2019-2020学年高中物理 第3章 磁场 第3节 探究安培力课后提能训练 粤教版选修3-1

1 第第 3 3 节节 探究安培力探究安培力 基础达标 一 选择题 在每小题给出的四个选项中 第 1 4 题只有一项符合题目要求 第 5 6 题有多项符合题目要求 1 关于磁感应强度的方向 正确的说法是 a 根据定义 磁场中某点的磁感应强度b的方向与导线放置的方向有关 b b是矢量 方向与f的方向一致 c b是矢量 方向与小磁针在该点静止时s极所指的方向相同 d 在确定的磁场中 某点的磁感应强度方向与该点是否放小磁针无关 答案 d 解析 磁感应强度反映磁场的强弱和方向 由磁场本身决定 与是否放导线或小磁 针无关 a 错 d 正确 b 的方向与小磁针 n 极的受力方向相同 b c 错 2 关于通电导线所受安培力f的方向 磁场b的方向和电流i的方向之间的关系 下 列说法正确的是 a f b i三者必须保持相互垂直 b f必须垂直b i 但b i可以不相互垂直 c b必须垂直f i 但f i可以不相互垂直 d i必须垂直f b 但f b可以不相互垂直 答案 b 解析 安培力f总是与磁场b方向和电流i方向决定的平面垂直 但b与i 即导线 可 以垂直 也可以不垂直 通电导线受安培力时 力f与磁场及力f与导线都是垂直的 故 a c d 均错 b 正确 3 2017 南京质检 2017 年 1 月 25 日 在中央电视台 cctv10 频道播出节目中 海军电力工程专家马伟明 院士表示 正在研制设计中的国产 003 型航母采用电磁弹射已 成定局 电磁弹射就是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动 电磁炮就是利用电 磁弹射工作的 电磁炮的原理如图所示 则炮弹导体滑块受到的安培力的方向是 a 竖直向上b 竖直向下 c 水平向左d 水平向右 2 答案 c 解析 根据左手定则可知 张开左手 使四指与大拇指在同一平面内 大拇指与四 指垂直 把左手放入磁场中 让磁感线穿过手心 四指与电流方向相同 大拇指所指的方 向是安培力的方向 故受到的安培力水平向左 故 c 正确 4 2018 盐城模拟 通电直导线ab附近小磁针静止时如图所示 则通电导线中电流 方向和图中经过小磁针的磁感线方向 从a向b看 分别为 a 由a向b 顺时针b 由a向b 逆时针 c 由b向a 顺时针d 由b向a 逆时针 答案 a 解析 依据小磁针静止时 n 极的指向即为磁场方向 即为顺时针方向 从a向b看 根据安培定则 用右手握住直导线 大拇指指向电流方向 四指弯曲的方向即为磁场的方 向 那么电流由a指向b 故 a 正确 b c d 错误 5 2019 绍兴模拟 如图所示 下边缘浸入水银槽中的铝盘置于蹄形磁铁的磁场中 铝盘可绕转轴转动 当转轴 水银槽分别与电源的正负极相连时 铝盘开始转动 下列说 法中正确的是 a 铝盘沿顺时针方向转动 b 只改变磁场方向 铝盘的转动方向改变 c 只改变电流方向 铝盘的转动方向改变 d 同时改变磁场方向与电流方向 铝盘的转动方向不变 答案 bcd 解析 铝盘 水银与电源构成一个闭合回路 铝盘中有电流 由左手定则可知 铝 盘受到的安培力与盘的半径垂直 且沿逆时针方向 则铝盘沿逆时针方向转动 故 a 错误 只改变磁场的方向 由左手定则可知 铝盘受到的安培力方向将与开始时相反 所以铝盘 的转动方向改变 b 正确 电流方向反向 由左手定则可知 安培力方向反向 铝盘的转 动方向反向 c 正确 由左手定则可知 将电流及磁场方向同时改变 铝盘受力方向不变 铝盘的转动方向不变 d 正确 3 6 如图所示 固定在水平地面上的倾角为 的粗糙斜面上 有一根水平放在斜面上 的导体棒 通有垂直纸面向外的电流 导体棒保持静止 现在空间中加上竖直向下的匀强 磁场 导体棒仍静止不动 则 a 导体棒受到的合力一定增大 b 导体棒一定受 4 个力的作用 c 导体棒对斜面的压力一定增大 d 导体棒所受的摩擦力不一定增大 答案 cd 解析 导体棒静止 合力为零 故合力不变 故 a 错误 当加上磁场后 如果 mgsin bilcos 则导体棒不受摩擦力 此时受 3 个力 故 b 错误 不加磁场时 f mgcos 加上磁场后对斜面的压力为fn mgcos bilsin 故压力增大 故 c 正确 导体棒受到的摩擦力不一定变大 故 d 正确 二 非选择题 7 如图所示 在倾角为 37 的光滑斜面上有一根长为 0 4 m 质量为 6 10 2 kg 的 通电直导线 电流i 1 a 方向垂直纸面向外 导线用平行于斜面的轻绳拴住不动 整个 装置放在磁感应强度每秒增加 0 4 t 方向竖直向上的磁场中 设t 0 b 0 则需要多 长时间斜面对导线的支持力为零 g取 10 m s2 解析 导线恰要离开斜面时受力情况如图 由平衡条件 得f mg tan 37 而f bil b 0 4t 代入数据解 即得t 5 s 4 答案 5 s 8 如图所示 在与水平方向夹角为 60 的光滑金属导轨间有一电源 在相距 1 m 的 平行导轨上放一质量为m 0 3 kg 的金属棒ab 通以从b a i 3 a 的电流 磁场方向 竖直向上 这时金属棒恰好静止 求 1 匀强磁场磁感应强度的大小 2 ab棒对导轨压力的大小 取g 10 m s2 解析 1 ab棒静止 受力情况如图所示 沿斜面方向受力平衡 则 mgsin bilcos b t 1 73 t mgtan 60 il 0 3 10 3 3 1 2 对导轨的压力大小为 fn fn n 6 n mg cos 60 0 3 10 1 2 答案 1 1 73 t 2 6 n 能力提升 9 2017 安徽淮南模拟 如图所示 三根通电长直导线p q r互相平行 通过正三 角形的三个顶点 三根直导线均通入大小相等 方向垂直纸面向里的电流 则r受到的磁 场力的方向是 a 垂直r 指向y轴负方向 b 垂直r 指向y轴正方向 c 垂直r 指向x轴正方向 d 垂直r 指向x轴负方向 答案 a 解析 由安培定则可知 通电指导线p q在r处产生的磁场方向水平向右 即沿x 5 轴正方向 则r处的磁场方向沿x轴正方向 由左手定则可知 通电直导线r所受安培力 垂直于r指向y轴负方向 选项 a 正确 b c d 错误 10 2019 濮阳期末 如图所示 直角三角形通电闭合线圈abc处于匀强磁场中 磁 场垂直纸面向里 则线圈所受磁场力的合力为 a 大小为零 b 方向竖直向上 c 方向水平向右 d 方向垂直ac斜向下 答案 a 解析 若通以顺时针方向的电流 根据左手定则可知 各边所受的安培力背离中心 处 如图所示 由公式f bil得出各边的安培力的大小 从而得出安培力大小与长度成正 比 因而两直角边的安培力与斜边的安培力等值反向 所以线圈所受磁场力的合力为 零 a 正确 b c d 错误 11 一根长l 0 2 m 的金属棒放在倾角 37 的光滑斜面上 并通过i 5 a 的电 流 方向如图所示 整个装置放在磁感应强度b 0 6 t 竖直向上的匀强磁场中 金属棒恰 能静止在斜面上 则该棒的重力为多少 sin 37 0 6 解析 从侧面对棒受力分析如图 安培力的方向由左手定则判出为水平向右 f ilb 5 0 2 0 6 n 0 6 n 由平衡条件得重力 mg 0 8 n f tan 37 答案 0 8 n 12 质量为m 0 02 kg 的通电细杆ab置于倾角 37 的平行放置的导轨上 导轨 6 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 如右图所示 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 解析 杆ab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力图 如图