高中物理 第5章 磁场与回旋加速器 5_4 探究安培力学业分层测评 沪科版选修3-1

探究安培力(建议用时：45分钟)学业达标1如图所示各图中，表示磁场方向、电流方向及导线受力方向的图示正确的是()【解析】由左手定则知，A正确，B，C错误在D图中，B与I平行，导线所受安培力为零【答案】A2在赤道上空，有一条沿东西方向水平架设的导线，当导线中的自由电子自西向东沿导线做定向移动时，导线受到地磁场的作用力的方向为()A向北B向南C向上 D向下【解析】导线中的自由电子自西向东沿导线定向移动时，形成的电流自东向西赤道上空地磁场方向由南水平指向北，由左手定则可判断导线受到的安培力方向向下答案为D.【答案】D3(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，受到安培力的大小可能是() 【导学号：37930065】A0.4 N B0.2 NC0.1 N D0【解析】当磁感应强度B与通电电流I方向垂直时，安培力有最大值为FBIL0.520.2 N0.2 N；当两方向平行时，安培力有最小值为0.随着二者方向夹角的不同，磁场力大小可能在0与0.2 N之间取值【答案】BCD4. (2016温州高二检测)如图5411所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力()图5411A竖直向上B方向垂直于ad斜向上C方向垂直于bc斜向下D为零【解析】由于线框是闭合的，故四条边安培力的合力为零，D正确【答案】D5(2016海南农垦中学检测)如图5412所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流，线圈将会()图5412A纵向收缩，径向膨胀B纵向伸长，径向膨胀C纵向伸长，径向收缩D纵向收缩，径向收缩【解析】纵向电流方向相同，故相互吸引，所以收缩径向(垂直纸面)电流相反，所以相互排斥，故膨胀，故A正确【答案】A6(2016肇庆高二月考)如图5413所示，水平面内一段通电直导线平行于匀强磁场放置，当导线以左端点为轴在水平平面内转过90时(如图中虚线所示)，导线所受的安培力()图5413A大小不变B大小由零逐渐增大到最大C大小由零先增大后减小D大小由最大逐渐减小到零【解析】B和I平行时，导线所受安培力为零，当B和I的夹角增大时，F安BILsin ，F安增大，当B和I垂直时，F安最大，选项B正确，A、C、D错误【答案】B7(2016三明一中高二检测)如图5414所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B1 T的匀强磁场中，CO间距离为10 cm，当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为()图5414A电流方向CO B电流方向OCC电流大小为1 A D电流大小为0.5 A【解析】由左手定则，电流的方向OC，由B得I2 A.【答案】B8(多选)如图5415所示，通电细杆ab质量为m，置于倾角为的导轨上，导轨和杆间不光滑，有电流时，杆静止在导轨上，下图是四个俯视图，标出了四种匀强磁场的方向，其中摩擦力可能为零的是()图5415【解析】因为杆静止在导轨上，所受合力为零，如果杆和导轨无挤压或者相对于导轨无滑动的趋势，则摩擦力为零，由左手定则可知A中F水平向右，B中F竖直向上，C中F竖直向下，D中F水平向左，A、B满足题意【答案】AB能力提升9.倾角为的导电轨道间接有电源，轨道上静止放有一根金属杆ab.现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，如图5416所示，磁感应强度B逐渐增加的过程中，ab杆始终保持静止，则ab杆受到的摩擦力()图5416A逐渐增大B逐渐减小C先增大后减小D先减小后增大【解析】金属杆静止在轨道上，所受合力为零，沿斜面向上的静摩擦力等于重力的下滑分力当在垂直轨道平面向上加一匀强磁场后，由左手定则可知，金属杆将受到沿斜面向上的安培力在磁感应强度B逐渐增加的过程中，安培力逐渐增大，ab杆受到的静摩擦力先沿斜面向上逐渐减小，当安培力大于重力的下滑分力后，再沿斜面向下逐渐增大【答案】D10. (多选)图5417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轨道，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()图5417A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【解析】若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则L向左滑动，A项错误同理判断B、D选项正确，C项错误【答案】BD11质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平轨道上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成角斜向下，如图5418所示，求棒MN所受的支持力和摩擦力图5418【解析】导体棒静止时受力如图由平衡条件知NmgFcos ，fFsin .安培力FILB，所以支持力NILBcos mg；摩擦力fILBsin .【答案】ILBcos mgILBsin 12.如图5419所示，两平行光滑金属导轨与水平面间的夹角45，相距为20 cm；金属棒MN的质量为1102 kg，电阻R8 ；匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度B0.8 T，电源电动势E10 V，内阻r1 .当电键S闭合时，MN处于平衡状态，求变阻器R1的取值为多少？(忽略金属导轨的电阻) 【导学号：37930066】图5419【解析】沿MN的方向看去，导体棒MN受重力、支持力、安培力，这三个力在同一竖直平面内，如图所示由受力图及平衡条件有：mgsin BILcos 0由闭合电路的欧姆定律有：EI(RR1r)由两式解得：R17 .【答案】7