高中物理滬科版1第五章磁場(chǎng)與回旋加速器 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)20

學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(二十)探究安培力(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．如圖所示各圖中，表示磁場(chǎng)方向、電流方向及導(dǎo)線受力方向的圖示正確的是()【解析】由左手定則知，A正確，B，C錯(cuò)誤．在D圖中，B與I平行，導(dǎo)線所受安培力為零．【答案】A2．在赤道上空，有一條沿東西方向水平架設(shè)的導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中的自由電子自西向東沿導(dǎo)線做定向移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線受到地磁場(chǎng)的作用力的方向?yàn)?)A．向北 B．向南C．向上 D．向下【解析】導(dǎo)線中的自由電子自西向東沿導(dǎo)線定向移動(dòng)時(shí)，形成的電流自東向西．赤道上空地磁場(chǎng)方向由南水平指向北，由左手定則可判斷導(dǎo)線受到的安培力方向向下．答案為D.【答案】D3．(多選)一根長(zhǎng)為0.2m電流為2A的通電導(dǎo)線，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到安培力的大小可能是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37930065】A．N B．NC．N D．0【解析】當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與通電電流I方向垂直時(shí)，安培力有最大值為F＝BIL＝×2×N＝N；當(dāng)兩方向平行時(shí)，安培力有最小值為0.隨著二者方向夾角的不同，磁場(chǎng)力大小可能在0與N之間取值．【答案】BCD4.(2023·溫州高二檢測(cè))如圖5-4-11所示，四邊形的通電閉合線框abcd處在垂直線框平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它受到磁場(chǎng)力的合力()圖5-4-11A．豎直向上B．方向垂直于ad斜向上C．方向垂直于bc斜向下D．為零【解析】由于線框是閉合的，故四條邊安培力的合力為零，D正確．【答案】D5．(2023·海南農(nóng)墾中學(xué)檢測(cè))如圖5-4-12所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流，線圈將會(huì)()圖5-4-12A．縱向收縮，徑向膨脹B．縱向伸長(zhǎng)，徑向膨脹C．縱向伸長(zhǎng)，徑向收縮D．縱向收縮，徑向收縮【解析】縱向電流方向相同，故相互吸引，所以收縮．徑向(垂直紙面)電流相反，所以相互排斥，故膨脹，故A正確．【答案】A6．(2023·肇慶高二月考)如圖5-4-13所示，水平面內(nèi)一段通電直導(dǎo)線平行于勻強(qiáng)磁場(chǎng)放置，當(dāng)導(dǎo)線以左端點(diǎn)為軸在水平平面內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)(如圖中虛線所示)，導(dǎo)線所受的安培力()圖5-4-13A．大小不變B．大小由零逐漸增大到最大C．大小由零先增大后減小D．大小由最大逐漸減小到零【解析】B和I平行時(shí)，導(dǎo)線所受安培力為零，當(dāng)B和I的夾角θ增大時(shí)，F(xiàn)安＝BILsinθ，F(xiàn)安增大，當(dāng)B和I垂直時(shí)，F(xiàn)安最大，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤．【答案】B7．(2023·三明一中高二檢測(cè))如圖5-4-14所示為一種自動(dòng)跳閘的閘刀開(kāi)關(guān)，O是轉(zhuǎn)動(dòng)軸，A是絕緣手柄，C是閘刀卡口，M、N接電源線，閘刀處于垂直紙面向里、B＝1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，CO間距離為10cm，當(dāng)磁場(chǎng)力為N時(shí)，閘刀開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)跳開(kāi)．則要使閘刀開(kāi)關(guān)能跳開(kāi)，CO中通過(guò)的電流的大小和方向?yàn)?)圖5-4-14A．電流方向C→O B．電流方向O→CC．電流大小為1A D．電流大小為0.5A【解析】由左手定則，電流的方向O→C，由B＝eq\f(F,IL)得I＝eq\f(F,BL)＝2A.【答案】B8．(多選)如圖5-4-15所示，通電細(xì)桿ab質(zhì)量為m，置于傾角為θ的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌和桿間不光滑，有電流時(shí)，桿靜止在導(dǎo)軌上，下圖是四個(gè)俯視圖，標(biāo)出了四種勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向，其中摩擦力可能為零的是()圖5-4-15【解析】因?yàn)闂U靜止在導(dǎo)軌上，所受合力為零，如果桿和導(dǎo)軌無(wú)擠壓或者相對(duì)于導(dǎo)軌無(wú)滑動(dòng)的趨勢(shì)，則摩擦力為零，由左手定則可知A中F水平向右，B中F豎直向上，C中F豎直向下，D中F水平向左，A、B滿足題意．【答案】AB[能力提升]9.傾角為α的導(dǎo)電軌道間接有電源，軌道上靜止放有一根金屬桿ab.現(xiàn)垂直軌道平面向上加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖5-4-16所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增加的過(guò)程中，ab桿始終保持靜止，則ab桿受到的摩擦力()圖5-4-16A．逐漸增大B．逐漸減小C．先增大后減小D．先減小后增大【解析】金屬桿靜止在軌道上，所受合力為零，沿斜面向上的靜摩擦力等于重力的下滑分力．當(dāng)在垂直軌道平面向上加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，由左手定則可知，金屬桿將受到沿斜面向上的安培力．在磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增加的過(guò)程中，安培力逐漸增大，ab桿受到的靜摩擦力先沿斜面向上逐漸減小，當(dāng)安培力大于重力的下滑分力后，再沿斜面向下逐漸增大．【答案】D10.(多選)圖5-4-17中裝置可演示磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用．電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬軌道，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿．當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b，導(dǎo)軌兩端e、f，分別接到兩個(gè)不同的直流電源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)．下列說(shuō)法正確的是()圖5-4-17A．若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動(dòng)B．若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動(dòng)C．若a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動(dòng)D．若a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動(dòng)【解析】若a接正極，b接負(fù)極，電磁鐵磁極間磁場(chǎng)方向向上，e接正極，f接負(fù)極，由左手定則判定金屬桿受安培力向左，則L向左滑動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤．同理判斷B、D選項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】BD11．質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN靜止于寬度為L(zhǎng)的水平軌道上，通過(guò)MN的電流為I，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)軌平面成θ角斜向下，如圖5-4-18所示，求棒MN所受的支持力和摩擦力．圖5-4-18【解析】導(dǎo)體棒靜止時(shí)受力如圖．由平衡條件知N＝mg＋Fcosθ，f＝Fsinθ.安培力F＝ILB，所以支持力N＝ILBcosθ＋mg；摩擦力f＝ILBsinθ.【答案】ILBcosθ＋mgILBsinθ12.如圖5-4-19所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌與水平面間的夾角θ＝45°，相距為20cm；金屬棒MN的質(zhì)量為1×10－2kg，電阻R＝8Ω；勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T，電源電動(dòng)勢(shì)E＝10V，內(nèi)阻r＝1Ω.當(dāng)電鍵S閉合時(shí)，MN處于平衡狀態(tài)，求變阻器R1【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37930066】圖5