2019高中物理刷題首選卷第三章安培力應(yīng)用(對點練鞏固練)(含解析)新人教版選修31

2019高中物理刷題首選卷第三章安培力的應(yīng)用(對點練穩(wěn)固練)(含分析)新人教版選修312019高中物理刷題首選卷第三章安培力的應(yīng)用(對點練穩(wěn)固練)(含分析)新人教版選修3136/36蒃PAGE36膁羆蒈蒆羇蝕襖螁羃薅芇莆羇袁芅芃莁膄芀芆肆袈莂薁肅螃聿膆膆聿螃肅薁莂袈肆芆芀膄莁芃芅袁羇莆芇薅羃螁襖蝕羇蒆蒈羆膁蒂蒃莈袇蒆螀膂螃袀肅膇螇薆羈薃肂螞袆膀蚇蚆羈羄莀肀蒅罿薇螅腿蒞袂螂肄螈蕆裊莀螆膀芀蚃螁莇羅莇袃螞羂節(jié)薀莈肅薈芄羀蚄膅荿羋肅蝿蚅薂膁螄肇膈膅肁肅螀袃莄膀肈芅羈節(jié)莃芁羃衿羈蒞艿蚃蟻肅袆蚈袈螈蒀肄膃蒁蒅蟻螈螈蟻蒅蒁膃肄蒀螈袈蚈袆肅蟻蚃艿蒞羈衿羃芁莃節(jié)羈芅肈膀莄袃螀肅肁膅膈肇螄膁薂蚅蝿肅羋荿膅蚄羀芄薈肅莈薀節(jié)羂螞袃莇羅莇螁蚃芀膀螆莀裊蕆螈肄螂袂蒞腿螅薇罿蒅肀莀羄羈蚆蚇膀袆螞肂薃羈薆螇膇肅袀螃膂螀蒆袇莈蒃蒂膁羆蒈蒆羇蝕襖螁羃薅芇莆羇袁芅芃莁膄芀芆肆袈莂薁肅螃聿膆膆聿螃肅薁莂袈肆芆芀膄莁芃芅袁羇莆芇薅羃螁襖蝕羇蒆蒈羆膁蒂蒃莈袇蒆螀膂螃袀肅膇螇薆羈薃肂螞袆膀蚇蚆羈羄莀肀蒅罿薇螅腿蒞袂螂肄螈蕆裊莀螆膀芀蚃螁莇羅莇袃螞羂節(jié)薀莈肅薈芄羀蚄膅荿羋肅蝿蚅薂膁螄肇膈膅肁肅螀袃莄膀肈芅羈節(jié)莃芁羃衿羈蒞艿蚃蟻肅袆蚈袈螈蒀肄膃蒁蒅蟻螈螈蟻蒅蒁膃肄蒀螈袈蚈袆肅蟻蚃艿蒞羈衿羃芁莃節(jié)羈芅肈膀莄袃螀肅肁膅膈肇螄膁薂蚅蝿肅羋荿膅蚄羀芄薈肅莈薀節(jié)羂螞袃莇羅莇螁蚃芀膀螆莀裊蕆螈肄螂袂蒞腿螅薇罿蒅肀莀羄羈蚆蚇膀袆螞肂薃羈薆螇膇肅袀螃膂螀蒆袇莈蒃蒂膁羆蒈蒆羇蝕襖螁羃薅芇莆羇袁芅芃莁膄芀芆肆袈莂薁肅螃聿膆2019高中物理刷題首選卷第三章安培力的應(yīng)用(對點練穩(wěn)固練)(含分析)新人教版選修31

追蹤訓(xùn)練安培力的應(yīng)用

1.

以下列圖，長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等，夾角為60°的V形，并置于與其所在平面

相垂直的勻強磁場中，磁感覺強度為B，當在該導(dǎo)線中通以電流強度為I的電流時，該V形

通電導(dǎo)線碰到的安培力大小為( )

BIl

C．BIlD．2BIl

答案C

分析

V形導(dǎo)線兩部分的受力情況以下列圖。其中F＝BIl，V形導(dǎo)線碰到的安培力應(yīng)為這兩個

力的合力，大小為F合＝2Fcos60°＝BIl，C正確。

12.

以下列圖，放在臺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．若是臺秤的示數(shù)增大，說明磁鐵左端是北極

B．若是臺秤的示數(shù)增大，說明磁鐵右端是北極

C．無論怎樣臺秤的示數(shù)都不能能變化

D．以上說法都不正確

答案A

分析若是臺秤的示數(shù)增大，說明導(dǎo)線對磁鐵的作用力豎直向下，由牛頓第三定律知，

磁鐵對導(dǎo)線的作用力豎直向上，依照左手定則可判斷，導(dǎo)線所在處磁場方向水平向右，由磁

鐵周圍磁場分布規(guī)律可知，磁鐵的左端為北極，A正確，B、C、D錯誤。

3.

(多項選擇)以下列圖，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垂直紙面向外運動，能夠( )2

A．將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負極

B．將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負極

C．將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負極

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分析將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負極，依照安培定則可知，線圈產(chǎn)生的磁場方向向上，再依照左手定則可知MN碰到的安培力向外，則MN垂直紙面向外運動，A正確；同應(yīng)該、d端接電源正極，a、c端接電源負極時，垂直紙面向外運動，B正確；bMN當a、d端接電源正極，b、c端接電源負極，MN垂直紙面向里運動，C錯誤；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端的電勢的高低相對于b、d端的電

勢高低做同步變化，線圈磁場與電流方向的關(guān)系跟A、B選項兩種情況相同，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(O為L2的中心)，各自的電流方向以下列圖。以下哪一種情況將會發(fā)生( )

A．因L2不受磁場力的作用，故L2不動

B．因L2上、下兩部分所受的磁場力平衡，故L2不動

C．L2繞軸O按順時針方向轉(zhuǎn)動

D．L2繞軸O按逆時針方向轉(zhuǎn)動

答案D分析由右手螺旋定則可知導(dǎo)線L1的上方的磁場的方向為垂直紙面向外，且離導(dǎo)線L1的距離越遠的地方，磁場越弱，導(dǎo)線L2上的每一小部分碰到的安培力方向均水平向右，由于O點的下方磁場較強，則安培力較大，因此L2繞軸O按逆時針方向轉(zhuǎn)動，D正確。35.

以下列圖，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m＝1kg、長L＝2.0m，經(jīng)過的電流I＝5.0A，方向以下列圖，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌

3間的動摩擦因數(shù)μ＝3，當加一豎直向上的勻強磁場時，導(dǎo)體棒水平向右運動，隨著磁感

應(yīng)強度的增大，導(dǎo)體棒運動的加速度增大；若減小磁感覺強度方向與速度方向的夾角，當該

夾角減小到某一值θ時，無論怎樣增大磁感覺強度，導(dǎo)體棒ab均不會運動，則θ為( )

A．30°B．45°C．60°D．90°

答案A

分析以下列圖對導(dǎo)體棒進行受力分析以以下列圖所示：

依照F＝BIL知，增大磁感覺強度時，導(dǎo)體棒所受安培力F增加，若使導(dǎo)體棒不會運動，需滿足：安培力F的水平重量小于導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力，如圖即滿足：

Fsinθ≤μ(mg＋Fcosθ)①

4

當磁感覺強度B足夠大時，即F足夠大，由數(shù)學(xué)關(guān)系能夠知道，

＋cosθ≈cosθ②mgFF即當tanθ≤μ時，無論安培力多大，導(dǎo)體棒都不能夠運動，又由于μ＝3，解得：θ3＝30°，A正確。

6.

以下列圖，傾斜導(dǎo)軌寬為L，與水平面成α角，處在方向豎直向上、磁感覺強度為B

的勻強磁場中，金屬桿ab水平放在導(dǎo)軌上。當回路電流強度為I時，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

C．F＝BILcosα

D．F＝BILsinα

答案B

分析由題圖知電流方向由b→a且與磁場方向垂直，依照左手定則可知安培力水平向

右，由安培力計算公式可得F＝BIL，B正確。

57.

以下列圖，一根有質(zhì)量的金屬棒MN，兩端用首飾導(dǎo)線連接后懸于a、b兩點，棒的中部

處于方向垂直紙面向里的勻強磁場中，棒中通有電流，方向從M流向N，此時懸線上有拉力，

為了使拉力等于零，能夠( )

A．合適減小磁感覺強度B．使磁場反向

C．合適增大電流D．使電流反向

答案C

分析第一對MN進行受力分析：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。當其處于平衡狀態(tài)時：2F＋BIL＝mg，重力mg恒定不變，欲使拉力F減小到

0，應(yīng)增大安培力BIL，因此可增大磁場的磁感覺強度B或增大經(jīng)過金屬棒中的電流I，或二

者同時增大，只有C正確。

8.

以下列圖條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導(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表示磁鐵對桌面的壓力，用f表示桌面對磁鐵6

的摩擦力，導(dǎo)線中通電后與通電前對照較( )

A．F減小，f＝0B．F減小，f≠0

C．F增大，f＝0D．F增大，f≠0

答案C

分析磁鐵的磁感線在它的外面是從N極到S極，由于長直導(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，依照左手定則，導(dǎo)線所受的安培力方向

豎直向上，以以下列圖所示：

長直導(dǎo)線是固定不動的，依照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；由于

這兩個力的方向都是豎直向下的，因此磁鐵不會發(fā)生相對運動，不會產(chǎn)生摩擦力，C正確。

9.

以下列圖，用兩根稍微懸線將質(zhì)量為m、長為l的金屬棒ab懸掛在c、d兩處，置于勻

7

強磁場內(nèi)。當棒中通以從a到b的電流I后，兩懸線偏離豎直方向θ角而處于平衡狀態(tài)。

為了使金屬棒平衡在該地址上，所需的磁場的最小磁感覺強度的大小、方向為( )

mgmgA.Iltanθ，豎直向上B.Iltanθ，豎直向下

mgmgC.Ilsinθ，平行懸線向下D.Ilsinθ，平行懸線向上

答案D

分析要求所加磁場的磁感覺強度最小，應(yīng)使金屬棒平衡時所受的安培力有最小值。從

端側(cè)視圖對桿受力分析：由于棒的重力恒定，懸線拉力的方向不變，由畫出的力的三角形

可知，當安培力F垂直于懸線的拉力T時，安培力有最小值為min＝sinθ，即minIl＝FFmgBmgsinθ

mgsinθ，得Bmin＝，由左手定則知，磁感覺強度的方向應(yīng)平行于懸線向上。D正確。Il

10．以下列圖，PQ和MN為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距L＝1m。導(dǎo)體棒ab跨放在

8導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m＝0.2kg，棒的中點用細繩經(jīng)定滑輪與一物體相連(繩與棒垂直)，物體的質(zhì)量為＝0.3kg。導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5(g取10m/s2)，勻強磁場的M磁感覺強度B＝2T，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

向怎樣？答案2A方向由a到b分析導(dǎo)體棒的最大靜摩擦力大小為fmg＝1N，M的重力為G＝Mg＝3N，則fmm＜G，要保持物體勻速上升，則安培力方向必定水平向左，則依照左手定則判斷得知棒中電

流的方向為由a到b。

依照受力分析，由牛頓第二定律，則有

F安－fm－G＝0，

F安＝BIL，聯(lián)立得：I＝2A。

11.以下列圖，電源電動勢E＝2V，r＝0.5Ω，豎直導(dǎo)軌寬Lm，導(dǎo)軌電阻不計，另有一金屬棒，質(zhì)量＝0.1kg，電阻＝0.5Ω，它與軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4，金abmR屬棒靠在導(dǎo)軌的外面，為使金屬棒靜止不下滑，施加一個與紙面夾角為30°且方向向里的勻強磁場，g取10m/s2，求：磁場的方向；

磁感覺強度B的取值范圍。

答案(1)豎直方向成30°角斜向下

(2)3T≤B

分析(1)以靜止的金屬棒為研究對象，畫出其側(cè)視圖，受力如圖甲所示。9

要使金屬棒靜止，通電金屬棒所受安培力必然要有向左的重量，由左手定則判斷磁場方

向應(yīng)斜向下。

2電路中電流I＝R＋r＝A＝2A

依照平衡條件，若摩擦力向上達到最大時，受力分析如圖甲所示，依照平衡條件則有：

Fsin30°＋f＝mg，f＝μN＝μFcos30°

即B1ILsin30°＋μB1ILcos30°＝mg

1mg13≈3T得B＝ILsin30°＋μcos30°＝2×0.2××2若摩擦力方向向下，如圖乙所示，

則：F′sin30°＝f′＋mg，f′＝μN′＝μF′cos30°

即B2ILsin30°－μB2ILcos30°＝mg

代入數(shù)據(jù)計算得出：B2

故所求磁感覺強度的范圍是3T≤B≤16.3T。1012.

水平面上有電阻不計的U形導(dǎo)軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間接入電動勢為

E的電源(不計內(nèi)阻)?，F(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab，并加一個范圍

較大的勻強磁場，磁感覺強度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右上方，以下列圖，

求：

當金屬棒ab靜止時，碰到的支持力和摩擦力各為多少？

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的大小最少為多少？此時B的方向怎樣？

答案(1)－BLEcosθBLEsinθmgRRmgR(2)EL方向水平向右

分析從b向a看側(cè)視圖受力分析以下列圖。

(1)水平方向：Ff＝F安sinθ①

11

豎直方向：FN＋F安cosθ＝mg②

E又F安＝BIL＝BRL③

聯(lián)立①②③得：N＝－BLEcosθ，f＝BLEsinθ。FmgRFR(2)要使金屬棒ab所受支持力為零，且讓磁場最小，可知安培力豎直向上，則有F安′＝，安′＝min＝minE得min＝mgRRL，依照左手定則判斷磁場方向水平向右。mgFBILBBEL13.

以下列圖，在與水平方向夾角為60°的圓滑