新教材高中物理課后訓(xùn)練1安培力及其應(yīng)用（含解析）魯科版選擇性

安培力及其應(yīng)用(建議用時(shí)：40分鐘)◎題組一安培力的方向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A[赤道上空地磁場(chǎng)方向水平由南向北，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．如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度和通電導(dǎo)體中的電流方向均垂直紙面向里，則關(guān)于通電導(dǎo)體所受磁場(chǎng)力，下面判斷正確的是()A．磁場(chǎng)力垂直導(dǎo)體，方向向左B．磁場(chǎng)力垂直導(dǎo)體，方向向右C．磁場(chǎng)力垂直導(dǎo)體，方向向上D．磁場(chǎng)力為零D[電流方向與磁場(chǎng)方向平行，通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力為零，故選D。]3．在如圖所示的四個(gè)圖中，標(biāo)出了磁場(chǎng)B的方向、通電直導(dǎo)線中電流I的方向以及通電直導(dǎo)線所受安培力F的方向，其中正確的是()ABCDD[安培力的方向一定與直導(dǎo)線和磁場(chǎng)所決定的平面垂直，A、B均錯(cuò)誤；由左手定則可判斷C錯(cuò)誤，D正確。]◎題組二安培力的大小4．如圖所示，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()A．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B[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。]5．如圖所示，導(dǎo)線框中電流為I，導(dǎo)線框垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)放置，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，AB與CD相距為d，則棒MN所受安培力大小()A．F＝BIdB．F＝BIdsinθC．F＝eq\f(BId,sinθ)D．F＝BIdcosθC[棒MN在磁場(chǎng)中有效電流的長(zhǎng)度l＝eq\f(d,sinθ)，則F＝BIl＝eq\f(BId,sinθ)，C正確。]6．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()BIlC．BIlD．2BIlC[方法一：導(dǎo)線有效長(zhǎng)度為2lsin30°＝l，根據(jù)安培力公式，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為BIl，C正確。方法二：由安培力大小公式F＝IlB知V形導(dǎo)線每邊受力為IlB，方向如圖所示，其合力大小為2Fsin30°＝F＝IlB，C正確。]◎題組三安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)7．如圖所示，在南北方向安放的長(zhǎng)直導(dǎo)線的正上方用細(xì)線懸掛一條形小磁鐵，當(dāng)導(dǎo)線中通入圖示的電流I后，下列說(shuō)法正確的是()A．磁鐵N極向里轉(zhuǎn)，懸線所受的拉力小于磁鐵所受的重力B．磁鐵N極向外轉(zhuǎn)，懸線所受的拉力小于磁鐵所受的重力C．磁鐵N極向里轉(zhuǎn)，懸線所受的拉力大于磁鐵所受的重力D．磁鐵N極向外轉(zhuǎn)，懸線所受的拉力大于磁鐵所受的重力C[由條形磁鐵的磁場(chǎng)分布，并由左手定則，可知導(dǎo)線左半部分受到安培力方向垂直紙面向外，右半部分安培力方向垂直紙面向里，由牛頓第三定律得磁鐵左半部分受到安培力方向垂直紙面向里，右半部分安培力方向垂直紙面向外，因此條形磁鐵N極向里轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)導(dǎo)線受力豎直向上，則磁鐵受力豎直向下，導(dǎo)致懸線所受的拉力大于磁鐵所受的重力，故C正確。]8．如圖所示，在條形磁鐵S極附近懸掛一個(gè)線圈，線圈與水平磁鐵位于同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈中電流沿圖示方向流動(dòng)時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)()A．線圈向磁鐵平移B．線圈遠(yuǎn)離磁鐵平移C．從上往下看，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近磁鐵D．從上往下看，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近磁鐵D[解法一：電流元法結(jié)合特殊位置法和等效法線圈所在處的磁場(chǎng)向左，由左手定則可知線圈左側(cè)受安培力向外，右側(cè)受力向里，所以從上往下看，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)90°后將環(huán)形電流等效成小磁針，由安培定則知其N極向左，與條形磁體的關(guān)系為異名磁極相對(duì)，所以相互吸引。解法二：等效法將環(huán)形電流等效成小磁針，由安培定則知其N極向里，受到條形磁體作用后其N極要指向左側(cè)且相互靠近，故D正確。]9．澳大利亞某大學(xué)制成了能把2.2g的彈體(包括金屬桿EF的質(zhì)量)加速到10km/s的電磁炮(常規(guī)炮彈的速度約為2km/s)。如圖所示，若軌道寬為2m，長(zhǎng)為100m，通過(guò)的電流為10A，試求軌道間所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度(軌道摩擦不計(jì))。[解析]根據(jù)v2－veq\o\al(2,0)＝2as得，炮彈的加速度大小為a＝eq\f(v2,2s)＝eq\f(10×1032,2×100)m/s2＝5×105m/s2根據(jù)牛頓第二定律F＝ma得炮彈所受的安培力F＝ma＝2.2×10－3×5×105N＝1.1×103N根據(jù)安培力公式F＝IlB得B＝eq\f(F,Il)＝eq\f(1.1×103,10×2)T＝55T。[答案]55T1．如圖所示的天平可用來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。天平的右臂下面掛一個(gè)矩形線圈，寬為l，共N匝，線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面。當(dāng)線圈中通有電流I(方向如圖所示)時(shí)，在天平兩邊加上質(zhì)量分別為m1、m2的砝碼時(shí)，天平平衡；當(dāng)電流反向(大小不變)時(shí)，右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后，天平又重新平衡。由此可知()A．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，大小為eq\f(m1－m2g,NIl)B．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，大小為eq\f(mg,2NIl)C．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，大小為eq\f(m1－m2g,NIl)D．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，大小為eq\f(mg,2NIl)B[因?yàn)殡娏鞣聪驎r(shí)，右邊再加砝碼才能重新平衡，所以此時(shí)安培力豎直向上，由左手定則判斷磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。電流反向前，有m1g＝m2g＋m3g＋NBIl，其中m3為線圈質(zhì)量。電流反向后，有m1g＝m2g＋m3g＋mg－NBIl。兩式聯(lián)立可得B＝eq\f(mg,2NIl)，故選B。]2．如圖所示，質(zhì)量為0.12kg的裸銅棒，長(zhǎng)為20cm，兩頭與長(zhǎng)度均為20cm的軟導(dǎo)線相連，吊在B＝0.5T，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)在通以恒定電流I，銅棒將向紙面里擺起，最大擺角為37°，不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2，那么銅棒中電流的大小和方向分別為()A．I＝4A，方向從a指向bB．I＝4A，方向從b指向aC．I＝9A，方向從a指向bD．I＝9A，方向從b指向aB[銅棒上擺的過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理得BIl·lsin37°－mgl(1－cos37°)＝0，代入數(shù)據(jù)解得I＝4A，根據(jù)銅棒將向紙面里擺起可知，安培力方向向里，根據(jù)左手定則可知，電流方向從b到a。]3．如圖所示，在一個(gè)范圍足夠大、磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.40T的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，用絕緣細(xì)線將金屬棒吊起使其呈水平靜止?fàn)顟B(tài)，且金屬棒與磁場(chǎng)方向垂直。已知金屬棒長(zhǎng)l＝0.20m，質(zhì)量m＝0.020kg，g取10m/s2。(1)若棒中通有I＝2.0A的向左的電流，求此時(shí)金屬棒受到的安培力F的大小；(2)改變通過(guò)金屬棒的電流大小，若細(xì)線拉力恰好為零，求此時(shí)棒中通有電流的大小。[解析](1)此時(shí)金屬棒受到的安培力大小F＝BIl＝0.16N。(2)懸線拉力恰好為零，金屬棒沿豎直方向受重力和安培力由金屬棒靜止可知安培力F′＝mg所以此時(shí)金屬棒中的電流I′＝eq\f(F′,Bl)＝eq\f(mg,Bl)＝2.5A。[答案](1)0.16N(2)2.5A4．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(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，如圖所示，重力加速度為g，求MN所受