wú)論如何臺(tái)秤的示數(shù)都不可能變化D以上說(shuō)法都不正確答案A解析如果臺(tái)秤的示數(shù)增大，說(shuō)明導(dǎo)線對(duì)磁鐵的作用力豎直向下，由牛頓第三定律知，磁鐵對(duì)導(dǎo)線的作用力豎直向上，根據(jù)左手定則可判斷，導(dǎo)線所在處磁場(chǎng)方向水平向右，由磁鐵周圍磁場(chǎng)分布規(guī)律可知，磁鐵的左端為北極，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。3.(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垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，可以()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a、c端接在交流電源的一端，b、d端接在交流電源的另一端答案ABD解析將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負(fù)極，根據(jù)安培定則可知，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向上，再根據(jù)左手定則可知MN受到的安培力向外，則MN垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，A正確；同理當(dāng)b、d端接電源正極，a、c端接電源負(fù)極時(shí)，MN垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，B正確；當(dāng)a、d端接電源正極，b、c端接電源負(fù)極，MN垂直紙面向里運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；將a、c端接在交流電源一端，b、d端接在交流電源的另一端，a、c端的電勢(shì)的高低相對(duì)于b、d端的電勢(shì)高低做同步變化，線圈磁場(chǎng)與電流方向的關(guān)系跟A、B選項(xiàng)兩種情況一樣，D正確。4通有電流的導(dǎo)線L1、L2處在同一平面(紙面)內(nèi)，L1是固定的，L2可繞垂直紙面的固定轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(dòng)(O為L(zhǎng)2的中心)，各自的電流方向如圖所示。下列哪種情況將會(huì)發(fā)生()A因L2不受磁場(chǎng)力的作用，故L2不動(dòng)B因L2上、下兩部分所受的磁場(chǎng)力平衡，故L2不動(dòng)CL2繞軸O按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)DL2繞軸O按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)答案D解析由右手螺旋定則可知導(dǎo)線L1的上方的磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?，且離導(dǎo)線L1的距離越遠(yuǎn)的地方，磁場(chǎng)越弱，導(dǎo)線L2上的每一小部分受到的安培力方向均水平向右，由于O點(diǎn)的下方磁場(chǎng)較強(qiáng)，則安培力較大，因此L2繞軸O按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，D正確。5.如圖所示，MN、PQ為水平放置的平行導(dǎo)軌，通電導(dǎo)體棒ab垂直放置在導(dǎo)軌上，已知導(dǎo)體棒的質(zhì)量m1 kg、長(zhǎng)L2.0 m，通過(guò)的電流I5.0 A，方向如圖所示，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)，當(dāng)加一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)體棒水平向右運(yùn)動(dòng)，隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的增大，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的加速度增大；若減小磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與速度方向的夾角，當(dāng)該夾角減小到某一值時(shí)，無(wú)論怎樣增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，導(dǎo)體棒ab均不會(huì)運(yùn)動(dòng)，則為()A30 B45 C60 D90答案A解析如圖所示對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如下圖所示：根據(jù)FBIL知，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)體棒所受安培力F增加，若使導(dǎo)體棒不會(huì)運(yùn)動(dòng)，需滿足：安培力F的水平分量小于導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力，如圖即滿足：Fsin(mgFcos)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B足夠大時(shí)，即F足夠大，由數(shù)學(xué)關(guān)系可以知道，mgFcosFcos即當(dāng)tan時(shí)，無(wú)論安培力多大，導(dǎo)體棒都不能運(yùn)動(dòng)，又因?yàn)椋獾茫?0，A正確。6.如圖所示，傾斜導(dǎo)軌寬為L(zhǎng)，與水平面成角，處在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿ab水平放在導(dǎo)軌上。當(dāng)回路電流強(qiáng)度為I時(shí)，金屬桿ab所受安培力F()A方向垂直ab桿沿斜面向上B方向垂直ab桿水平向右CFBILcosDFBILsin答案B解析由題圖知電流方向由ba且與磁場(chǎng)方向垂直，根據(jù)左手定則可知安培力水平向右，由安培力計(jì)算公式可得FBIL，B正確。7.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(chǎng)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(chǎng)反向C適當(dāng)增大電流 D使電流反向答案C解析首先對(duì)MN進(jìn)行受力分析：其受豎直向下的重力G、受兩根軟導(dǎo)線的豎直向上的拉力和安培力。當(dāng)其處于平衡狀態(tài)時(shí)：2FBILmg，重力mg恒定不變，欲使拉力F減小到0，應(yīng)增大安培力BIL，所以可增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B或增大通過(guò)金屬棒中的電流I，或二者同時(shí)增大，只有C正確。8.如圖所示條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流，用F表示磁鐵對(duì)桌面的壓力，用f表示桌面對(duì)磁鐵的摩擦力，導(dǎo)線中通電后與通電前相比較()AF減小，f0 BF減小，f0CF增大，f0 DF增大，f0答案C解析磁鐵的磁感線在它的外部是從N極到S極，因?yàn)殚L(zhǎng)直導(dǎo)線在磁鐵的中央上方，此處的磁感線是水平的，電流的方向垂直于紙面向里，根據(jù)左手定則，導(dǎo)線所受的安培力方向豎直向上，如下圖所示：長(zhǎng)直導(dǎo)線是固定不動(dòng)的，根據(jù)物體間力的作用是相互的，導(dǎo)線給磁鐵的反作用力方向就是豎直向下的。因此磁鐵對(duì)水平桌面的壓力除了重力之外還有通電導(dǎo)線的作用力，壓力是增大的；因?yàn)檫@兩個(gè)力的方向都是豎直向下的，所以磁鐵不會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生摩擦力，C正確。9.如圖所示，用兩根輕細(xì)懸線將質(zhì)量為m、長(zhǎng)為l的金屬棒ab懸掛在c、d兩處，置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)。當(dāng)棒中通以從a到b的電流I后，兩懸線偏離豎直方向角而處于平衡狀態(tài)。為了使金屬棒平衡在該位置上，所需的磁場(chǎng)的最小磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、方向?yàn)?)A.tan，豎直向上 B.tan，豎直向下C.sin，平行懸線向下 D.sin，平行懸線向上答案D解析要求所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，應(yīng)使金屬棒平衡時(shí)所受的安培力有最小值。從b端側(cè)視圖對(duì)桿受力分析：由于棒的重力恒定，懸線拉力的方向不變，由畫(huà)出的力的三角形可知，當(dāng)安培力F垂直于懸線的拉力FT時(shí)，安培力有最小值為Fminmgsin，即BminIlmgsin，得Bmin，由左手定則知，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向應(yīng)平行于懸線向上。D正確。10如圖所示，PQ和MN為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距L1 m。導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m0.2 kg，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)定滑輪與一物體相連(繩與棒垂直)，物體的質(zhì)量為M0.3 kg。導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5(g取10 m/s2)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 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？答案2 A方向由a到b解析導(dǎo)體棒的最大靜摩擦力大小為fm0.5mg1 N，M的重力為GMg3 N，則fmG，要保持物體勻速上升，則安培力方向必須水平向左，則根據(jù)左手定則判斷得知棒中電流的方向?yàn)橛蒩到b。根據(jù)受力分析，由牛頓第二定律，則有F安fmG0，F(xiàn)安BIL，聯(lián)立得：I2 A。11.如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E2 V，r0.5 ，豎直導(dǎo)軌寬L0.2 m，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，另有一金屬棒ab，質(zhì)量m0.1 kg，電阻R0.5 ，它與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4，金屬棒靠在導(dǎo)軌的外面，為使金屬棒靜止不下滑，施加一個(gè)與紙面夾角為30且方向向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，g取10 m/s2，求：(1)磁場(chǎng)的方向；(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍。答案(1)豎直方向成30角斜向下(2)3 TB16.3 T解析(1)以靜止的金屬棒為研究對(duì)象，畫(huà)出其側(cè)視圖，受力如圖甲所示。要使金屬棒靜止，通電金屬棒所受安培力一定要有向左的分量，由左手定則判定磁場(chǎng)方向應(yīng)斜向下。(2)電路中電流I A2 A根據(jù)平衡條件，若摩擦力向上達(dá)到最大時(shí)，受力分析如圖甲所示，根據(jù)平衡條件則有：Fsin30fmg，fNFcos30即B1ILsin30B1ILcos30mg得B13 T若摩擦力方向向下，如圖乙所示，則：Fsin30fmg，fNFcos30即B2ILsin30B2ILcos30mg代入數(shù)據(jù)計(jì)算得出：B216.3 T故所求磁感應(yīng)強(qiáng)度的范圍是3 TB16.3 T。12.水平面上有電阻不計(jì)的U形導(dǎo)軌NMPQ，它們之間的寬度為L(zhǎng)，M和P之間接入電動(dòng)勢(shì)為E的電源(不計(jì)內(nèi)阻)。現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab，并加一個(gè)范圍較大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與水平面夾角為且指向右上方，如圖所示，求：(1)當(dāng)金屬棒ab靜止時(shí)，受到的支持力和摩擦力各為多少？(2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab金屬棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時(shí)B的方向如何？答案(1)mg(2)方向水平向右解析從b向a看側(cè)視圖受力分析如圖所示。(1)水平方向：FfF安sin豎直方向：FNF安cosmg又F安BILBL聯(lián)立得：FNmg，F(xiàn)f。(2)要使金屬棒ab所受支持力為零，且讓磁場(chǎng)最小，可知安培力豎直向上，則有F安mg，F(xiàn)安BminILBminL得Bmin，根據(jù)左手定則判定磁場(chǎng)方向水平向右。13.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)