高中物理 第5章 磁場與回旋加速器 5_4 探究安培力學業(yè)分層測評 滬科版選修3-1

探究安培力 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．如圖所示各圖中，表示磁場方向、電流方向及導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錯誤．在D圖中，B與I平行，導線所受安培力為零． 【答案】　A 2．在赤道上空，有一條沿東西方向水平架設(shè)的導線，當導線中的自由電子自西向東沿導線做定向移動時，導線受到地磁場的作用力的方向為(　　) A．向北　　　　　　　　 B．向南 C．向上 D．向下 【解析】　導線中的自由電子自西向東沿導線定向移動時，形成的電流自東向西．赤道上空地磁場方向由南水平指向北，由左手定則可判斷導線受到的安培力方向向下．答案為D. 【答案】　D 3．(多選)一根長為0.2 m電流為2 A的通電導線，放在磁感應強度為0.5 T的勻強磁場中，受到安培力的大小可能是(　　) 【導學號：37930065】 A．0.4 N B．0.2 N C．0.1 N D．0 【解析】　當磁感應強度B與通電電流I方向垂直時，安培力有最大值為F＝BIL＝0.520.2 N＝0.2 N；當兩方向平行時，安培力有最小值為0.隨著二者方向夾角的不同，磁場力大小可能在0與0.2 N之間取值． 【答案】　BCD 4. (2016溫州高二檢測)如圖5411所示，四邊形的通電閉合線框abcd處在垂直線框平面的勻強磁場中，它受到磁場力的合力(　　) 圖5411 A．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】　D 5．(2016海南農(nóng)墾中學檢測)如圖5412所示，向一根松弛的導體線圈中通以電流，線圈將會(　　) 圖5412 A．縱向收縮，徑向膨脹 B．縱向伸長，徑向膨脹 C．縱向伸長，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】　A 6．(2016肇慶高二月考)如圖5413所示，水平面內(nèi)一段通電直導線平行于勻強磁場放置，當導線以左端點為軸在水平平面內(nèi)轉(zhuǎn)過90時(如圖中虛線所示)，導線所受的安培力(　　) 圖5413 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 【解析】　B和I平行時，導線所受安培力為零，當B和I的夾角θ增大時，F(xiàn)安＝BILsin θ，F(xiàn)安增大，當B和I垂直時，F(xiàn)安最大，選項B正確，A、C、D錯誤． 【答案】　B 7．(2016三明一中高二檢測)如圖5414所示為一種自動跳閘的閘刀開關(guān)，O是轉(zhuǎn)動軸，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＝1 T的勻強磁場中，CO間距離為10 cm，當磁場力為0.2 N時，閘刀開關(guān)會自動跳開．則要使閘刀開關(guān)能跳開，CO中通過的電流的大小和方向為 (　　) 圖5414 A．電流方向C→O B．電流方向O→C C．電流大小為1 A D．電流大小為0.5 A 【解析】　由左手定則，電流的方向O→C，由B＝得I＝＝2 A. 【答案】　B 8．(多選)如圖5415所示，通電細桿ab質(zhì)量為m，置于傾角為θ的導軌上，導軌和桿間不光滑，有電流時，桿靜止在導軌上，下圖是四個俯視圖，標出了四種勻強磁場的方向，其中摩擦力可能為零的是(　　) 圖5415 【解析】　因為桿靜止在導軌上，所受合力為零，如果桿和導軌無擠壓或者相對于導軌無滑動的趨勢，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磁場，如圖5416所示，磁感應強度B逐漸增加的過程中，ab桿始終保持靜止，則ab桿受到的摩擦力(　　) 圖5416 A．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．當在垂直軌道平面向上加一勻強磁場后，由左手定則可知，金屬桿將受到沿斜面向上的安培力．在磁感應強度B逐漸增加的過程中，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】　D 10. (多選)圖5417中裝置可演示磁場對通電導線的作用．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是置于導軌上并與導軌垂直的金屬桿．當電磁鐵線圈兩端a、b，導軌兩端e、f，分別接到兩個不同的直流電源上時，L便在導軌上滑動．下列說法正確的是(　　) 圖5417 A．若a接正極，b接負極，e接正極，f接負極，則L向右滑動 B．若a接正極，b接負極，e接負極，f接正極，則L向右滑動 C．若a接負極，b接正極，e接正極，f接負極，則L向左滑動 D．若a接負極，b接正極，e接負極，f接正極，則L向左滑動 【解析】　若a接正極，b接負極，電磁鐵磁極間磁場方向向上，e接正極，f接負極，由左手定則判定金屬桿受安培力向左，則L向左滑動，A項錯誤．同理判斷B、D選項正確，C項錯誤． 【答案】　BD 11．質(zhì)量為m的導體棒MN靜止于寬度為L的水平軌道上，通過MN的電流為I，勻強磁場的磁感應強度為B，方向與導軌平面成θ角斜向下，如圖5418所示，求棒MN所受的支持力和摩擦力． 圖5418 【解析】　導體棒靜止時受力如圖． 由平衡條件知 N＝mg＋Fcos θ，f＝Fsin θ. 安培力F＝ILB， 所以支持力N＝ILBcos θ＋mg； 摩擦力f＝ILBsin θ. 【答案】　ILBcos θ＋mg　ILBsin θ 12.如圖5419所示，兩平行光滑金屬導軌與水平面間的夾角θ＝45，相距為20 cm；金屬棒MN的質(zhì)量為110－2 kg，電阻R＝8 Ω；勻強磁場方向豎直向下，磁感應強度B＝0.8 T，電源電動勢E＝10 V，內(nèi)阻r＝1 Ω.當電鍵S閉合時，MN處于平衡狀態(tài)，求變阻器R1的取值為多少？(忽略金屬導軌的電阻) 【導學號：37930066】 圖5419 【解析】　沿M→N的方向看去，導體棒MN受重力、支持力、安培力，這三個力在同一豎直平面內(nèi)，如圖所示． 由受力圖及平衡條件有： mgsin θ－BILcos θ＝0① 由閉合電路的歐姆定律有： E＝I(R＋R1＋r)② 由①②兩式解得：R1＝7 Ω. 【答案】　7 Ω