2019-2020学年物理高中粤教版选修3-1训练：课时训练16 探究安培力 Word版含解析.pdf
第 - 1 - 页 共 6 页 课时训练课时训练 16 探究安培力探究安培力 基础夯实 1.由磁感应强度的定义式 B= 可知,磁场中某处的磁感应强度的大小( ) A.随通电导线中的电流 I 的减小而增大 B.随 IL 乘积的减小而增大 C.随通电导线所受磁场力 F 的增大而增大 D.跟 F、I、L 的变化无关 答案:D 解析:磁感应强度 B 是反映磁场性质的物理量,由磁场自身决定,与 F、I、L 无关,D 项正确. 2.在赤道附近沿东西方向放置一根导体棒,若通以由西向东的电流,则此导体棒所受安培力的方 向为( ) A.向上 B.向下 C.向南 D.向北 答案:A 解析:赤道上方地磁场的方向由南向北,根据左手定则,可判断 A 项正确. 3.关于通电直导线所受安培力 F、 磁感应强度 B 和电流 I 三者方向之间的关系,下列说法正确的 是( ) A.F、B、I 三者必定都保持垂直 B.F 必定垂直于 B、I,但 B 不一定垂直于 I C.B 必定垂直于 F、I,但 F 不一定垂直于 I D.I 必定垂直于 F、B,但 F 不一定垂直于 B 答案:B 解析:F 一定垂直于 I,F 一定垂直于 B,即 F 一定垂直于 B 与 I 决定的平面,但 B 和 I 不一定垂直, B 项正确. 第 - 2 - 页 共 6 页 4.如图所示,金属棒 MN 两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以 由 M 向 N 的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为 .如果仅改变下列某一个条件, 角的相应 变化情况是( ) A.棒中的电流变大, 角变大 B.两悬线等长变短, 角变小 C.金属棒质量变大, 角变大 D.磁感应强度变大, 角变小 答案:A 解析:以导体棒为研究对象,从 M 端向 N 端看,导体棒受重力 G、安培力 F 和绳子拉力 T 三个共 点力而处于平衡状态,三力首尾相连可构成闭合矢量三角形,如图.其中安培力和重力方向始终 保持不变,据此可知棒中电流变大,则安培力变大,使得 角变大,选项 A 正确;两悬线长度变短, 角不变,选项 B 错误;金属棒质量变大, 角变小,选项 C 错误;磁感应强度变大,安培力变大, 角变 大,选项 D 错误. 5.如图所示,长为 2l 的直导线折成边长相等、夹角为 60°的 V 形,并置于与其所在平面相垂直的 匀强磁场中,磁感应强度为 B.当在该导线中通以大小为 I 的电流时,该 V 形通电导线受到的安培 力大小为( ) 第 - 3 - 页 共 6 页 A.0B.0.5BIl C.BIlD.2BIl 答案:C 解析:导线在磁场内有效长度为 2lsin 30°=l,故该 V 形通电导线受到安培力大小为 F=BI×2lsin 30°=BIl,选项 C 正确. 6.(多选)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 NB.0.2 N C.0.1 ND.0.3 N 答案:BC 解析:当 B 与 I 垂直时,安培力最大 Fmax=BIL=0.5×2×0.2 N=0.2 N. 当 B 与 I 平行时,安培力最小 Fmin=0 随着二者方向夹角的不同,力的大小可以在 00.2 N 之间取值,B、C 项正确. 7.如图所示,垂直折线 abc 中通入电流 I,ab=bc=L,折线所在的平面与匀强磁场垂直.匀强磁场的 磁感应强度为 B,求 abc 折线受到的安培力的大小和方向. 答案:见解析 解析:abc 受到的安培力可等效于 ac(图中的虚线,通有 a 到 c 的电流 I)所受的安培力,这样直接可 得 F=BI(L)=BIL,方向按左手定则判断得垂直于 ac 向上. 22 能力提升 第 - 4 - 页 共 6 页 8.(多选)图中装置可演示磁场对通电导线的作用.电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两 条平行金属导轨,L 是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆.当电磁铁线圈两端 a、b,导轨两端 e、f, 分别接到两个不同的直流电源上时,L 便在导轨上滑动.下列说法正确的是( ) A.若 a 接正极,b 接负极,e 接正极,f 接负极,则 L 向右滑动 B.若 a 接正极,b 接负极,e 接负极,f 接正极,则 L 向右滑动 C.若 a 接负极,b 接正极,e 接正极,f 接负极,则 L 向左滑动 D.若 a 接负极,b 接正极,e 接负极,f 接正极,则 L 向左滑动 答案:BD 解析:若 a 接正极,b 接负极,根据安培定则,两磁极之间产生方向向上的磁场,e 接正极,f 接负极, 用 左手定则可判断 L 向左滑动,选项 A 错误、B 正确;同理,若 a 接负极,b 接正极,根据安培定则,两 磁极之间产生方向向下的磁场,e接正极,f接负极,用左手定则可判断L向右滑动,选项C错误、 D 正确. 9.(多选)如图甲所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为 L,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应 强度为 B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒.从 t=0 时刻起,棒上有如图乙所示的持续交 变电流 I,周期为 T,最大值为 Im,图甲中 I 所示方向为电流正方向.则金属棒( ) 甲 乙 A.一直向右移动 第 - 5 - 页 共 6 页 B.速度随时间周期性变化 C.受到的安培力随时间周期性变化 D.受到的安培力在一个周期内做正功 答案:ABC 解析:在 0 时间内,由左手定则可知,金属棒所受安培力方向向右,金属棒向右加速,在 T 时间内, 2 2 金属棒所受安培力方向向左,金属棒向右减速,t=T 时,速度恰好减为零,以后又周期性重复上述 运动,可知金属棒一直向右移动,其速度随时间周期性变化,受到的安培力随时间周期性变化,选 项 A、B、C 正确;安培力在一个周期内对金属棒先做正功,后做负功,由动能定理可知安培力在 一个周期内做的总功为零,选项 D 错误. 10.如图所示,两平行金属导轨间的距离 L=0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角 =37°,在 导轨所在平面内,分布着磁感应强度 B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨 的一端接有电动势E=4.5 V、 内阻r=0.50 的直流电源.现把一根质量 m=0.040 kg 的导体棒ab 放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触 的两点间的电阻 R=2.5 ,金属导轨电阻不计,g 取 10 m/s2.已知 sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,求: (1)通过导体棒的电流; (2)导体棒受到的安培力大小; (3)导体棒受到的摩擦力. 答案:见解析 解析:(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路,根据闭合电路欧姆定律有 I=1.5 A. + (2)导体棒受到的安培力 F安=BIL=0.30 N. (3)导体棒受到重力、支持力、安培力的作用,重力沿斜面向下的分力 G1=mgsin 37°=0.24 N,由于 G1小于沿斜面向上的安培力,故导体棒所受摩擦力沿斜面向下.根据共点力平衡条件 mgsin 37°+f=F安,解得 f=0.06 N. 第 - 6 - 页 共 6 页 11.如图所示,质量为 m、电阻为 R 的导体棒 ab 放在与水平夹角为 的倾斜光滑金属导轨上,导 轨间距为 d,导轨电阻和电源内阻不计,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为 B,若 导轨始终静止. (1)求安培力的大小; (2)求电源电动势的大小. 答案:(1)mgtan (2) tan 解析:(1)将立体图改画为侧视图,以 ab 棒为研究对象,受力分析如图所示. 沿斜面方向由平衡条件有 mgsin =Fcos , 得 F=mgtan . (2)设电动势为 E,因为 I= ,F=BId. 所以 E=. tan
