2019高中物理刷题首选卷第三章安培力应用(对点练巩固练)(含解析)新人教版选修31

2019高中物理刷题首选卷第三章安培力的应用(对点练稳固练)(含分析)新人教版选修312019高中物理刷题首选卷第三章安培力的应用(对点练稳固练)(含分析)新人教版选修3136/36蒃PAGE36膁羆蒈蒆羇蚀袄螁羃薅芇莆羇袁芅芃莁膄芀芆肆袈莂薁肃螃聿膆膆聿螃肃薁莂袈肆芆芀膄莁芃芅袁羇莆芇薅羃螁袄蚀羇蒆蒈羆膁蒂蒃莈袇蒆螀膂螃袀肃膇螇薆羁薃肂蚂袆膀蚇蚆羈羄莀肀蒅罿薇螅腿莅袂螂肄螈蒇袅莀螆膀芀蚃螁莇羅莇袃蚂羂节薀莈肅薈芄羀蚄膅荿芈肅蝿蚅薂膁螄肇膈膅肁肅螀袃莄膀肈芅羈节莃芁羃衿羈莅艿蚃蚁肃袆蚈袈螈蒀肄膃蒁蒅蚁螈螈蚁蒅蒁膃肄蒀螈袈蚈袆肃蚁蚃艿莅羈衿羃芁莃节羈芅肈膀莄袃螀肅肁膅膈肇螄膁薂蚅蝿肅芈荿膅蚄羀芄薈肅莈薀节羂蚂袃莇羅莇螁蚃芀膀螆莀袅蒇螈肄螂袂莅腿螅薇罿蒅肀莀羄羈蚆蚇膀袆蚂肂薃羁薆螇膇肃袀螃膂螀蒆袇莈蒃蒂膁羆蒈蒆羇蚀袄螁羃薅芇莆羇袁芅芃莁膄芀芆肆袈莂薁肃螃聿膆膆聿螃肃薁莂袈肆芆芀膄莁芃芅袁羇莆芇薅羃螁袄蚀羇蒆蒈羆膁蒂蒃莈袇蒆螀膂螃袀肃膇螇薆羁薃肂蚂袆膀蚇蚆羈羄莀肀蒅罿薇螅腿莅袂螂肄螈蒇袅莀螆膀芀蚃螁莇羅莇袃蚂羂节薀莈肅薈芄羀蚄膅荿芈肅蝿蚅薂膁螄肇膈膅肁肅螀袃莄膀肈芅羈节莃芁羃衿羈莅艿蚃蚁肃袆蚈袈螈蒀肄膃蒁蒅蚁螈螈蚁蒅蒁膃肄蒀螈袈蚈袆肃蚁蚃艿莅羈衿羃芁莃节羈芅肈膀莄袃螀肅肁膅膈肇螄膁薂蚅蝿肅芈荿膅蚄羀芄薈肅莈薀节羂蚂袃莇羅莇螁蚃芀膀螆莀袅蒇螈肄螂袂莅腿螅薇罿蒅肀莀羄羈蚆蚇膀袆蚂肂薃羁薆螇膇肃袀螃膂螀蒆袇莈蒃蒂膁羆蒈蒆羇蚀袄螁羃薅芇莆羇袁芅芃莁膄芀芆肆袈莂薁肃螃聿膆2019高中物理刷题首选卷第三章安培力的应用(对点练稳固练)(含分析)新人教版选修31

追踪训练安培力的应用

1.

以下列图，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面

相垂直的匀强磁场中，磁感觉强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形

通电导线碰到的安培力大小为( )

BIl

C．BIlD．2BIl

答案C

分析

V形导线两部分的受力情况以下列图。其中F＝BIl，V形导线碰到的安培力应为这两个

力的合力，大小为F合＝2Fcos60°＝BIl，C正确。

12.

以下列图，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方

固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则( )

A．若是台秤的示数增大，说明磁铁左端是北极

B．若是台秤的示数增大，说明磁铁右端是北极

C．无论怎样台秤的示数都不能能变化

D．以上说法都不正确

答案A

分析若是台秤的示数增大，说明导线对磁铁的作用力竖直向下，由牛顿第三定律知，

磁铁对导线的作用力竖直向上，依照左手定则可判断，导线所在处磁场方向水平向右，由磁

铁周围磁场分布规律可知，磁铁的左端为北极，A正确，B、C、D错误。

3.

(多项选择)以下列图，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方。MN与线圈轴线均处

于竖直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，能够( )2

A．将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极

B．将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极

C．将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极

D．将a、c端接在交流电源的一端，b、d端接在交流电源的另一端答案ABD分析将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极，依照安培定则可知，线圈产生的磁场方向向上，再依照左手定则可知MN碰到的安培力向外，则MN垂直纸面向外运动，A正确；同应该、d端接电源正极，a、c端接电源负极时，垂直纸面向外运动，B正确；bMN当a、d端接电源正极，b、c端接电源负极，MN垂直纸面向里运动，C错误；将a、c端接

在交流电源一端，b、d端接在交流电源的另一端，a、c端的电势的高低相对于b、d端的电

势高低做同步变化，线圈磁场与电流方向的关系跟A、B选项两种情况相同，D正确。

4．通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固

定转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向以下列图。以下哪一种情况将会发生( )

A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动

B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动

C．L2绕轴O按顺时针方向转动

D．L2绕轴O按逆时针方向转动

答案D分析由右手螺旋定则可知导线L1的上方的磁场的方向为垂直纸面向外，且离导线L1的距离越远的地方，磁场越弱，导线L2上的每一小部分碰到的安培力方向均水平向右，由于O点的下方磁场较强，则安培力较大，因此L2绕轴O按逆时针方向转动，D正确。35.

以下列图，MN、PQ为水平放置的平行导轨，通电导体棒ab垂直放置在导轨上，已知导

体棒的质量m＝1kg、长L＝2.0m，经过的电流I＝5.0A，方向以下列图，导体棒与导轨

3间的动摩擦因数μ＝3，当加一竖直向上的匀强磁场时，导体棒水平向右运动，随着磁感

应强度的增大，导体棒运动的加速度增大；若减小磁感觉强度方向与速度方向的夹角，当该

夹角减小到某一值θ时，无论怎样增大磁感觉强度，导体棒ab均不会运动，则θ为( )

A．30°B．45°C．60°D．90°

答案A

分析以下列图对导体棒进行受力分析以以下列图所示：

依照F＝BIL知，增大磁感觉强度时，导体棒所受安培力F增加，若使导体棒不会运动，需满足：安培力F的水平重量小于导体棒与导轨间的最大静摩擦力，如图即满足：

Fsinθ≤μ(mg＋Fcosθ)①

4

当磁感觉强度B足够大时，即F足够大，由数学关系能够知道，

＋cosθ≈cosθ②mgFF即当tanθ≤μ时，无论安培力多大，导体棒都不能够运动，又由于μ＝3，解得：θ3＝30°，A正确。

6.

以下列图，倾斜导轨宽为L，与水平面成α角，处在方向竖直向上、磁感觉强度为B

的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导轨上。当回路电流强度为I时，金属杆ab所受安培力

F( )

A．方向垂直ab杆沿斜面向上

B．方向垂直ab杆水平向右

C．F＝BILcosα

D．F＝BILsinα

答案B

分析由题图知电流方向由b→a且与磁场方向垂直，依照左手定则可知安培力水平向

右，由安培力计算公式可得F＝BIL，B正确。

57.

以下列图，一根有质量的金属棒MN，两端用首饰导线连接后悬于a、b两点，棒的中部

处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，

为了使拉力等于零，能够( )

A．合适减小磁感觉强度B．使磁场反向

C．合适增大电流D．使电流反向

答案C

分析第一对MN进行受力分析：其受竖直向下的重力G、受两根软导线的竖直向上的

拉力和安培力。当其处于平衡状态时：2F＋BIL＝mg，重力mg恒定不变，欲使拉力F减小到

0，应增大安培力BIL，因此可增大磁场的磁感觉强度B或增大经过金属棒中的电流I，或二

者同时增大，只有C正确。

8.

以下列图条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁

垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用F表示磁铁对桌面的压力，用f表示桌面对磁铁6

的摩擦力，导线中通电后与通电前对照较( )

A．F减小，f＝0B．F减小，f≠0

C．F增大，f＝0D．F增大，f≠0

答案C

分析磁铁的磁感线在它的外面是从N极到S极，由于长直导线在磁铁的中央上方，此

处的磁感线是水平的，电流的方向垂直于纸面向里，依照左手定则，导线所受的安培力方向

竖直向上，以以下列图所示：

长直导线是固定不动的，依照物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就

是竖直向下的。

因此磁铁对水平桌面的压力除了重力之外还有通电导线的作用力，压力是增大的；由于

这两个力的方向都是竖直向下的，因此磁铁不会发生相对运动，不会产生摩擦力，C正确。

9.

以下列图，用两根稍微悬线将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀

7

强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态。

为了使金属棒平衡在该地址上，所需的磁场的最小磁感觉强度的大小、方向为( )

mgmgA.Iltanθ，竖直向上B.Iltanθ，竖直向下

mgmgC.Ilsinθ，平行悬线向下D.Ilsinθ，平行悬线向上

答案D

分析要求所加磁场的磁感觉强度最小，应使金属棒平衡时所受的安培力有最小值。从

端侧视图对杆受力分析：由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形

可知，当安培力F垂直于悬线的拉力T时，安培力有最小值为min＝sinθ，即minIl＝FFmgBmgsinθ

mgsinθ，得Bmin＝，由左手定则知，磁感觉强度的方向应平行于悬线向上。D正确。Il

10．以下列图，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距L＝1m。导体棒ab跨放在

8导轨上，棒的质量为m＝0.2kg，棒的中点用细绳经定滑轮与一物体相连(绳与棒垂直)，物体的质量为＝0.3kg。导体棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5(g取10m/s2)，匀强磁场的M磁感觉强度B＝2T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方

向怎样？答案2A方向由a到b分析导体棒的最大静摩擦力大小为fmg＝1N，M的重力为G＝Mg＝3N，则fmm＜G，要保持物体匀速上升，则安培力方向必定水平向左，则依照左手定则判断得知棒中电

流的方向为由a到b。

依照受力分析，由牛顿第二定律，则有

F安－fm－G＝0，

F安＝BIL，联立得：I＝2A。

11.以下列图，电源电动势E＝2V，r＝0.5Ω，竖直导轨宽Lm，导轨电阻不计，另有一金属棒，质量＝0.1kg，电阻＝0.5Ω，它与轨道间的动摩擦因数μ＝0.4，金abmR属棒靠在导轨的外面，为使金属棒静止不下滑，施加一个与纸面夹角为30°且方向向里的匀强磁场，g取10m/s2，求：磁场的方向；

磁感觉强度B的取值范围。

答案(1)竖直方向成30°角斜向下

(2)3T≤B

分析(1)以静止的金属棒为研究对象，画出其侧视图，受力如图甲所示。9

要使金属棒静止，通电金属棒所受安培力必然要有向左的重量，由左手定则判断磁场方

向应斜向下。

2电路中电流I＝R＋r＝A＝2A

依照平衡条件，若摩擦力向上达到最大时，受力分析如图甲所示，依照平衡条件则有：

Fsin30°＋f＝mg，f＝μN＝μFcos30°

即B1ILsin30°＋μB1ILcos30°＝mg

1mg13≈3T得B＝ILsin30°＋μcos30°＝2×0.2××2若摩擦力方向向下，如图乙所示，

则：F′sin30°＝f′＋mg，f′＝μN′＝μF′cos30°

即B2ILsin30°－μB2ILcos30°＝mg

代入数据计算得出：B2

故所求磁感觉强度的范围是3T≤B≤16.3T。1012.

水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为

E的电源(不计内阻)。现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围

较大的匀强磁场，磁感觉强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，以下列图，

求：

当金属棒ab静止时，碰到的支持力和摩擦力各为多少？

若B的大小和方向均能改变，则要使ab金属棒所受支持力为零，B的大小最少为多少？此时B的方向怎样？

答案(1)－BLEcosθBLEsinθmgRRmgR(2)EL方向水平向右

分析从b向a看侧视图受力分析以下列图。

(1)水平方向：Ff＝F安sinθ①

11

竖直方向：FN＋F安cosθ＝mg②

E又F安＝BIL＝BRL③

联立①②③得：N＝－BLEcosθ，f＝BLEsinθ。FmgRFR(2)要使金属棒ab所受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上，则有F安′＝，安′＝min＝minE得min＝mgRRL，依照左手定则判断磁场方向水平向右。mgFBILBBEL13.

以下列图，在与水平方向夹角为60°的圆滑