2023年新教材高中物理第1章磁场第2节安培力的应用课后提升训练粤教版选择性必修第二册

第一章第二节A组·基础达标1．(多选)关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法正确的是()A．该磁场的磁感应强度的大小处处相等，方向相同B．该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C．使线圈平面始终与磁感线平行D．该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度的大小都相等【答案】CD【解析】磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间均匀辐向分布的磁场，使线圈平面始终与磁感线平行，C正确．该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度的大小处处相等，但方向不同，A、B错误，D正确．2．(多选)超导电磁铁相斥式磁悬浮列车能够悬浮的原理是()A．超导体的电阻为零B．超导体的磁性很强C．超导体电流的磁场方向与轨道上磁场方向相反D．超导体电流产生的磁力与列车重力平衡【答案】CD【解析】列车能够悬浮，必定受到了向上的力，这个力就是车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈中电流形成的磁场之间所产生的排斥力，这个力与列车重力平衡，列车才能悬浮．因此两磁场方向必须相反，C、D正确．超导体无电流时，即使电阻为零，也不能产生磁场，因此列车不能悬浮，A、B错误．3．如图所示，在蹄形磁铁的上方放置一个可以自由运动的通电线圈abcd，最初线圈平面与蹄形磁铁处于同一竖直面内，则通电线圈运动的情况是()A．ab边转向纸外，cd边转向纸里，同时向下运动B．ab边转向纸里，cd边转向纸外，同时向下运动C．ab边转向纸外，cd边转向纸里，同时向上运动D．ab边转向纸里，cd边转向纸外，同时向上运动【答案】B【解析】在图示位置时，根据左手定则判断可知，ad边左半边所受磁场力方向向里，右半边所受磁场力方向向外，则ab边转向纸里，cd边转向纸外．从图示位置转过90°时，根据左手定则判断可知，ad边所受磁场力方向向下，所以线圈ab边转向纸里，cd边转向纸外，同时向下运动，故B正确，A、C、D错误．4．(多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示．矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴．将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方．为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将()A．左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B．左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉D．左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉【答案】AD【解析】由于矩形线圈是由一根漆包线绕制而成，电流在环形线圈中通过，把左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉或者把左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉、右转轴下侧的绝缘漆刮掉，这样在半个周期内受到安培力作用而转动，在另半个周期内靠惯性转动，故A、D做法可行；把左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，这样在半个周期内安培力是动力，另半个周期内安培力是阻力，阻碍线圈的转动，故B做法不可行；把左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，线圈中没有电流，线圈不受安培力作用，不能转动，故C做法不可行．5．如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，c为直径与b等长的半圆，长度关系为c最长，b最短，将装置水平置于竖直向下的匀强磁场中，在接通电源后，三根导体棒中有等大的电流通过，则三根导体棒受到的安培力大小关系为()A．Fa＞Fb＞Fc B．Fa＝Fb＝FcC．Fb＜Fa＜Fc D．Fa＞Fb＝Fc【答案】D【解析】设a、b两棒的长度分别为La和Lb，c的直径为d.由于导体棒都与匀强磁场垂直，则a、b、c三棒所受的安培力大小分别为Fa＝BILa；Fb＝BILb＝BId；c棒所受的安培力与长度为d的直导体棒所受的安培力大小相等，则有Fc＝BId；因为La＞d，则有Fa＞Fb＝Fc.B组·能力提升6．如图所示，在一直流电动机的空隙中(磁极和电枢之间的区域)，磁感应强度为0.8T．假设在匀强磁场中垂直放有400匝电枢导线，电流为10A，导线的有效长度为0.15m，求：(1)电枢导线ab边所受的安培力的大小；(2)线圈转动的方向．解：(1)根据安培力公式，电枢导线ab边所受的安培力的大小为F安＝NBLI＝400×0.8×0.15×10N＝480N.(2)在题图位置，由左手定则知ab边受安培力方向向上，dc边受安培力方向向下．则从外向里看，线圈沿顺时针方向转动．7．如图所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定两间距L＝0.5m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势E＝10V，内阻r＝2Ω，一质量m＝100g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度B＝1T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)．金属导轨是光滑的，g取10m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：(1)金属棒所受到的安培力大小；(2)滑动变阻器R接入电路中的阻值．解：(1)作出金属棒的受力图，如图．则有安培力F＝mgsinθ，解得F＝0.5N.(2)根据安培力公式F＝BIL，得I＝eq\f(F,BL)＝1A．设滑动变阻器接入电路的阻值为R′，根据闭合电路欧姆定律E＝I(R′＋r)，得R′＝eq\f(E,I)－r＝8Ω.8．电磁炮的模型如图甲、乙．光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L＝0.1m，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝1T，弹体总质量m＝0.01kg，弹体在轨道间的电阻R＝1Ω，可控电源的内阻r＝4Ω，提供的电流是I＝0.2A，保证电磁炮匀加速发射，不计空气阻力．求：(1)弹体所受安培力的大小；(2)弹体从静止加速到10m/s过程中