高中物理沪科版1第五章磁场与回旋加速器 学业分层测评20

学业分层测评(二十)探究安培力(建议用时：45分钟)[学业达标]1．如图所示各图中，表示磁场方向、电流方向及导线受力方向的图示正确的是()【解析】由左手定则知，A正确，B，C错误．在D图中，B与I平行，导线所受安培力为零．【答案】A2．在赤道上空，有一条沿东西方向水平架设的导线，当导线中的自由电子自西向东沿导线做定向移动时，导线受到地磁场的作用力的方向为()A．向北 B．向南C．向上 D．向下【解析】导线中的自由电子自西向东沿导线定向移动时，形成的电流自东向西．赤道上空地磁场方向由南水平指向北，由左手定则可判断导线受到的安培力方向向下．答案为D.【答案】D3．(多选)一根长为0.2m电流为2A的通电导线，放在磁感应强度为T的匀强磁场中，受到安培力的大小可能是()【导学号：37930065】A．N B．NC．N D．0【解析】当磁感应强度B与通电电流I方向垂直时，安培力有最大值为F＝BIL＝×2×N＝N；当两方向平行时，安培力有最小值为0.随着二者方向夹角的不同，磁场力大小可能在0与N之间取值．【答案】BCD4.(2023·温州高二检测)如图5­4­11所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力()图5­4­11A．竖直向上B．方向垂直于ad斜向上C．方向垂直于bc斜向下D．为零【解析】由于线框是闭合的，故四条边安培力的合力为零，D正确．【答案】D5．(2023·海南农垦中学检测)如图5­4­12所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流，线圈将会()图5­4­12A．纵向收缩，径向膨胀B．纵向伸长，径向膨胀C．纵向伸长，径向收缩D．纵向收缩，径向收缩【解析】纵向电流方向相同，故相互吸引，所以收缩．径向(垂直纸面)电流相反，所以相互排斥，故膨胀，故A正确．【答案】A6．(2023·肇庆高二月考)如图5­4­13所示，水平面内一段通电直导线平行于匀强磁场放置，当导线以左端点为轴在水平平面内转过90°时(如图中虚线所示)，导线所受的安培力()图5­4­13A．大小不变B．大小由零逐渐增大到最大C．大小由零先增大后减小D．大小由最大逐渐减小到零【解析】B和I平行时，导线所受安培力为零，当B和I的夹角θ增大时，F安＝BILsinθ，F安增大，当B和I垂直时，F安最大，选项B正确，A、C、D错误．【答案】B7．(2023·三明一中高二检测)如图5­4­14所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B＝1T的匀强磁场中，CO间距离为10cm，当磁场力为N时，闸刀开关会自动跳开．则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为()图5­4­14A．电流方向C→O B．电流方向O→CC．电流大小为1A D．电流大小为0.5A【解析】由左手定则，电流的方向O→C，由B＝eq\f(F,IL)得I＝eq\f(F,BL)＝2A.【答案】B8．(多选)如图5­4­15所示，通电细杆ab质量为m，置于倾角为θ的导轨上，导轨和杆间不光滑，有电流时，杆静止在导轨上，下图是四个俯视图，标出了四种匀强磁场的方向，其中摩擦力可能为零的是()图5­4­15【解析】因为杆静止在导轨上，所受合力为零，如果杆和导轨无挤压或者相对于导轨无滑动的趋势，则摩擦力为零，由左手定则可知A中F水平向右，B中F竖直向上，C中F竖直向下，D中F水平向左，A、B满足题意．【答案】AB[能力提升]9.倾角为α的导电轨道间接有电源，轨道上静止放有一根金属杆ab.现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，如图5­4­16所示，磁感应强度B逐渐增加的过程中，ab杆始终保持静止，则ab杆受到的摩擦力()图5­4­16A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大后减小D．先减小后增大【解析】金属杆静止在轨道上，所受合力为零，沿斜面向上的静摩擦力等于重力的下滑分力．当在垂直轨道平面向上加一匀强磁场后，由左手定则可知，金属杆将受到沿斜面向上的安培力．在磁感应强度B逐渐增加的过程中，安培力逐渐增大，ab杆受到的静摩擦力先沿斜面向上逐渐减小，当安培力大于重力的下滑分力后，再沿斜面向下逐渐增大．【答案】D10.(多选)图5­4­17中装置可演示磁场对通电导线的作用．电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属轨道，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是()图5­4­17A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动【解析】若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则L向左滑动，A项错误．同理判断B、D选项正确，C项错误．【答案】BD11．质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平轨道上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图5­4­18所示，求棒MN所受的支持力和摩擦力．图5­4­18【解析】导体棒静止时受力如图．由平衡条件知N＝mg＋Fcosθ，f＝Fsinθ.安培力F＝ILB，所以支持力N＝ILBcosθ＋mg；摩擦力f＝ILBsinθ.【答案】ILBcosθ＋mgILBsinθ12.如图5­4­19所示，两平行光滑金属导轨与水平面间的夹角θ＝45°，相距为20cm；金属棒MN的质量为1×10－2kg，电阻R＝8Ω；匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度B＝T，电源电动势E＝10V，内阻r＝1Ω.当电键S闭合时，MN处于平衡状态，求变阻器R1【导学号：37930066】图5