2019高中物理第五章磁场与回旋加速器54探究安培力练习(含解析)沪科选修31

2019高中物理第五章磁场与盘旋加快器5.4研究安培力练习(含分析)沪科选修312019高中物理第五章磁场与盘旋加快器5.4研究安培力练习(含分析)沪科选修3111/11膁PAGE11袈蚂薆肄袃艿芁2019高中物理第五章磁场与盘旋加快器5.4研究安培力练习(含分析)沪科选修31

研究安培力

一、选择题（一）

1.以下说法中正确的选项是()

A.磁场中某一点的磁感觉强度可以这样测定:把一小段通电导线放在该点时碰到的磁场力F与该导线的长度L、经过的电流I乘积的比值,即B=??????B.通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感觉强度必然为零C磁感觉强度??可是定义式,它的大小取决于场源以及磁场中的地址,与、、L以及通电导线.B=????FI在磁场中的方向没关

D.通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向

答案:C

2.一段通电导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中,导线上的电流方向由上而下,以下列图。在导线

以其中心点为轴逆时针转动180°的过程中,导线碰到的安培力()

A.大小不变,方向不变

B.大小由最大减小到零再增至最大,方向时辰改变

C.大小由最大减小到零再增至最大,方向不变

D.大小由最大减小到零再增至最大,方向由垂直纸面向外变为垂直纸面向内

分析:安培力公式F=ILBsinθ,导线转动前,电流方向与磁场方向垂直,θ=90°;当导线转过一个小

角度θ后,电流方向与磁场方向不再垂直,安培力变小;当导线转过90°时,电流方向与磁场方向平

行,安培力为零。依照左手定则判断知,安培力的方向向来垂直纸面向外;在导体再连续转动90°过

程中,安培力由零变到最大,安培力的方向向来垂直纸面向内,选项D正确。

答案:D

3.在等边三角形的三个极点A、B、C处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中均通有大小相等

的恒定电流,方向以下列图。过C点的导线所受安培力的方向()

1

A.与AB边平行,竖直向上

B.与AB边平行,竖直向下

C.与AB边垂直,指向左边

D.与AB边垂直,指向右边

分析:依照直线电流相互作用的规律可知A处导线与C处导线相互吸引,B处导线与C处导线也相互

吸引,且两安培力大小相等,所以C处导线所受的合力方向必然指向左边且与AB边垂直,选项C正

确。

答案:C

4.以下列图,一条形磁铁放在水平桌面上,在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线。当导线

中通以由外向内的电流时()

A.磁铁碰到向左的摩擦力,磁铁对桌面的压力减小

B.磁铁碰到向右的摩擦力,且对桌面的压力减小

C.磁铁碰到向左的摩擦力,且对桌面的压力增大

D.磁铁不受摩擦力,对桌面的压力不变

分析:此题若从电流产生的磁场下手分析,通电直导线的磁场可以用安培定则判断,但处于磁场中的

不是小磁针而是大条形磁铁,其受力如何很难判断,可能会误认为选项D正确。

若将思想方式变换一下,先判断条形磁铁在通电导线处的磁场方向;再用左手定则判断通电导

线在条形磁铁的磁场中碰到的安培力斜向左下方;尔后依照牛顿第三定律,磁铁碰到通电导线的作

用力应斜向右上方。因磁铁受力平衡,所以支持力减小,即对桌面的压力减小,同时碰到向左的摩擦

力,选项A正确。答案:A

2

5.(多项选择)已知质量为m的通电细杆ab与导轨间的动摩擦因数为μ,有电流时,ab恰幸好导轨上静

止,如图甲所示,图乙是它可能的匀强磁场方向的四个侧视图,其中能使杆ab与导轨之间摩擦力为

零的是()

甲

乙

分析:由左手定则知A、B、C、D四个图中导线所受安培力方向分别为水平向右、竖直向上、竖直向下、水平向左,所以A、B两图中摩擦力可能为零。

答案:AB

二、非选择题（一）

6.以下列图,在同一水平面的两导轨相互平行,并处在竖直向上的磁场中,一根质量为3.6kg、有效

长度为2m的金属棒放在导轨上,当金属棒中的电流为5A时,金属棒做匀速运动;当金属棒中的电

流增大到8A时,金属棒能获得2m/s2的加快度。则磁场的磁感觉强度为多少?

分析:对金属棒进行受力分析,利用牛顿第二定律可得

当金属棒中的电流为5A时

1阻0①BIL-F=当金属棒中的电流为8A时

BI2L-F阻=ma②

3

由①②整理方程组可得

B=????=×2T=1.2T。(??2-??1)??(8-5)×2答案:1.2T

7.以下列图,在倾角为37°的圆滑斜面上有一根长为、质量为6×10-2kg的通电直导线,电流I=1A,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感觉强度每秒增加0.4T、方向竖直向上的磁场中,设t=0,B=0,则需要多长时间斜面对导线的支持力为零?(g取10m/s2)

分析:支持力为0时导线的受力以下列图

由平衡条件得

6×10-2×10F安=°=N=tan370.8N

由F安=BIL得

??安B==T=2T????1×

2由B=0.4t得t==s=5s。

答案:5s

三、选择题（二）

1.(多项选择)一根长为0.2m、通有2A电流的通电导线,放在磁感觉强度为0.5T的匀强磁场中,则其

碰到的磁场力的大小可能是()

.4N.2N.1N

分析:依照安培力的定义,当磁感觉强度B与通电电流I方向垂直时,磁场力有最大值为

4

F=BIL=0.5×2×0.2N=0.2N

当两方向平行时,磁场力有最小值为0

随着二者方向夹角的不相同,磁场力大小可能在0与0.2N之间取值。

答案:BCD

2.(2014·山东淄博检测)在以下列图电路中,电池均相同,当开关S分别置于a、b两处时,导线MM'

与NN'之间的安培力的大小为Fa、Fb,可判断这两段导线()

A.相互吸引,Fa>FbB.相互排斥,Fa>FbC.相互吸引,Fa<FbD.相互排斥,Fa<Fb分析:无论开关置于a还是置于b,两导线中经过的都是反向电流,相互间作用力为斥力,选项A、C错误。开关置于地址b时电路中电流较大,导线间相互作用力也较大,应选项D正确。答案:D

3.(2014·四川绵阳检测)以下列图的天平可用来测定磁感觉强度。天平的右臂下面挂有一个矩形

线圈,宽为L,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I(方向

以下列图)时,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡。当电流反向(大小不变)时,

右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡。由此可知()

A.磁感觉强度的方向垂直纸面向里,大小为

B.磁感觉强度的方向垂直纸面向里,大小为

C.磁感觉强度的方向垂直纸面向外,大小为

(??1-??2)??

??????

????

2??????

(??1-??2)??

??????

5

????D.磁感觉强度的方向垂直纸面向外,大小为??????2分析:因为右边再加上质量为m的砝码后,天平才能重新平衡,由此可知,开始时天平的右臂下面挂的矩形线圈碰到的安培力F方向竖直向下,磁场方向垂直纸面向里。电流反向时矩形线圈碰到的安培力F方向竖直向上,安培力的变化量,所以有2,得????。F=mgNILB=mgB=2??????答案:B

四、非选择题（二）

4.(2014·广东梅州检测)以下列图,天平右臂下面挂有一个矩形线圈宽为L,共N匝,线圈下部悬在

匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里。利用这架天平如何测定磁场的磁感觉强度。

写出测量方法。

磁感觉强度的表达式B(用测量的物理量表示)。

分析:(1)在线圈中通入沿顺时针方向流动的电流I,在天平左右两盘各加质量分别为m,m的砝码,12天平平衡,由此即可获得磁感觉强度的大小。(2)线圈中通入电流I时,由左手定则,线圈底边所受安培力方向竖直向下,由天平平衡得(),式中L'为天平力臂。解得(??1-??2)??12。mgL'=mg+NILBL'B=??????答案:(1)见分析(2)(??1-??2)????????

5.(2014·广东惠阳检测)质量m=0.02kg的通电细杆ab置于倾角为θ=37°的平行放置的导轨上,

导轨的宽度d=0.2m,杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4,磁感觉强度B=2T的匀强磁场与导轨平

面垂直且方向向下,以下列图。现调治滑动变阻器的滑片,为使杆ab静止不动,经过ab杆的电流范

围为多少?

分析:当摩擦力沿斜面向下时,受力如图甲所示,则

6

沿斜面方向F1-mgsinθ-f1=0

垂直斜面方向