2012高中物理 3-4《安培力的应用 》同步课时训练 粤教版选修3-1

用心 爱心 专心 1 安培力的应用安培力的应用 一 单项选择题 1 要想提高磁电式电流表的灵敏度 不可采用的办法有 A 增加线圈匝数 B 增加永久性磁铁的磁感应强度 C 减少线圈面积 D 减小转轴处摩擦 解析 当给电流表通入电流 I 时 通电线圈就在磁力矩作用下转动 同时螺旋弹簧即游丝就 产生一个反抗力矩 二力矩平衡时 电流表的指针就停在某一位置 于是有NBIS k 故 I 可见 电流表灵敏度将随着线圈匝数N 线圈面积S及磁感应强度B的增大而提高 NBS k 随着螺旋弹簧扭转系数k 即转过 1 所需外力矩的大小 的增大而降低 另外 减小摩擦也 有利于灵敏度的提高 故选 C 答案 C 2 如图 3 4 14 所示 固定的长直导线竖直放置 通以竖直向上的直流电 现在在导线右侧 放一可以自由移动的矩形通电线框 它们在同一平面内 则线框的运动情况是 图 3 4 14 A 线框平动 远离直导线 B 线框平动 靠近直导线 C 从上向下看线框顺时针转动 并靠近直导线 D 从上向下看线框逆时针转动 并远离直导线 解析 解答本题的关键就在于要了解直线电流的磁场的特点 根据安培定则可知 在导线右 方区域的磁场的磁感线分布情况如右图所示 由左手定则可知ad边所受的安培力向上 bc 边所受的安培力向下 这两个力是一对平衡力 相互抵消 ab边所受的安培力向左 cd边 所受的安培力向右 但由于ab边所在位置的磁场比cd边所在位置的磁场强 所以ab边所 受的向左的安培力大于cd边所受的向右的安培力 所以整个线框所受的合力向左 答案 B 用心 爱心 专心 2 3 如图 3 4 15 所示 在倾角为 的光滑斜面上 垂直纸面放置一根长为L 质量为m的直 导体棒 当导体棒中的电流I垂直纸面向里时 欲使导体棒静止在斜面上 可将导体棒置于 匀强磁场中 当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针至水平向左 的过程中 关于B的大小的变化 正确的说法是 图 3 4 15 A 逐渐增大 B 逐渐减小 C 先减小后增大 D 先增大后减小 解析 通电导线在斜面上受到重力 支持力和磁场力 当磁场方向竖直向上时 导线受到的 磁场力方向水平向右 当磁场方向水平向左时 磁场力的方向竖直向上 把重力 支持力和 磁场力放在一个三角形中进行研究 可知磁场力先减小后增大 所以磁感应强度先减小后增 大 答案 C 4 如图中 所示 在匀强磁场中 有三个通电线圈处于如下图中所示的位置 则 A 三个线圈都可以绕OO 轴转动 B 只有 中的线圈可以绕OO 轴转动 C 只有 中的线圈可以绕OO 轴转动 D 只有 中的线圈可以绕OO 轴转动 解析 线圈中导线受力在水平方向 线圈中导线受一转动力矩 线圈中导线不受力 答案 B 二 双项选择题 5 磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的 目的是 A 使磁场成圆柱形 以便线圈转动 B 使线圈平面在水平位置时与磁感线平行 C 使线圈平面始终与磁感线平行 D 使线圈受电磁力矩始终最大 解析 线圈平面始终和磁感线平行 可使线圈在转动过程中所受电磁力矩始终最大 M NBIS 以保证转动效果 若磁场是匀强磁场 则当线圈转至和磁场垂直时 磁力矩为 用心 爱心 专心 3 零 答案 CD 6 电流表中蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布 当线圈中通入恒定电流时 线圈 将发生转动 电流表的指针也随着偏转 最后停在某一偏角位置上 则在偏转过程中 随着 偏转角度的增大 A 线圈受到的安培力的力矩将逐渐增大 B 线圈所受安培力的力矩将逐渐减小 C 线圈所受安培力的力矩不变 D 电流表中螺旋弹簧所产生的阻碍线圈转动的力矩将逐渐增大 解析 由M NBIS知 安培力矩保持不变 但螺旋弹簧的扭力矩M k 随 角的增大而增 大 答案 CD 7 超导电磁铁相斥式磁悬浮列车 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 解析 列车能够浮起 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相斥力 这个力与列车重力平衡 列车才能悬 浮 因此两磁场方向必然相反 故 C D 两项正确 超导体中无电流时 即使电阻为零 也 不能产生磁场 因此列车也不能悬浮 则 A B 两项错 答案 CD 8 我国第一艘导电磁推进船 HEMS 1 原理如图 3 4 16 所示 强磁场方向竖直 在垂直于船身 方向两边安装正负电极 电极都在海水里 当电源接通时海水中产生垂直于船体方向的强电 流 推动船体运动 如果磁感应强度为 5 T 看作匀强磁场 水通道 0 5 m 产生推力 50 N 则图中船的运动方向和船上蓄电池中的电流分别为 图 3 4 16 A 船向左运动 B 船向右运动 C 蓄电池中的电流为 20 A D 蓄电池中的电流为 10 A 用心 爱心 专心 4 解析 由左手定则可判断出水流向左运动 根据牛顿第三定律 则船受力向右 由F BIL 得I 20 A F BL 答案 BC 9 如图 3 4 17 所示 一根通电的直导体放在倾斜的粗糙导轨上 置于图示方向的匀强磁场 中 处于静止状态 现增大电流 导体棒仍静止 则在增大电流过程中 导体棒受到的摩擦 力的大小变化情况可能是 图 3 4 17 A 一直增大 B 先减小后增大 C 先增大后减小 D 始终为零 解析 若F安mgsin 摩擦力向下 随F安增大而一直增大 A 对 答案 AB 三 非选择题 10 已知磁电式电流表的线圈匝数为N 1 000 匝 线圈面积S 11 7 11 5 mm2 前后两根 弹簧的总力矩系数k 2 8 10 6 N m 1 磁铁与磁芯间隙中的磁感应强度B 0 16 T 求线圈做满刻度 90 偏转时通过线圈的电流是多大 解析 由力矩平衡得M1 M2 即NIBS k 则电流I k NBS A 1 30 10 4A 2 8 10 6 90 1 000 0 16 11 7 11 5 10 6 答案 1 30 10 4A 11 如图 3 4 18 所示 水平放置的两导轨P Q间的距离L 0 5m 垂直于导轨平面的竖直 向上的匀强磁场的磁感应强度B 2 T 垂直于导轨放置的ab棒的质量m 1 kg 系在ab棒 中点的水平绳跨过定滑轮与重量G 3 N 的物块相连 已知ab棒与导轨间的动摩擦因数 0 2 电源的电动势E 10 V 内阻r 0 1 导轨的电阻及ab棒的电阻均不计 要 想ab棒处于静止状态 R应在哪个范围内取值 g取 10 m s2 图 3 4 18 解析 依据物体的平衡条件可得 ab棒恰不右滑时 用心 爱心 专心 5 G mg BI1L 0 ab棒恰不左滑时 G mg BI2L 0 依据闭合电路欧姆定律可得 E I1 R1 r E I2 R2 r 由以上各式代入数据可解得 R1 9 9 R2 1 9 所以 R 的取值范围为 1 9 R 9 9 答案 1 9 R 9 9 12 如图 3 4 19 所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置 一长方体绝缘容器内部高为 L 厚为d 左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a b 上 下两端装有电 极C 正极 和D 负极 并经开关 S 与电源连接 容器中注满能导电的液体 液体的密度为 将容器置于一匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向里 当开关断开时 竖直管子a b中 的液面高度相同 开关 S 闭合后 a b管中液面将出现高度差 若当开关 S 闭合后 a b 管中液面将出