课时跟踪检测（一） 安培力及其应用

课时跟踪检测（一）安培力及其应用A组—重基础·体现综合1．下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是()A．通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大B．磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向C．放在匀强磁场中各处的通电导线，所受安培力大小和方向处处相同D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关解析：选D磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与放入的通电导线及其受到的安培力无关，故A错误，D正确；磁感应强度的大小可由磁感线的疏密来反映，而磁感线的指向代表此处磁场的方向，故B错误；安培力的大小不仅与B、I、l有关，还与通电导线的放置方式有关，故C错误。2．将长为10cm且通有4A电流的直导线放在匀强磁场中，调整直导线的方向，其受到的磁场力总在0到0.4N之间变化，则磁场的磁感应强度大小为()A．3T B．1TC．0.3T D．0.1T解析：选B当磁场方向与通电直导线垂直时，导线受到的安培力最大，最大安培力Fmax＝IlB，则B＝eq\f(Fmax,Il)＝eq\f(0.4,4×0.1)T＝1T，故选项B正确。3．(多选)如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等。矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止。则a、b的电流方向可能是()A．均向左 B．均向右C．a的向左，b的向右 D．a的向右，b的向左解析：选CD如图甲所示，当a、b中电流方向均向左时，矩形线框靠近导线的两边所受安培力方向相同，使线框向导线b移动。同理可知，a、b中电流均向右时，线框向导线a移动。故A、B错误。电流方向a的向左，b的向右时，a、b中电流I′在线框所在处产生的磁场方向如图乙所示，导线AB、CD所在处的磁感应强度相同，但所受安培力大小相等、方向相反。线框静止。同理可知，电流方向a的向右，b的向左时，线框也能静止。故C、D正确。4.如图所示，金属棒ab质量为m，通过电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为θ，ab静止于宽为l的水平导轨上。下列说法正确的是()A．金属棒受到的安培力大小为F＝BIlsinθB．金属棒受到的摩擦力大小为f＝BIlcosθC．若只改变电流方向，金属棒对导轨的压力将增大D．若只增大磁感应强度B后，金属棒对导轨的压力将增大解析：选C对金属棒进行受力分析，如图所示根据安培力公式可得金属棒ab所受安培力为：F＝BIl，根据平衡条件得：f＝BIlsinθ，N＝mg－BIlcosθ，若只增大磁感应强度B后，由上式可得金属棒对导轨的压力将减小，故A、B、D错误；改变电流方向，则金属棒所受的安培力与原来方向相反，则有N＝mg＋Fcosθ，所以金属棒对导轨的压力增大，故C正确。5．(多选)如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以如图所示方向电流时，下列判断正确的是()A．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用C．若将导线移至磁铁中点的正上方，电流反向，则磁铁对桌面的压力会减小D．若将导线移至磁铁中点的正上方，电流反向，则磁铁对桌面的压力会增大解析：选AC根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向，再根据左手定则判断安培力方向，如图所示，根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力指向右下方，再结合平衡条件，可知通电后磁铁对桌面的压力变大，受到的静摩擦力方向向左，A正确，B错误；若将导线移至磁铁中点的正上方，电流反向，导线受到的安培力竖直向下，水平方向无作用力，根据牛顿第三定律可知，磁铁受到向上的力，对桌面的压力减小，C正确，D错误。6．如图甲所示是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为l的单匝正方形线圈中通以电流I，线圈的a中电流方向垂直纸面向外，b中电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。则()A．该磁场是匀强磁场B．穿过该线圈的磁通量为Bl2C．a导线受到的安培力方向向下D．b导线受到的安培力大小为BIl解析：选D该磁场不是匀强磁场，匀强磁场的磁感线是一系列平行且等间距的直线，方向相同，故A错误；根据对称性可知穿过线圈的磁通量为零，B错误；a导线中电流垂直纸面向外，所在处磁场方向向右，根据左手定则可知，a导线受到的安培力方向向上，C错误；导线b与磁场方向垂直，故受到的安培力大小为BIl，D正确。7.如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图所示。当圆盘高速绕中心轴OO′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是()A．竖直向上 B．竖直向下C．水平向里 D．水平向外解析：选C从上往下看，带负电荷的橡胶盘顺时针转动，形成逆时针方向的电流，由安培定则判断圆盘转动产生的磁场方向竖直向上，再由左手定则判断得通电直导线所受磁场力方向水平向里。8．如图所示，“L”形导线abc固定并垂直放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，ab⊥bc，ab长为2L，bc长为L，导线通入恒定电流I，设导线受到的安培力大小为F，方向与bc夹角为θ，则()A．F＝3BIL，tanθ＝eq\f(1,2) B．F＝eq\r(5)BIL，tanθ＝eq\f(1,2)C．F＝7BIL，tanθ＝eq\f(1,2) D．F＝eq\r(5)BIL，tanθ＝2解析：选B连接ac，根据几何关系得ac＝eq\r(5)L，得F＝eq\r(5)BIL，F与bc的夹角θ满足tanθ＝eq\f(bc,ab)＝eq\f(1,2)，选项B正确。9.质量m＝0.02kg的通电细杆ab置于倾角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d＝0.2m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，磁感应强度B＝2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示。现调节滑动变阻器的滑片，为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？(g取10m/s2)解析：当摩擦力沿斜面向下时，受力如图甲所示，则沿斜面方向F1－mgsinθ－f1＝0垂直斜面方向N－mgcosθ＝0，f1＝μN，F1＝BImaxd解得Imax＝0.46A当摩擦力沿斜面向上时，受力如图乙所示，则沿斜面方向F2＋f2－mgsinθ＝0垂直斜面方向N－mgcosθ＝0，f2＝μN，F2＝BImind解得Imin＝0.14A故通过ab杆的电流范围是0.14A≤I≤0.46A。答案：0.14A≤I≤0.46AB组—重应用·体现创新10．电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示，两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说法正确的是()A．当天平示数为负时，两线圈电流方向相同B．当天平示数为正时，两线圈电流方向相同C．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力D．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力解析：选A装置的构造模型为两个线圈和一个杠杆，当线圈中通有同向电流时互相吸引，通有异向电流时互相排斥，故当天平示数为负时表示两线圈互相吸引，所以为同向电流，A正确，B错误；根据牛顿第三定律可知线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力等于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力，C错误；由相互作用力的特点知，线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力，不是一对相互作用力，D错误。11．(多选)在某次科技活动中，有人做了一个电磁“小车”实验：如图，用裸露的铜导线绕制成一根长螺线管，将螺线管固定在水平桌面上。用一节干电池和两个磁铁制成一个“小车”，两磁铁的同名磁极粘在电池的正、负两极上。将这辆“小车”推入螺线管中(磁铁与电极和铜线间均能良好导电)，“小车”就加速运动起来。关于“小车”的运动，以下说法正确的是()A．图中“小车”加速度方向向右B．图中“小车”加速度方向向左C．只将“小车”上某一磁铁改为S极与电池粘连，“小车”就不能加速运动D．只将“小车”上两磁铁均改为S极与电池粘连，“小车”的加速度方向不变解析：选BC两磁极间的磁感线如图甲所示，干电池与磁铁及中间部分线圈组成了闭合回路，在两磁极间的线圈中产生电流，左端磁极的左侧线圈和右端磁极的右侧线圈中没有电流。其中线圈中电流方向的左视图如图乙所示，由左手定则可知中间线圈所受的安培力有向右的分力，根据牛顿第三定律有“小车”向左加速，A错误，B正确；如果只改变某一磁铁S极与电池粘连，则磁感线不会向外发散，两部分受到方向相反的力，合力为零，“小车”不能加速运动，C正确；将“小车”上两磁铁均改为S极与电池粘连，磁感线会向里聚集，受到的力与图乙中方向相反，故“小车”的加速度方向将发生改变，D错误。12.如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度。天平的右盘下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，质量为m3，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码，天平又重新平衡。由此可知()A．匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为eq\f(m1－m2g,NIL)B．匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为eq\f(mg,2NIL)C．匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为eq\f(m1－m2g,NIL)D．匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为eq\f(mg,2NIL)解析：选B由题目所给条件，先判断出磁场的方向，再根据天平的工作原理列出对应关系式即可求解。因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以电流反向后安培力竖直向上，由左手定则判断磁场方向垂直纸面向里。根据平衡条件电流反向前，有m1g＝m2g＋m3g＋NBIL；电流反向后，有m1g＝m2g＋m3g＋mg－NBIL，两式联立可得B＝eq\f(mg,2NIL)。故选项B正确。13.如图所示，金属棒ab的质量m＝5g，放在相距L＝1m、处于同一水平面上的两根光滑的平行金属导轨最右端，导轨距地面的高度h＝0.8m，电容器电容C＝400μF，电源电动势E＝16V，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中。开关S先合向1，稳定后再合向2，金属棒被抛出水平距离x＝6.4cm后落到地面上，空气阻力忽略不计，取g＝10m/s2。求金属棒ab被抛出后电容器两端的电压。解析：设通过金属棒的电荷量为Q，安培力F的作用时间为Δt，金属棒做平抛运动的初速度为v0，飞行时间为t。根据动量定理有FΔt＝mv0－0根据平抛运动规律有s＝v0t，h＝eq\f(1,2)gt2又F＝BIL，Q＝IΔt，得BILΔt＝BLQ＝mseq