2019高中物理第五章磁場與回旋加速器54探究安培力練習(xí)(含解析)滬科選修31

2019高中物理第五章磁場與盤旋加快器5.4研究安培力練習(xí)(含分析)滬科選修312019高中物理第五章磁場與盤旋加快器5.4研究安培力練習(xí)(含分析)滬科選修3111/11膁PAGE11袈螞薆肄袃艿芁2019高中物理第五章磁場與盤旋加快器5.4研究安培力練習(xí)(含分析)滬科選修31

研究安培力

一、選擇題（一）

1.以下說法中正確的選項是()

A.磁場中某一點的磁感覺強度可以這樣測定:把一小段通電導(dǎo)線放在該點時碰到的磁場力F與該導(dǎo)線的長度L、經(jīng)過的電流I乘積的比值,即B=??????B.通電導(dǎo)線在某點不受磁場力的作用,則該點的磁感覺強度必然為零C磁感覺強度??可是定義式,它的大小取決于場源以及磁場中的地址,與、、L以及通電導(dǎo)線.B=????FI在磁場中的方向沒關(guān)

D.通電導(dǎo)線所受磁場力的方向就是磁場的方向

答案:C

2.一段通電導(dǎo)線垂直于磁場方向放入勻強磁場中,導(dǎo)線上的電流方向由上而下,以下列圖。在導(dǎo)線

以其中心點為軸逆時針轉(zhuǎn)動180°的過程中,導(dǎo)線碰到的安培力()

A.大小不變,方向不變

B.大小由最大減小到零再增至最大,方向時辰改變

C.大小由最大減小到零再增至最大,方向不變

D.大小由最大減小到零再增至最大,方向由垂直紙面向外變?yōu)榇怪奔埫嫦騼?nèi)

分析:安培力公式F=ILBsinθ,導(dǎo)線轉(zhuǎn)動前,電流方向與磁場方向垂直,θ=90°;當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過一個小

角度θ后,電流方向與磁場方向不再垂直,安培力變小;當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90°時,電流方向與磁場方向平

行,安培力為零。依照左手定則判斷知,安培力的方向向來垂直紙面向外;在導(dǎo)體再連續(xù)轉(zhuǎn)動90°過

程中,安培力由零變到最大,安培力的方向向來垂直紙面向內(nèi),選項D正確。

答案:D

3.在等邊三角形的三個極點A、B、C處,各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中均通有大小相等

的恒定電流,方向以下列圖。過C點的導(dǎo)線所受安培力的方向()

1

A.與AB邊平行,豎直向上

B.與AB邊平行,豎直向下

C.與AB邊垂直,指向左邊

D.與AB邊垂直,指向右邊

分析:依照直線電流相互作用的規(guī)律可知A處導(dǎo)線與C處導(dǎo)線相互吸引,B處導(dǎo)線與C處導(dǎo)線也相互

吸引,且兩安培力大小相等,所以C處導(dǎo)線所受的合力方向必然指向左邊且與AB邊垂直,選項C正

確。

答案:C

4.以下列圖,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()

A.磁鐵碰到向左的摩擦力,磁鐵對桌面的壓力減小

B.磁鐵碰到向右的摩擦力,且對桌面的壓力減小

C.磁鐵碰到向左的摩擦力,且對桌面的壓力增大

D.磁鐵不受摩擦力,對桌面的壓力不變

分析:此題若從電流產(chǎn)生的磁場下手分析,通電直導(dǎo)線的磁場可以用安培定則判斷,但處于磁場中的

不是小磁針而是大條形磁鐵,其受力如何很難判斷,可能會誤認(rèn)為選項D正確。

若將思想方式變換一下,先判斷條形磁鐵在通電導(dǎo)線處的磁場方向;再用左手定則判斷通電導(dǎo)

線在條形磁鐵的磁場中碰到的安培力斜向左下方;爾后依照牛頓第三定律,磁鐵碰到通電導(dǎo)線的作

用力應(yīng)斜向右上方。因磁鐵受力平衡,所以支持力減小,即對桌面的壓力減小,同時碰到向左的摩擦

力,選項A正確。答案:A

2

5.(多項選擇)已知質(zhì)量為m的通電細(xì)桿ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ,有電流時,ab恰幸好導(dǎo)軌上靜

止,如圖甲所示,圖乙是它可能的勻強磁場方向的四個側(cè)視圖,其中能使桿ab與導(dǎo)軌之間摩擦力為

零的是()

甲

乙

分析:由左手定則知A、B、C、D四個圖中導(dǎo)線所受安培力方向分別為水平向右、豎直向上、豎直向下、水平向左,所以A、B兩圖中摩擦力可能為零。

答案:AB

二、非選擇題（一）

6.以下列圖,在同一水平面的兩導(dǎo)軌相互平行,并處在豎直向上的磁場中,一根質(zhì)量為3.6kg、有效

長度為2m的金屬棒放在導(dǎo)軌上,當(dāng)金屬棒中的電流為5A時,金屬棒做勻速運動;當(dāng)金屬棒中的電

流增大到8A時,金屬棒能獲得2m/s2的加快度。則磁場的磁感覺強度為多少?

分析:對金屬棒進行受力分析,利用牛頓第二定律可得

當(dāng)金屬棒中的電流為5A時

1阻0①BIL-F=當(dāng)金屬棒中的電流為8A時

BI2L-F阻=ma②

3

由①②整理方程組可得

B=????=×2T=1.2T。(??2-??1)??(8-5)×2答案:1.2T

7.以下列圖,在傾角為37°的圓滑斜面上有一根長為、質(zhì)量為6×10-2kg的通電直導(dǎo)線,電流I=1A,方向垂直紙面向外,導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動,整個裝置放在磁感覺強度每秒增加0.4T、方向豎直向上的磁場中,設(shè)t=0,B=0,則需要多長時間斜面對導(dǎo)線的支持力為零?(g取10m/s2)

分析:支持力為0時導(dǎo)線的受力以下列圖

由平衡條件得

6×10-2×10F安=°=N=tan370.8N

由F安=BIL得

??安B==T=2T????1×

2由B=0.4t得t==s=5s。

答案:5s

三、選擇題（二）

1.(多項選擇)一根長為0.2m、通有2A電流的通電導(dǎo)線,放在磁感覺強度為0.5T的勻強磁場中,則其

碰到的磁場力的大小可能是()

.4N.2N.1N

分析:依照安培力的定義,當(dāng)磁感覺強度B與通電電流I方向垂直時,磁場力有最大值為

4

F=BIL=0.5×2×0.2N=0.2N

當(dāng)兩方向平行時,磁場力有最小值為0

隨著二者方向夾角的不相同,磁場力大小可能在0與0.2N之間取值。

答案:BCD

2.(2014·山東淄博檢測)在以下列圖電路中,電池均相同,當(dāng)開關(guān)S分別置于a、b兩處時,導(dǎo)線MM'

與NN'之間的安培力的大小為Fa、Fb,可判斷這兩段導(dǎo)線()

A.相互吸引,Fa>FbB.相互排斥,Fa>FbC.相互吸引,Fa<FbD.相互排斥,Fa<Fb分析:無論開關(guān)置于a還是置于b,兩導(dǎo)線中經(jīng)過的都是反向電流,相互間作用力為斥力,選項A、C錯誤。開關(guān)置于地址b時電路中電流較大,導(dǎo)線間相互作用力也較大,應(yīng)選項D正確。答案:D

3.(2014·四川綿陽檢測)以下列圖的天平可用來測定磁感覺強度。天平的右臂下面掛有一個矩形

線圈,寬為L,共N匝,線圈的下部懸在勻強磁場中,磁場方向垂直紙面。當(dāng)線圈中通有電流I(方向

以下列圖)時,在天平左、右兩邊加上質(zhì)量各為m1、m2的砝碼,天平平衡。當(dāng)電流反向(大小不變)時,

右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后,天平重新平衡。由此可知()

A.磁感覺強度的方向垂直紙面向里,大小為

B.磁感覺強度的方向垂直紙面向里,大小為

C.磁感覺強度的方向垂直紙面向外,大小為

(??1-??2)??

??????

????

2??????

(??1-??2)??

??????

5

????D.磁感覺強度的方向垂直紙面向外,大小為??????2分析:因為右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后,天平才能重新平衡,由此可知,開始時天平的右臂下面掛的矩形線圈碰到的安培力F方向豎直向下,磁場方向垂直紙面向里。電流反向時矩形線圈碰到的安培力F方向豎直向上,安培力的變化量,所以有2,得????。F=mgNILB=mgB=2??????答案:B

四、非選擇題（二）

4.(2014·廣東梅州檢測)以下列圖,天平右臂下面掛有一個矩形線圈寬為L,共N匝,線圈下部懸在

勻強磁場中,磁場方向垂直紙面向里。利用這架天平如何測定磁場的磁感覺強度。

寫出測量方法。

磁感覺強度的表達式B(用測量的物理量表示)。

分析:(1)在線圈中通入沿順時針方向流動的電流I,在天平左右兩盤各加質(zhì)量分別為m,m的砝碼,12天平平衡,由此即可獲得磁感覺強度的大小。(2)線圈中通入電流I時,由左手定則,線圈底邊所受安培力方向豎直向下,由天平平衡得(),式中L'為天平力臂。解得(??1-??2)??12。mgL'=mg+NILBL'B=??????答案:(1)見分析(2)(??1-??2)????????

5.(2014·廣東惠陽檢測)質(zhì)量m=0.02kg的通電細(xì)桿ab置于傾角為θ=37°的平行放置的導(dǎo)軌上,

導(dǎo)軌的寬度d=0.2m,桿ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.4,磁感覺強度B=2T的勻強磁場與導(dǎo)軌平

面垂直且方向向下,以下列圖?，F(xiàn)調(diào)治滑動變阻器的滑片,為使桿ab靜止不動,經(jīng)過ab桿的電流范

圍為多少?

分析:當(dāng)摩擦力沿斜面向下時,受力如圖甲所示,則

6

沿斜面方向F1-mgsinθ-f1=0

垂直斜面方向