2019高中物理 第五章 磁場與回旋加速器 5.4 探究安培力練習（含解析）滬科選修3-1.docx
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探究安培力 一、選擇題（一） 1.下列說法中正確的是( ) A.磁場中某一點的磁感應強度可以這樣測定:把一小段通電導線放在該點時受到的磁場力F與該導線的長度L、通過的電流I乘積的比值,即B=FIL B.通電導線在某點不受磁場力的作用,則該點的磁感應強度一定為零 C.磁感應強度B=FIL只是定義式,它的大小取決于場源以及磁場中的位置,與F、I、L以及通電導線在磁場中的方向無關 D.通電導線所受磁場力的方向就是磁場的方向 答案:C 2.一段通電導線垂直于磁場方向放入勻強磁場中,導線上的電流方向由上而下,如圖所示。在導線以其中心點為軸逆時針轉動180的過程中,導線受到的安培力 ( ) A.大小不變,方向不變 B.大小由最大減小到零再增至最大,方向時刻改變 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? 解析:安培力公式F=ILBsinθ,導線轉動前,電流方向與磁場方向垂直,θ=90;當導線轉過一個小角度θ后,電流方向與磁場方向不再垂直,安培力變小;當導線轉過90時,電流方向與磁場方向平行,安培力為零。根據左手定則判斷知,安培力的方向始終垂直紙面向外;在導體再繼續(xù)轉動90過程中,安培力由零變到最大,安培力的方向始終垂直紙面向內,選項D正確。 答案:D 3.在等邊三角形的三個頂點A、B、C處,各有一條長直導線垂直穿過紙面,導線中均通有大小相等的恒定電流,方向如圖所示。過C點的導線所受安培力的方向 ( ) 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 解析:根據直線電流相互作用的規(guī)律可知A處導線與C處導線相互吸引,B處導線與C處導線也相互吸引,且兩安培力大小相等,所以C處導線所受的合力方向一定指向左邊且與AB邊垂直,選項C正確。 答案:C 4.如圖所示,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線。當導線中通以由外向內的電流時( ) A.磁鐵受到向左的摩擦力,磁鐵對桌面的壓力減小 B.磁鐵受到向右的摩擦力,且對桌面的壓力減小 C.磁鐵受到向左的摩擦力,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 解析:此題若從電流產生的磁場入手分析,通電直導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,其受力如何很難判定,可能會誤認為選項D正確。 若將思維方式變換一下,先判定條形磁鐵在通電導線處的磁場方向;再用左手定則判斷通電導線在條形磁鐵的磁場中受到的安培力斜向左下方;然后根據牛頓第三定律,磁鐵受到通電導線的作用力應斜向右上方。因磁鐵受力平衡,所以支持力減小,即對桌面的壓力減小,同時受到向左的摩擦力,選項A正確。 答案:A 5.(多選)已知質量為m的通電細桿ab與導軌間的動摩擦因數為μ,有電流時,ab恰好在導軌上靜止,如圖甲所示,圖乙是它可能的勻強磁場方向的四個側視圖,其中能使桿ab與導軌之間摩擦力為零的是( ) 甲 乙 解析:由左手定則知A、B、C、D四個圖中導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.如圖所示,在同一水平面的兩導軌相互平行,并處在豎直向上的磁場中,一根質量為3.6 kg、有效長度為2 m的金屬棒放在導軌上,當金屬棒中的電流為5 A時,金屬棒做勻速運動;當金屬棒中的電流增大到8 A時,金屬棒能獲得2 m/s2的加速度。則磁場的磁感應強度為多少? 解析:對金屬棒進行受力分析,利用牛頓第二定律可得 當金屬棒中的電流為5A時 BI1L-F阻=0 ① 當金屬棒中的電流為8A時 BI2L-F阻=ma ② 由①②整理方程組可得 B=ma(I2-I1)L=3.62(8-5)2T=1.2T。 答案:1.2 T 7.如圖所示,在傾角為37的光滑斜面上有一根長為0.4 m、質量為610-2 kg的通電直導線,電流I=1 A,方向垂直紙面向外,導線用平行于斜面的輕繩拴住不動,整個裝置放在磁感應強度每秒增加0.4 T、方向豎直向上的磁場中,設t=0,B=0,則需要多長時間斜面對導線的支持力為零?(g取10 m/s2) 解析:支持力為0時導線的受力如圖所示 由平衡條件得 F安=mgtan37=610-2100.75N= 0.8N 由F安=BIL得 B=F安IL=0.810.4T=2T 由B=0.4t得t=B0.4=20.4s=5s。 答案:5 s 三、選擇題（二） 1.(多選)一根長為0.2 m、通有2 A電流的通電導線,放在磁感應強度為0.5 T的勻強磁場中,則其受到的磁場力的大小可能是( ) A.0.4 N B.0.2 N C.0.1 N D.0 解析:根據安培力的定義,當磁感應強度B與通電電流I方向垂直時,磁場力有最大值為 F=BIL=0.520.2N=0.2N 當兩方向平行時,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)在如圖所示電路中,電池均相同,當開關S分別置于a、b兩處時,導線MM與NN之間的安培力的大小為Fa、Fb,可判斷這兩段導線( ) A.相互吸引,Fa>Fb B.相互排斥,Fa>Fb C.相互吸引,Fa
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