2019年高中物理 5.4探究安培力課時(shí)作業(yè) 滬科版選修3-1.doc

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2019年高中物理 5.4探究安培力課時(shí)作業(yè) 滬科版選修3-1 1．在赤道上空，有一條沿東西方向水平架設(shè)的導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中的自由電子自西向東沿導(dǎo)線做定向移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線受到地磁場(chǎng)的作用力的方向?yàn)?　　) A．向北　　B．向南　　C．向上　　D．向下 【解析】　導(dǎo)線中的自由電子自西向東沿導(dǎo)線定向移動(dòng)時(shí)，形成的電流自東向西．赤道上空地磁場(chǎng)方向由南水平指向北，由左手定則可判斷導(dǎo)線受到的安培力方向向下．答案為D. 【答案】　D 2．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線一定受到恒定的磁場(chǎng)力作用 B．沿磁感線方向，磁場(chǎng)逐漸減弱 C．磁場(chǎng)的方向就是通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向 D．安培力的方向一定垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度和直導(dǎo)線所決定的平面 【解析】　由F＝BILsin θ知，當(dāng)θ＝0時(shí)，F(xiàn)＝0，故A錯(cuò)．F方向一定與B和I所決定的平面垂直，所以D正確． 【答案】　D 3．如圖5－4－9所示，一長(zhǎng)直導(dǎo)線穿過(guò)載有恒定電流的金屬圓環(huán)的中心且垂直于環(huán)所在的平面，導(dǎo)線和環(huán)中的電流方向如圖所示，則圓環(huán)受到的磁場(chǎng)力為 (　　) 圖5－4－9 A．沿環(huán)半徑向外 B．沿環(huán)半徑向里 C．水平向左 D．等于零 【解析】　I2產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與I1的環(huán)繞方向平行，故圓環(huán)受到的磁場(chǎng)力為零，故D對(duì)． 【答案】　D 4．(xx海南農(nóng)墾中學(xué)檢測(cè))如圖5－4－10所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流，線圈將會(huì)(　　) 圖5－4－10 A．縱向收縮，徑向膨脹 B．縱向伸長(zhǎng)，徑向膨脹 C．縱向伸長(zhǎng)，徑向收縮 D．縱向收縮，徑向收縮 【解析】　通電線圈每匝視為一小磁體，且排列方向一致，故縱向收縮，通電線圈又處在電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，所以徑向膨脹，故A對(duì)． 【答案】　A 5．通電矩形線框abcd與長(zhǎng)直通電導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，如圖5－4－11所示，ab邊與MN平行．關(guān)于MN的磁場(chǎng)對(duì)線框的作用力，下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖5－4－11 A．線框有兩條邊所受的安培力方向相同 B．線框有兩條邊所受的安培力大小相等 C．線框所受的安培力的合力方向向左 D．線框所受的安培力的合力方向向右 【解析】　由安培定則可知導(dǎo)線MN在線框外所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，再由左手定則判斷出bc邊和ad邊所受安培力大小相等，方向相反．a(chǎn)b邊受到向右的安培力Fab，cd邊受到向左的安培力Fcd.因ab所處的磁場(chǎng)強(qiáng)，cd所處的磁場(chǎng)弱，故Fab＞Fcd，線框所受合力方向向右． 【答案】　BD 圖5－4－12 6．如圖5－4－12所示，一根有質(zhì)量的金屬棒MN，兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸于a、b兩點(diǎn)，棒的中部處于方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通有電流，方向從M流向N，此時(shí)懸線上有拉力，為了使拉力等于零，可以(　　) A．適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度 B．使磁場(chǎng)反向 C．適當(dāng)增大電流 D．使電流反向 【解析】　首先對(duì)MN進(jìn)行受力分析，受豎直向下的重力G，受兩根軟導(dǎo)線的豎直向上的拉力和安培力．處于平衡時(shí)：2F＋BIL＝mg，重力mg恒定不變，欲使拉力F減小到0，應(yīng)增大安培力BIL，所以可增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B或增加通過(guò)金屬棒中的電流I，或二者同時(shí)增大，C對(duì)． 【答案】　C 7．如圖5－4－13所示，放在臺(tái)秤上的條形磁鐵兩極未知，為了探明磁鐵的極性，在它中央的正上方固定一導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向外的電流，則(　　) 圖5－4－13 A．如果臺(tái)秤的示數(shù)增大，說(shuō)明磁鐵左端是北極 B．如果臺(tái)秤的示數(shù)增大，說(shuō)明磁鐵右端是北極 C．無(wú)論如何臺(tái)秤的示數(shù)都不可能變化 D．以上說(shuō)法都不正確 【解析】　如果臺(tái)秤的示數(shù)增大，說(shuō)明導(dǎo)線對(duì)磁鐵的作用力豎直向下，由牛頓第三定律知，磁鐵對(duì)導(dǎo)線的作用力豎直向上，根據(jù)左手定則可判斷，導(dǎo)線所在處磁場(chǎng)方向水平向右，由磁鐵周?chē)艌?chǎng)分布規(guī)律可知，磁鐵的左端為北極，A正確，B、C、D錯(cuò)誤． 【答案】　A 8．如圖5－4－14所示，通電細(xì)桿ab質(zhì)量為m，置于傾角為θ的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌和桿間不光滑，有電流時(shí)，桿靜止在導(dǎo)軌上，下圖是四個(gè)俯視圖，標(biāo)出了四種勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向，其中摩擦力可能為零的是(　　) 圖5－4－14 【解析】　因?yàn)闂U靜止在導(dǎo)軌上，所受合力為零，如果桿和導(dǎo)軌無(wú)擠壓或者相對(duì)于導(dǎo)軌無(wú)滑動(dòng)的趨勢(shì)，則摩擦力為零，由左手定則可知A中F水平向右，B中F豎直向上，C中F豎直向下，D中F水平向左，A、B滿足題意． 【答案】　AB 圖5－4－15 9．將長(zhǎng)為1 m的導(dǎo)線ac從中點(diǎn)b折成如圖5－4－15所示的形狀，放入B＝0.08 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，abc平面與磁場(chǎng)垂直．若在導(dǎo)線abc中通入25 A的直流電，則整個(gè)導(dǎo)線所受安培力大小為_(kāi)_______N. 【解析】　折線abc受力等效于a和c連線受力，由幾何知識(shí)可知ac＝ m，F(xiàn)＝BILsin θ＝0.0825sin 90 N＝ N. 【答案】　 10．1982年澳大利亞國(guó)立大學(xué)制成了能把2.2 g的彈體(包括金屬桿EF的質(zhì)量)加速到10 km/s的電磁炮(常規(guī)炮彈的速度約為2 km/s)．如圖5－4－16所示，若軌道寬為2 m，長(zhǎng)為100 m，通過(guò)的電流為10 A，試問(wèn)軌道間所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)的最大功率有多大(軌道摩擦不計(jì))? 圖5－4－16 【解析】　由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度a，由牛頓第二定律和安培力公式聯(lián)立求出B. 據(jù)2ax＝v－v得炮彈的加速度大小為a＝＝ m/s2＝5105 m/s2. 據(jù)牛頓第二定律F＝ma得炮彈所受的安培力F＝ma＝2.210－35105 N＝1.1103 N， 而F＝BIL，所以B＝＝ T＝55 T. 據(jù)P＝Fv得，Pmax＝Fv＝1.110310103 W＝1.1107 W. 【答案】　55 T　1.1107 W 11．質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN靜止于寬度為L(zhǎng)的水平軌道上，通過(guò)MN的電流為I，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)軌平面成θ角斜向下，如圖5－4－17所示，求棒MN所受的支持力和摩擦力． 圖5－4－17 【解析】　導(dǎo)體棒靜止時(shí)受力如圖． 由平衡條件知 N＝mg＋Fcos θ，f＝Fsin θ. 安培力F＝ILB， 所以支持力N＝ILBcos θ＋mg； 摩擦力f＝ILBsin θ. 【答案】　ILBcos θ＋mg　ILBsin θ 12．(xx福建師大附中高二期末)如圖5－4－18所示，掛在天平底部的矩形線圈abcd的一部分懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)給矩形線圈通入如圖所示的電流I時(shí)，調(diào)節(jié)兩盤(pán)中的砝碼，使天平平衡．然后使電流I反向，這時(shí)要在天平的左盤(pán)上加質(zhì)量為210－2 kg的砝碼，才能使天平重新平衡．求磁場(chǎng)對(duì)bc邊作用力的大?。粢阎匦尉€圈共10匝，通入的電流I＝0.1 A，bc邊長(zhǎng)度為10 cm，求該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．(g取10 m/s2) 圖5－4－18 【解析】　根據(jù)F＝BIL可知，電流反向前后，磁場(chǎng)對(duì)bc邊的作用力大小相等，設(shè)為F，但由左手定則可知它們的方向是相反的．電流反向前，磁場(chǎng)對(duì)bc邊的作用力向上，電流反向后，磁場(chǎng)對(duì)bc邊的作用力向下．因而有2F＝210－210 N＝0.2 N，所以F＝0.1 N，即磁場(chǎng)對(duì)bc邊的作用力大小是0.1 N．因?yàn)榇艌?chǎng)對(duì)電流的作用力F＝NBIL，故B＝＝ T＝1 T. 【答案】　0.1 N　1 T