新教材2024-2025學(xué)年高中物理第1章安培力與洛倫茲力第1節(jié)安培力及其應(yīng)用分層作業(yè)魯科版選擇性必修第二冊

第1章安培力與洛倫茲力第1節(jié)安培力及其應(yīng)用A級必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.把一小段通電直導(dǎo)線放入磁場中,導(dǎo)線受到安培力的作用,關(guān)于安培力的方向,下列說法正確的是()A.安培力的方向肯定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同B.安培力的方向肯定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直,但不肯定跟電流方向垂直C.安培力的方向肯定跟電流方向垂直,但不肯定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直D.安培力的方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直,又跟電流方向垂直2.如圖所示,電磁炮是由電源、金屬軌道、炮彈和電磁鐵組成。當(dāng)電源接通后,磁場對流過炮彈的電流產(chǎn)生力的作用,使炮彈獲得極大的放射速度。下列各俯視圖正確表示磁場B方向的是()3.一根簡單發(fā)生形變的彈性導(dǎo)線兩端固定,導(dǎo)線中通有電流,方向豎直向上。當(dāng)沒有磁場時,導(dǎo)線呈直線狀態(tài);當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右和垂直于紙面對外的勻強(qiáng)磁場時,描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個圖示正確的是()4.如圖所示,A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠圓盤,帶有大量勻稱分布的正電荷,在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線,電流方向已在圖中標(biāo)出。當(dāng)圓盤繞中心軸OO'按圖示方向高速轉(zhuǎn)動時,通電直導(dǎo)線所受安培力的方向是()A.豎直向上 B.豎直向下C.水平向外 D.水平向里5.如圖所示,D為置于電磁鐵兩極間的一段通電直導(dǎo)線,電流方向垂直于紙面對里。在開關(guān)S閉合后,導(dǎo)線D所受安培力的方向是()A.向上 B.向下C.向左 D.向右6.(2024上海松江一中期末)在勻強(qiáng)磁場中某處放一個長度L=40cm、通電電流I=0.5A的直導(dǎo)線,測得它受到的最大磁場力F=1.0N;現(xiàn)將該通電導(dǎo)線從磁場中撤走,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A.0 B.5TC.0.1T D.10T7.如圖所示,MN中電流為I,導(dǎo)軌垂直于磁場放置,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,AK與CD相距為d,則MN所受安培力的大小F=。

B級關(guān)鍵實力提升練8.(多選)如圖所示,一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中,且與磁場方向(垂直于紙面對里)垂直。線段ab、bc和cd的長度均為l,且∠abc=∠bcd=135°,流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I,方向如圖中箭頭所示。關(guān)于導(dǎo)線abcd所受磁場作用力的合力,下列說法正確的是()A.方向沿紙面垂直bc向上,大小為(2+1)IlBB.方向沿紙面垂直bc向下,大小為(2+1)IlBC.若在紙面內(nèi)將abcd逆時針旋轉(zhuǎn)30°,力的大小不變D.若在紙面內(nèi)將abcd逆時針旋轉(zhuǎn)60°,力的大小減半9.在xOy水平面中有一通電直導(dǎo)線與y軸平行,導(dǎo)線中電流方向如圖所示,該區(qū)域有勻強(qiáng)磁場,通電導(dǎo)線所受磁場力的方向與Oz軸正方向相同,該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向()A.肯定沿x軸負(fù)方向B.肯定沿y軸負(fù)方向C.可能沿z軸正方向D.可能沿x軸負(fù)方向10.如圖所示,三根通電長直導(dǎo)線P、Q、R相互平行且通過正三角形的三個頂點,三條導(dǎo)線中通入的電流大小相等,方向垂直紙面對里;通電直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=kIr,I為通電導(dǎo)線的電流大小,r為距通電導(dǎo)線的垂直距離,k為常量;則通電導(dǎo)線R受到的安培力的方向是(A.垂直R,指向y軸負(fù)方向B.垂直R,指向y軸正方向C.垂直R,指向x軸正方向D.垂直R,指向x軸負(fù)方向11.(2024湖南長沙期末)正六邊形線框abcdef由六根相同的導(dǎo)體棒連接而成,固定于勻強(qiáng)磁場中,線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,線框頂點a、b與直流電源兩端相接,已知導(dǎo)體棒de受到的安培力大小為F,不考慮導(dǎo)體棒間的相互作用,則下列說法正確的是()A.導(dǎo)體棒ab受到的安培力大小為FB.導(dǎo)體棒ef受到的安培力大小為FC.導(dǎo)體棒cd受到的安培力大小為0.5FD.正六邊形線框abcdef所受安培力的合力為零12.如圖所示,將閉合通電導(dǎo)線圓環(huán)平行于紙面緩慢地豎直向下放入方向垂直紙面對里的勻強(qiáng)磁場中,則通電圓環(huán)從剛進(jìn)入磁場到完全進(jìn)入磁場的過程中,所受的安培力的大小()A.漸漸增大B.漸漸變小C.先增大后減小D.先減小后增大13.(多選)如圖所示,紙面內(nèi)的金屬圓環(huán)中通有電流I,圓環(huán)圓心為O、半徑為R,P、Q為圓環(huán)上兩點,且OP垂直于OQ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場垂直于紙面對里,則()A.整個圓環(huán)受到的安培力大小為2πBIRB.整個圓環(huán)受到的安培力大小為0C.圓弧PQ受到的安培力大小為BIRD.圓弧PQ受到的安培力大小為2BIR14.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1m的平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m=0.3kg的金屬棒ab,通以從b→a、I=3A的電流,磁場方向豎直向上,這時金屬棒恰好靜止。g取10m/s2,求:(1)勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小;(2)ab棒對導(dǎo)軌的壓力。

第1節(jié)安培力及其應(yīng)用1.D安培力的方向既垂直于磁場方向,又垂直于電流的方向,即垂直于磁場與電流所確定的平面,但電流方向與磁場方向不肯定垂直。2.B由左手定則可知,A中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力向后,B中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力向前,C中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力為零,D中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力為零,只有B符合實際。3.D用左手定則可推斷出,A中導(dǎo)線所受安培力為零,B中導(dǎo)線所受安培力垂直于紙面對里,C、D中導(dǎo)線所受安培力向右,導(dǎo)線受力以后的彎曲方向應(yīng)與受力方向一樣,故D正確,A、B、C錯誤。4.C帶正電圓盤如題圖轉(zhuǎn)動時,從上向下看,形成順時針方向的電流,依據(jù)右手螺旋定則可知,在圓盤正上方形成的磁場方向豎直向下,依據(jù)左手定則,通電直導(dǎo)線所受安培力的方向水平向外,故選C。5.A由右手螺旋定則,軟鐵芯在導(dǎo)線處的磁場方向向左,由左手定則,導(dǎo)線D受到的安培力方向向上,選項A正確。6.B該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=FIL=17.解析題中磁場和電流垂直,θ角僅是導(dǎo)軌與金屬桿MN間的夾角,不是電流與磁場的夾角,所以MN所受安培力的大小F=BIdsin答案BId8.AC整段導(dǎo)線的有效長度為(2+1)l,由安培力公式F=BIl可知,導(dǎo)線abcd所受磁場作用力的合力大小為(2+1)BIl,方向垂直bc向上。在紙面內(nèi)將abcd旋轉(zhuǎn)任何角度,安培力的大小均不變,故A、C正確,B、D錯誤。9.D由左手定則知,磁感應(yīng)強(qiáng)度肯定有沿x軸負(fù)方向的重量,或者磁感應(yīng)強(qiáng)度沿x軸負(fù)方向,選D。10.A由磁場的疊加可知,R處的磁場水平向右,由安培定則知,安培力垂直于R指向y軸負(fù)方向。11.B設(shè)每根導(dǎo)體棒長為L、電阻為R,導(dǎo)體棒de通過的電流為I,則導(dǎo)體棒de受到的安培力為F=BIL,由于導(dǎo)體棒ef、fa、bc、cd通過的電流和長度跟導(dǎo)體棒de是一樣的,因此所受安培力都是F,且依據(jù)矢量疊加原理,可求得導(dǎo)體棒bc、cd、de、ef、fa受到的安培力的合力仍為F,且方向豎直向上,故B正確,C錯誤;由于導(dǎo)體棒ab與另外五根導(dǎo)體棒bc、cd、de、ef、fa并聯(lián),電壓相等,五根導(dǎo)體棒bc、cd、de、ef、fa的總電阻為5R,故流過導(dǎo)體棒ab的電流為5I,導(dǎo)體棒ab受到的安培力為F'=B·5I·L=5F,由于導(dǎo)體棒bc、cd、de、ef、fa受到的安培力的合力為F,且兩部分受到的安培力方向均豎直向上,故正六邊形線框abcdef所受安培力的合力為F合=F+5F=6F,故A、D錯誤。12.C通電圓環(huán)受到的安培力大小F=ILB,其中I、B分別為所通電流大小、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小,L指有效長度,它等于圓環(huán)所截邊界線的長度。由于L先增大后減小,所以安培力先增大后減小,C正確。13.BD依據(jù)左手定則可知,整個圓環(huán)關(guān)于圓心對稱的兩部分受到的安培力等大反向,受到的合力為0,選項A錯誤,B正確;圓弧PQ受到的安培力大小等于直線段PQ受到的安培力大小,為2BIR,選項C錯誤,D正確。14.解析金屬棒ab中電流方向由b→a,所受安培力方向水平向右,還受豎直向下的重力,