2012高中物理 3-3《探究安培力 》同步课时训练 粤教版选修3-1

用心 爱心 专心 1 探究安培力探究安培力 一 单项选择题 1 关于安培力 磁感应强度的说法 正确的是 A 通电导体不受磁场力作用的地方一定没有磁场 B 将I L相同的通电导体放在同一匀强磁场的不同位置 受安培力一定相同 C 磁感线指向磁感应强度减小的方向 D 以上说法都不正确 解析 由F BILsin 当I B时 F 0 此时通电导线不受磁场力 但导线处有磁场 故 A 错 如果I L相同 放在同一匀强磁场中因放置角度不同 安培力也可能不同 故 B 不对 在匀强磁场中沿磁感线方向磁感应强度不变 故 C 错 正确答案为 D 答案 D 2 如图 3 3 13 所示 半径为R的圆形线圈共有n匝 其中心位置处半径为r的范围内有匀 强磁场 磁场方向垂直线圈平面 若磁感应强度为B 则穿过线圈的磁通量为 图 3 3 13 A BR2 B Br2 C n BR2 D n Br2 解析 BS中S指磁感线垂直穿过的面积 所以 B r2 B 正确 答案 B 3 在磁场中的同一位置 先后引入长度相等的直导线a和b a b导线的方向均与磁场方 向垂直 但两导线中的电流不同 因此所受到的力也不相同 下图中的几幅图象表现的是导 线所受到的力F与通过导线的电流I的关系 a b各自有一组F I的数据 在图象中各描 出一个点 下列四幅图中正确的是 解析 两条相同的导线通入不同的电流先后放在磁场中的同一点 并且电流方向都与磁场方 向垂直 由于磁场方向是不变的 故导线所在处的磁感应强度是确定的 根据磁感应强度的 定义式B 当L确定时 F I时 则F I图象应是过原点的一条直线 故 C 对 F IL 答案 C 4 如图 3 3 14 所示 一根通电直导线放在磁感应强度B 1 T 的匀强磁场中 在以导线为 用心 爱心 专心 2 圆心 半径为r的圆周上有a b c d四个点 若a点的实际磁感应强度为 0 则下列说法 中正确的是 图 3 3 14 A 直导线中电流方向是垂直纸面向外 B c点的实际磁感应强度也为 0 C d点实际磁感应强度的 T 方向斜向下 与B夹角为 45 2 D 以上说法均不正确 解析 因a点的实际磁感应强度为 0 可知通电直导线在a点的磁感应强度大小为 1 T 方向 与B相反 由安培定则可知导线中电流方向垂直纸面向里且在abcd圆周上产生磁感应强度 大小为B 方向沿切线方向 由矢量合成知 C 正确 答案 C 二 双项选择题 5 一根长为 0 2 m 电流为 2 A 的通电导线 放在磁感应强度为 0 5 T 的匀强磁场中 受到 磁场力的大小可能是 A 0 4 N B 0 3 N C 0 2 N D 0 1 N 解析 据安培力的定义 当磁感应强度B与通电电流I方向垂直时 磁场力有最大值为 F BIL 0 5 2 0 2 N 0 2 N 当两方向平行时 磁场力有最小值为 0 N 随着二者方向 夹角的不同 磁场力大小可能在 0 2 N 与 0 N 之间取值 答案 CD 6 停在十层的电梯底板上放有两块相同的条形磁铁 磁铁的极性如图 3 3 15 所示 开始时 两块磁铁在电梯底板上处于静止状态 图 3 3 15 A 若电梯突然向下开动 磁铁与底板始终相互接触 并停在一层 最后两块磁铁可能已碰 在一起 B 若电梯突然向下开动 磁铁与底板始终相互接触 并停在一层 最后两块磁铁一定仍在 原来位置 C 若电梯突然向上开动 并停在二十层 最后两块磁铁可能已碰在一起 用心 爱心 专心 3 D 若电梯突然向上开动 并停在二十层 最后两块磁铁一定仍在原来位置 解析 两块磁铁原来静止 则磁铁所受静摩擦力大于或等于磁铁间的吸引力 当电梯突然向 下开动 由于失重 最大静摩擦力会减小 当最大静摩擦力减小到小于磁铁间的吸引力时 两磁铁会相互靠近而碰在一起 故 A 对 B 错 若电梯向上开动 当电梯在最后减速运动时 磁铁同样处于失重状态 故 C 对 D 错 答案 AC 7 两根通电的长直导线平行放置 电流分别为I1和I2 电流的方向如图 3 3 16 所示 在与 导线垂直的平面上有a b c d四点 其中a b在导线横截面连线的延长线上 c d在导 线横截面连线的垂直平分线上 导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的 是 图 3 3 16 A a点 B b点 C c点 D d点 解析 由安培定则可判知 电流I1 I2分别在a b两点产生的磁感应强度方向相反 大小 有可能相等 合磁感应强度可能为 0 而c d两点的合磁感应强度不可能为 0 答案 AB 8 质量为m的通电细杆ab置于倾角为 的导轨上 导轨的宽度为d 杆ab与导轨间的动 摩擦因数为 有电流时ab恰好在导轨上静止 如图 3 3 17 所示 下面的四个侧视图中 标出了四种可能的匀强磁场方向 其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是 图 3 3 17 解析 对 A B C D 四种情况受力分析 只有 A B 正确 答案 AB 9 如图 3 3 18 所示 一边长为h的正方形线圈A 其中电流I大小和方向 逆时针 均保持 不变 用两条长度恒为h的绝缘细绳静止悬挂于水平长直导线CD的正下方 当导线CD中无 用心 爱心 专心 4 电流时 两细绳中张力均为T 当通过CD的电流为i时 两细绳中张力均降到 T 0 1 而当CD上的电流为i 时 两细绳中张力恰好为零 已知通电长直导线的 磁场中某点的磁感应强度B与该点到导线的距离r成反比 由此可知 CD中的电流方向 CD 中两次通入的电流大小之比分别为 i i 图 3 3 18 A 电流方向向左 B 电流方向向右 C 电流大小之比 1 i i D 电流大小之比 1 i i 解析 当无电流时 绳子的拉力等于线圈重力的 当通过电流i时 绳子受力减小说明受 1 2 到的安培力的方向向上 可判断CD中的电流方向向左 由于线圈的上边是下边距离导线CD 的距离的一半 所以受到的力是下边的二倍 设下边受力为F 则F 2 T mg 当通过的 电流为i 时 绳子没有张力 设此时下边受力为F 则此时F mg 整理可得结论 答案 AD 三 非选择题 10 通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上 通有如图 3 3 19 所示的 电流时 通电直导线 A受到水平向 的安培力作用 当A B中电流大小保持不变 但同时改变方向时 通电直导线A所受到的安培力方向水平向 图 3 3 19 解析 由图可知 直导线A位于导线环B产生的垂直向里的磁场中 根据左手定则 可判断 导线A受到的安培力方向向右 当A B中的电流方向改变时 A导线处于导线B产生垂直向 外的磁场中 同时导线A的电流方向改变 依据左手定则可以判定 A受安培力仍水平向 右 答案 右 右 用心 爱心 专心 5 11 如图 3 3 20 所示 一根长为L的细铝棒用两根劲度系数为k的弹簧水平地悬挂在匀强 磁场中 当电流I方向向右时 两根弹簧缩短 当I的方向向左时 两弹簧伸长 并且相对 于平衡位置伸长 缩短的长度都是 l 则磁场的磁感应强度为多少 图 3 3 20 解析 不通电流时 铝棒受力平衡有mg 2kx 弹簧缩短时 有mg 2k x l BIL 弹簧伸长时 有mg BIL 2k x l 可解得B 2k l LI 答案 2k l LI 12 质量为m 0 02 kg 的通电细杆ab放置于倾角为 的 37 的平行放置的导轨上 导轨 的宽度d 0 2 m 杆ab与导轨间的动摩擦因数 0 4 磁感应强度B 2 T 的匀强磁场 与导轨平面垂直且方向向下 如图 3 3 21 所示 现调节滑动变阻器的触头 试求出为使杆 ab静止不动 通过ab杆的电流范围为多少 图 3 3 21 解析 本题考查包括安培力在内的受力分析 可根据平衡条件列式求解 杆ab 中的电流为a到b 所受的安培力方向平行于导轨向上 当电流较大时 导体有向上 的运动趋势 所受静摩擦力 向下 当静摩擦力达到最大时 磁场力为最大值F1 此时通过ab的电流最大为Imax 同理 当电流最小时 应该是导体受向上的最大静摩擦力 此时的安培力为F2 电流为Imin 正确地画出两种情况下的受