2019-2020年高中物理 5.4探究安培力自我小测 沪科版选修3-1.doc

2019-2020年高中物理 5.4探究安培力自我小测 沪科版选修3-11下列说法中正确的是()A磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值即BB通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C磁感应强度B只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关D通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向2如图所示的天平可用来测定磁感应强度。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈。宽度为l，共N匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I，方向如图时，在天平左右两边加上质量各为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的砝码后，天平重新平衡，由此可知()A磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m1m2)g/NIlB磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg/2NIlC磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m1m2)g/NIlD磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg/2NIl3如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是()A都绕圆柱转动B以不等的加速度相向运动C以相等的加速度相向运动D以相等的加速度相背运动4在一根长为0.2 m的直导线中通入2 A的电流，将导线放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，则导线受到的安培力的大小可能是()A0.4 N B0.2 N C0.1 N D05如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直于纸面向外运动，可以()A将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极C将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极D将a、c端接在交流电源的一端，b、d端接在交流电源的另一端6如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线。当导线中通以由外向内的电流时磁铁仍然保持静止，则()A磁铁受到向左的摩擦力，磁铁对桌面的压力减小B磁铁受到向右的摩擦力，且对桌面的压力减小C磁铁受到向左的摩擦力，且对桌面的压力增大D磁铁不受摩擦力，对桌面的压力不变7在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示。过c点的导线所受安培力的方向()A与ab边平行，竖直向上 B与ab边平行，竖直向下C与ab边垂直，指向左边 D与ab边垂直，指向右边8如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F。为使F0，可能达到要求的方法是()A加水平向右的磁场B加水平向左的磁场C加垂直纸面向里的磁场D加垂直纸面向外的磁场9磁场对放入其中的长为l、电流为I、方向与磁场垂直的通电导线有力的作用，可以用磁感应强度B描述磁场力F的性质，磁感应强度的大小B_。在物理学中，用类似方法描述物质基本性质的物理量还有_等。10如图所示， MN、PQ为水平放置的金属导轨。直导线ab与导轨垂直放置，导轨间距L10 cm，其电阻为0.4 ，导轨所在区域处在匀强磁场中，磁场方向竖直向下，磁感应强度B0.2 T。电池电动势E1.5 V，内电阻r0.18 ，电阻R1.6 ，开关S接通后直导线ab仍静止不动。求直导线ab所受的摩擦力的大小和方向。11如图所示，水平桌面上放置的U形金属导轨，串接有电源。现将两根质量相等的裸导线L1和L2放在导轨上，方向与导轨垂直，导轨所在的平面有一个方向向上的匀强磁场。当合上开关后，两根导线便向右运动，并先后脱离导轨右端掉到水平地面上，测得它们落地位置与导轨右端的水平距离分别为s1和s2，求合上开关后：(1)安培力对导线L1和L2所做的功之比W1W2为多少？(2)通过导线L1和L2的电荷量之比q1q2为多少？12下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块(即实验用弹丸)。滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为BkI，比例常量k2.5106 T/A。已知两导轨内侧间距l1.5 cm，滑块的质量m30 g，滑块沿导轨滑行5 m后获得的发射速度v3.0 km/s(此过程视为匀加速运动)。(1)求发射过程中电源提供的电流强度；(2)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大；(3)若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度为s。设砂箱质量为M，滑块质量为m，不计砂箱与水平面之间的摩擦，求滑块对砂箱平均冲击力的表达式。参考答案1答案：C2解析：由于当电流反向时，右边需再加砝码，可判定电流反向后，安培力方向向上，因此题图示电流方向时安培力方向向下，此时：m1gm2gmgNBIl，m为线框的质量，电流反向后：m1g(m2m)gmgNBIl。由以上两式可得：mg2NBIl，即B，再由左手定则可判定磁感应强度的方向为垂直纸面向里。答案：B3解析：同向环形电流间相互吸引，虽两电流大小不等，但据牛顿第三定律知两线圈间的相互作用力必大小相等。答案：C4解析：因为最大的安培力FmBIL0.2 N，最小的安培力F20，故0FA0.2 N。答案：BCD5解析：将a接正极b接负极，电流方向为MN，c接正极d接负极，由右手螺旋定则可知，线圈上端为N极。由左手定则判定MN向外运动，A正确。b接正极a接负极时电流方向为NM，d接正极c接负极，由右手螺旋定则可知线圈下端为N极，由左手定则可判定MN向外运动，B正确。a接正极电流方向为MN，d接正极可知线圈下端为N极，由左手定则可判定MN向里运动，C错误。D也是正确的。答案：ABD6解析：此题若从电流产生的磁场入手分析，通电直导线的磁场可以用安培定则判断，但处于磁场中的不是小磁针而是大条形磁铁，其受力如何很难判定，可能会误认为D选项正确。若将思维方式变换一下，先判定条形磁铁在通电导线处的磁场方向；再用左手定则判断通电导线在条形磁铁的磁场中受到的安培力，如题图所示为斜向左下方；然后根据牛顿第三定律，磁铁受到通电导线的作用力应斜向右上方。因磁铁受力平衡，所以支持力减小，即对桌面的压力减小，同时受到向左的摩擦力。故A选项正确。答案：A7解析：根据右手定则判断出c处合磁场方向与ab连线平行，方向向下。由左手定则可知安培力方向向左。故A、B、D错，C正确。答案：C8解析：不加磁场时，拉力与重力平衡，加上磁场后，拉力为零，说明磁场力与重力平衡，磁场力方向竖直向上，由左手定则知，所加磁场方向垂直纸面向里，C正确。答案：C9答案：电场强度10解析：导线处于平衡状态，受力分析如图所示。当开关闭合时，电阻R与导线ab并联：R并 0.32 。ab两端的电压为：UIR并R并0.32 V0.96 V。通过ab的电流为Iab A2.4 A。导线ab所受的安培力F为：FBIabL0.22.40.1 N0.048 N。由平衡条件可得：F摩F0.048 N。所以导线所受的摩擦力大小为0.048 N，方向水平向左。答案：0.048 N，水平向左。11解析：(1)闭合开关后，两导线在安培力的作用下离开导轨，然后做平抛运动。安培力对导线所做的功，等于导线做平抛运动的初动能。由于两导线做平抛运动的飞行时间相同，所以，平抛运动的初速度与其水平射程成正比，故：W1W2mvmvvvss。(2)设安培力作用的时间为t，则由动量定理有：BILtmv，而Itq，代入得：BLqmv，所以q1q2v1v2s1s2。答案：(1)ss(2)s1s212解析：(1)由匀加速运动公式有a9105 m/s2，由安培力公式和牛顿第二定律，有FIBlkI2l，kI2lma，因此I8.5105 A。(2)滑块获得的动能是电源输出能量的4%，即Pt4%mv2，发射过程中电源供电时间t102 s。所需电源输出功率为P1.0109 W。由功率PIU，解得输出电压U1.2103 V。(3)分别对砂箱和滑块用动能定理，有sMMv2，smmv2mv2.由牛顿定律和相对运动smsMs，动量守恒mv(mM)v，联立求得smv2.故平均冲击力。答案：(1)8.5105 A(2)1.0109 W，1.2103 V(3)