高中物理选修3-1 磁场安培力练习题
高中物理选修3-1《安培力的应用》练习试卷
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高中物理选修3-1《安培力的应用》练习试卷在平时做好每份物理试题能有效的检查出你对知识的掌握程度!至于,到了考前要如何做练习呢?接下来,店铺就和大家一起来做份粤教版高中物理选修3-1《安培力的应用》练习试卷,希望对大家有帮助! 粤教版高中物理选修3-1《安培力的应用》练习试卷选择题首先发现通电导线的周围存在磁场的科学家是( )A.库仑B.奥斯特C.安培D.法拉第对于放在匀强磁场中的通电线圈,下列说法中正确的是( )A.线圈平面平行于磁感线时,所受合力为零,合力矩最大B.线圈平面平行于磁感线时,所受合力最大,合力矩为零C.线圈平面垂直磁感线时,所受合力为零,合力矩为零D.线圈平面垂直磁感线时,所受合力为零,合力矩最大关于磁电式电流表,下列说法中正确的有( )A.电流表的线圈处于匀强磁场中B.电流表的线圈处于均匀辐向磁场中C.电流表的线圈转动时,安培力大小不变D.电流表指针的偏转角与所测电流成正比磁悬浮列车在行进时会“浮”在轨道上方,从而可高速行驶.可高速行驶的原因是列车浮起后( )A.减小了列车的惯性B.减小了地球对列车的引力C.减小了列车与铁轨间的摩擦力D.减小了列车所受的空气阻力两条长直导线AB和CD相互垂直,彼此相隔一很小距离,通以图所示的电流,其中AB固定,CD可以以其中心为轴自由转动或平动,则CD的运动情况是( )A.顺时针方向转动,同时靠近导线ABB.顺时针方向转动,同时离开导线ABC.逆时针方向转动,同时靠近导线ABD.逆时针方向转动,同时离开导线AB下列说法中正确的是( )A.放在匀强磁场中的通电导线,一定受到磁场的作用力B.通电导线在磁场中一定会转动C.磁场对通电导线的作用力方向一定跟电流方向平行D.磁场对通电导线的作用力方向既垂直于电流方向,又垂直于磁场方向有一个电流表接在电动势为E、内阻为r(r经过处理,阻值很大)的电池两极,指针偏转了30°角,如果将其接在电动势为2E、内阻为2r 的电池两极,其指针偏转角为( )A.60°B.30°C.30°与60°之间D.大于60°如图所示,两相同绝缘导线环,环面垂直放置,若通以如图所示电流,则…()A.球心处的磁感应强度B的方向沿纸面向上B.球心处的磁感应强度B的方向沿纸面向下C.球心处的磁感应强度B的方向穿入纸内斜向下D.球心处的磁感应强度B的方向垂直纸面向内关于磁感应强度,下列说法中正确的是( )A.磁感应强度是一个标量B.磁感应强度越大的地方,通过垂直于磁场方向单位面积的磁感线条数越多C.磁感应强度越大的地方,作用在单位长度通电导线上的磁场力一定越大D.在匀强磁场中,磁感线沿各个方向均匀分布如图所示,一根通有电流I1的固定长直导线在可以自由移动和转动的通有电流I2的矩形线圈的平面内,线圈将会出现( )A.远离导线运动B.向着导线平动C.绕轴OO′运动D.绕轴NN′运动在赤道处沿东西方向放置一根直导线,导线中电子定向运动的方向是从东向西,则导线受到地磁场的作用力的方向为( )A.向东B.向北C.向上D.向下关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向,正确的说法是( )A.跟磁场方向垂直,跟电流方向平行B.跟电流方向垂直,跟磁场方向平行C.既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直D.既不跟磁场方向垂直,也不跟电流方向垂直关于磁感线,下列说法正确的是( )A.它可以形象地描述各点磁场的强弱和方向,它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时南极所指的方向一致B.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的C.磁感线总是从磁铁北极出发,到南极终止D.磁感线就是细铁屑连成的曲线关于磁现象的电本质,下列描述正确的是( )A.一切磁现象都起源于电流或运动电荷,一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用B.除永久磁铁外,一切磁场都是由运动电荷或电流产生的C.电和磁无任何关系D.磁就是电,电就是磁,有电必有磁,有磁必有电关于磁场,下列说法正确的是( )A.磁场看不见摸不着,故它不存在B.磁场是一种特殊的物质C.磁场对放入磁场中的通电导线、磁体一定有力的作用D.磁感线就是磁场填空题如图所示,在光滑水平桌面上,有两根弯成直角的相同金属棒,它们的一端均可绕固定转动轴O自由转动,另一端b互相接触,组成一个正方形线框.正方形每边长度均为L,匀强磁场的方向垂直桌面向下,当线框中通以图示方向的电流I时,两金属棒在b点的相互作用力为f,则此时磁感应强度的大小为______________(不计电流产生的磁场).通电螺线管内部的磁感应强度与管口外部比较______________的磁感应强度大.根据磁场对电流有作用力的原理,列举两个在实际生活中的应用____________________.在匀强磁场中的通电导线,在导线______________磁场方向放置的情况下,它受到的安培力最大;在导线______________磁场方向放置的情况下,它受到的安培力最小.试在图中标出电源的正极和负极.有一电磁铁,截面积为6.0 cm2,已知垂直穿过此面积的磁通量为2.25×10-4 Wb,则磁感应强度大小为_____________.计算题如图所示,电源电动势E="2" V,r="0.5" Ω,竖直导轨宽L="0.2" m,导轨电阻不计,另有一金属棒质量m="0.1" kg、电阻R="0.5" Ω,它与导轨间的动摩擦因数μ=0.4,靠在导轨的外面.为使金属棒静止不滑动,施一与纸面夹角为30°且与导体棒垂直指向纸里的匀强磁场,g取10 m/s2,求:(1)此磁场的方向;(2)磁感强度B的取值范围.。
高中物理选修3-1磁场 安培力 洛伦兹力
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选修3-1 磁场练习姓名:___________分数:___________一、选择题(题型注释)1.空间有一圆柱形匀强磁场区域,该区域的横截面的半径为R,磁场方向垂直横截面.一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场,离开磁场时速度方向偏离入射方向60°.不计重力,该磁场的磁感应强度大小为()A. B. C. D.2.如图,长为2l的直导线拆成边长相等,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,当在该导线中通以电流强度为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为()A.0B.0.5BIlC.BIlD.2BIl3.在以下几幅图中,洛伦兹力的方向判断正确的是:4.对确定磁场某一点的磁感应强度,根据关系式B=F/IL得出的下列结论中,说法正确的是()A.B随I的减小而增大; B.B随L的减小而增大;C.B随F的增大而增大; D.B与I、L、F的变化无关5.如图所示,两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1与I2.与两导线垂直的一平面内有a、b、c、d四点,a、b、c在两导线的水平连线上且间距相等,b是两导线连线中点,b、d连线与两导线连线垂直.则(A )I 2受到的磁场力水平向左(B )I 1与I 2产生的磁场有可能相同(C )b 、d 两点磁感应强度的方向必定竖直向下(D )a 点和 c 点位置的磁感应强度不可能都为零6.带电为+q 的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是A .只要速度大小相同,所受洛仑兹力就相同B .如果把+q 改为-q ,且速度反向大小不变,则洛仑兹力的大小、方向均不变C .洛仑兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直D .粒子只受到洛仑兹力作用,其运动的动能可能增大7.边长为a 的正方形,处于有界磁场如图所示,一束电子以水平速度射入磁场后,分别从A 处和C 处射出,则v A :v C =__________;所经历的时间之比t A :t C =___________8.一电子以垂直于匀强磁场的速度v A ,从A 处进入长为d 宽为h 的匀强磁场区域,如图所示,发生偏移而从B 处离开磁场,若电量为e ,磁感应强度为B ,弧AB 的长为L ,则A .电子在磁场中运动的平均速度是v AB .电子在磁场中运动的时间为ALt v =C .洛仑兹力对电子做功是A Bev h⋅D .电子在A 、B 两处的速率相同9.如图所示,水平直导线中通有向右的恒定电流I ,一电子从导线的正下方以水平向右的初速度进入该通电导线产生的磁场中,此后电子将A .沿直线运动B .向上偏转C .向下偏转D .向纸外偏转10.通电直导线A 与圆形通电导线环B 固定放在同一水平面上,通有如图所示的电流,则( )A.直导线A受到的安培力大小为零B.直导线A受到的安培力大小不为零,方向水平向右C.导线环B受到的安培力的合力大小不为零D.导线环B受到的安培力的合力大小不为零,其方向水平向右11.如图所示,一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中,以导线为中心,半径为R的圆周上有a、b、c、d四个点,已知c点的实际磁感应强度为0,则下列说法中正确的是()A.直导线中电流方向垂直纸面向里B.d点的磁感应强度为0C.a点的磁感应强度为2T,方向向右D.b点的磁感应强度为T,方向斜向下,与B成45°角12.如图,正方形区域ABCD中有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带正电粒子(不计重力)以一定速度沿AB边的中点M 垂直于AB边射入磁场,恰好从A点射出.则()A.仅把该粒子改为带负电,粒子将从B点射出B.仅增大磁感应强度,粒子在磁场中运动时间将增大C.仅将磁场方向改为垂直于纸面向外,粒子在磁场中运动时间不变D.仅减少带正电粒子速度,粒子将从AD之间的某点射出13.如图所示,第一象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场,电荷量相等的a、b两粒子,分别从A、O两点沿x轴正方向同时射入磁场,两粒子同时到达C点,此时a粒子速度恰好沿y轴负方向,粒子间作用力、重力忽略不计,则a、b粒子A.分别带正、负电B.运动周期之比为2:3C2D.质量之比为214.如图所示,在x 轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B .原点O 处存在一粒子源,能同时发射大量质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(重力不计),速度方向均在xOy 平面内,与x 轴正方向的夹角在0~180°范围内.则下列说法正θ确的是A .发射速度大小相同的粒子,越大的粒子在磁场中运动的时间越短θB .发射速度大小相同的粒子,越大的粒子离开磁场时的位置距O 点越远θC .发射角度相同的粒子,速度越大的粒子在磁场中运动的时间越短θD .发射角度相同的粒子,速度越大的粒子在磁场中运动的角速度越大θ15.如图所示,一半径为R 的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一质量为,m 电量为的正电荷(重力忽略不计)以速度沿正对着圆心O 的方向射入磁场,从磁q v 场中射出时速度方向改变了角,磁场的磁感应强度大小为( )θA . B . C . D .tan 2mvqR θcot2mv qR θsin 2mv qR θcos 2mv qR θ16.关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量,下列说法正确的是( )A .与加速器的半径有关,半径越大,能量越大B .与加速器的磁场有关,磁场越强,能量越大C .与加速器的电场有关,电场越强,能量越大D .与带电粒子的质量有关,质量越大,能量越大17.如图所示的圆形区域里匀强磁场方向垂直于纸面向里,有一束速率各不相同的质子自A 点沿半径方向射入磁场,则质子射入磁场的运动速率越大,A .其轨迹对应的圆心角越大B .其在磁场区域运动的路程越大C .其射出磁场区域时速度的偏向角越大D .其在磁场中的运动时间越长二、多选题(题型注释)三、填空题(题型注释)18.放在通电螺线管内部中间处的小磁针,静止时N 板指向右端,则电源的C 端为 极。
人教版高中物理选修3-1 第三章磁场第4节《安培力》同步练习试题
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人教版高中物理选修3—1第三章磁场第4节《安培力》同步练习题一、选择题(各小题只有一个选项正确。
)( )1.下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力,其中正确的是( )2.关于通电导线所受安培力F 的方向、磁感应强度B 的方向和电流I 的方向之间的关系,下列说法正确的是A .F 、B 、I 三者必须保持相互垂直B .F 必须垂直B 、I ,但B 、I 可以不相互垂直C .B 必须垂直F 、I ,但F 、I 可以不相互垂直D .I 必须垂直F 、B ,但F 、B 可以不相互垂直( )3.如图所示,电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成.当电源接通后,磁场对流过炮弹的电流产生力的作用,使炮弹获得极大的发射速度.下列各俯视图中正确表示磁场B 方向的是( )4.如图所示,磁场方向竖直向下,通电直导线ab 由水平位置1绕a 点在竖直平面内转到位置2,通电导线所受安培力是 A .数值变大,方向不变 B .数值变小,方向不变 C .数值不变,方向改变 D .数值、方向均改变( )5.如图,一段导线abcd 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab 、bc 和cd 的长度均为L ,且∠abc =∠bcd =135°.流经导线的电流为I ,方向如图中箭头所示.导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力 A .方向沿纸面向上,大小为(2+1)ILB B .方向沿纸面向上,大小为(2-1)ILB C .方向沿纸面向下,大小为(2+1)ILB D .方向沿纸面向下,大小为(2-1)ILB( )6.如图所示,倾斜导轨宽为L ,与水平面成α角,处在方向竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中,金属杆ab 水平放在导轨上.当回路电流强度为I 时,金属杆ab 所受安培力FA .方向垂直ab 杆沿斜面向上B .方向垂直ab 杆水平向右C .F =BIL cos αD .F =BIL sin α( )7.如图所示,有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方,导线可以自由移动,当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流时,有关直导线运动情况的说法中正确的是(从上往下看) A .顺时针方向转动,同时下降 B .顺时针方向转动,同时上升 C .逆时针方向转动,同时下降 D .逆时针方向转动,同时上升( )8.通有电流的导线L 1、L 2处在同一平面(纸面)内,L 1是固定的,L 2可绕垂直纸面的固定转轴O 转动(O 为L 2的中心),各自的电流方向如图所示.下列哪种情况将会发生A .因L 2不受磁场力的作用,故L 2不动B .因L 2上、下两部分所受的磁场力平衡,故L 2不动C .L 2绕轴O 按顺时针方向转动D .L 2绕轴O 按逆时针方向转动( )9.如图所示,一根有质量的金属棒MN ,两端用细软导线连接后悬于a 、b 两点,棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M 流向N ,此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,可以 A .适当减小磁感应强度 B .使磁场反向 C .适当增大电流 D .使电流反向( )10.如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在条形磁铁的左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线中通以图示方向的电流时(磁铁始终未动) A .磁铁对桌面的压力减小,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 .磁铁对桌面的压力增大,且受到向左的摩擦力作用D.磁铁对桌面的压力增大,且受到向右的摩擦力作用()11.如图所示,用两根轻细悬线将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处,置于匀强磁场内.当棒中通以从a 到b 的电流I 后,两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态.为了使棒平衡在该位置上,所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为A.mg Il tan θ,竖直向上 B.mg Il tan θ,竖直向下 C.mg Il sin θ,平行悬线向下 D.mg Il sin θ,平行悬线向上( )12.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 .当在该导线中通以电流强度为I 的电流时,该V 形通电导线受到的安培力大小为 A .0 B .0.5BIl C .BIl D .2BIl( )13.如图所示,在南北方向安放的长直导线的正上方用细线悬挂一条形小磁铁,当导线中通入图示的电流I 后,下列说法正确的是A .磁铁N 极向里转,悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力B .磁铁N 极向外转,悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力C .磁铁N 极向里转,悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力D .磁铁N 极向外转,悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力( )14.如图所示,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 A .竖直向上B .方向垂直于ad 斜向上C .方向垂直于bc 斜向上D .为零二、计算题:15.一根长L =0.2m 的金属棒放在倾角θ=37°的光滑斜面上,并通过I =5A 的电流,方向如图所示,整个装置放在磁感应强度B =0.6T 竖直向上的匀强磁场中,金属棒恰能静止在斜面上,则该棒的重力为多少?(sin37°=0.6)15.水平面上有电阻不计的U 形导轨NMPQ ,它们之间的宽度为L ,M 和P 之间接入电动势为E 的电源(不计内阻).现垂直于导轨搁一根质量为m 、电阻为R 的金属棒ab ,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B ,方向与水平面夹角为θ且指向右上方,如图所示,问:(1)当ab 棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少? (2)若B 的大小和方向均能改变,则要使ab 棒所受支持力为零,B 的大小至少为多少?此时B 的方向如何?17.如图所示,在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源,在相距1m 的平行导轨上放一质量为m =0.3kg 的金属棒ab ,通以从b →a 、I =3A 的电流,磁场方向竖直向上,这时金属棒恰好静止.求: (1)匀强磁场磁感应强度的大小; (2)ab 棒对导轨的压力.(g =10m/s 2)参考答案1C 2B 3B 4B 5A 6B 7C 8D 9C 10C 11D 12C 13C 14D15.答案0.8N解析从侧面对棒受力分析如图,安培力的方向由左手定则判出为水平向右,F=ILB=5×0.2×0.6 N=0.6 N.由平衡条件得重力mg=Ftan 37°=0.8 N.16. 答案(1)mg-BLE cosθRBLE sinθR(2)mgREL方向水平向右解析从b向a看侧视图如图所示.(1)水平方向:F f=F安sin θ①竖直方向:F N+F安cos θ=mg②又F安=BIL=B ERL③联立①②③得:F N=mg-BLE cos θR,F f=BLE sin θR.(2)要使ab棒受支持力为零,且让磁场最小,可知安培力竖直向上,则有F安′=mgB min =mgREL,根据左手定则判定磁场方向水平向右.17. 答案(1)1.73T (2)6N,方向垂直斜面向下解析金属棒ab中电流方向由b→a,它所受安培力方向水平向右,它还受竖直向下的重力,垂直斜面斜向上的支持力,三力合力为零,由此可以求出安培力,从而求出磁感应强度B的大小,再求出ab棒对导轨的压力.(1)ab棒静止,受力情况如图所示,沿斜面方向受力平衡,则mg sin60°=BIL cos60°B=mg tan60°IL=0.3×10×33×1T=1.73T.(2)ab棒对导轨的压力为:FN′=F N=mgcos60°=0.3×1012N=6N,方向垂直斜面向下.。
高中物理选修3-1安培力经典习题有答案
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安培力复习1.把轻的长方形线圈用细线挂在载流直导线AB 的附近,两者在同一平面内,直导线AB 固定,线圈可以活动,当长方形线圈通以如图所示的电流时,线圈将( ) (A )不动 (B )靠近导线AB(C )离开导线AB (D )发生转动,同时靠近导线AB答案:B2.长直电流I 2与圆形电流I 1共面,并与其一直径相重合(但两者绝缘),如图所示。
设长直导线不动,则圆形电流将( )(A )绕I 2旋转(B )向右运动(C )向左运动(D )不动 答:B3.在均匀磁场中,放置一个正方形的载流线圈使其每边受到的磁力的大小都相同的方法有( )(A )无论怎么放都可以;(B )使线圈的法线与磁场平行;(C )使线圈的法线与磁场垂直;(D )(B )和(C )两种方法都可以 答:B4.一平面载流线圈置于均匀磁场中,下列说法正确的是( ) (A )只有正方形的平面载流线圈,外磁场的合力才为零。
(B )只有圆形的平面载流线圈,外磁场的合力才为零。
(C )任意形状的平面载流线圈,外磁场的合力和力矩一定为零(D )任意形状的平面载流线圈,外磁场的合力一定为零,但力矩不一定为零。
答:D1. 截面积为S 、密度为ρ的铜导线被弯成正方形的三边,可以绕水平轴O O '转动,如图所示。
导线放在方向竖直向上的匀强磁场中,当导线中的电流为I 时,导线离开原来的竖直位置偏转一个角度θ而平衡。
求磁感应强度。
若S =2mm 2,ρ=8.9g/cm 3,θ=15°,I =10A ,磁感应强度大小为多少?解:磁场力的力矩为θθθcos cos cos 2212BIl l BIl Fl M F ===(3分)重力的力矩为θρθρθρsin 2sin 212sin 22221gSl l gSl l gSl M mg =⋅+⋅= (3分) OO 'θIO O 'θImg1l 2l由平衡条件 mg F M M =,得θρθsin 2cos 22gSl BIl = (2分))(1035.915101028.9109.822363T tg tg I gS B --⨯=︒⨯⨯⨯⨯⨯⨯==θρ (2分) 2. 半径为R =0.1m 的半圆形闭合线圈,载有电流I =10A ,放在均匀磁场中,磁场方向与线圈平面平行,如图所示。
物理教科版选修3-1课后训练:3-2-磁场对通电导线的作
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2.磁场对通电导线的作用——安培力练习1.在下列各图中,分别标出了磁场B的方向,电流I的方向和导线所受安培力F的方向,其中正确的是().2.一根长为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,受到的安培力大小可能是().A.0.4 N B.0.2 N C.0.1 N D.03.电磁轨道炮工作原理如图所示.待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触.电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回.轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比.通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出.现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的办法是().A.只将轨道长度L变为原来的2倍B.只将电流I增加至原来的2倍C.只将弹体质量减至原来的一半D.将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其他量不变4. 在如图所示电路中,电池均相同,当电键S分别置于a、b两处时,导线MM′与NN′之间的安培力的大小分别为F a、F b,可判断这两段导线().A.相互吸引,F a>F bB.相互排斥,F a>F bC.相互吸引,F a<F bD.相互排斥,F a<F b5.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流方向如图所示,ad边与MN平行.关于MN中电流产生的磁场对线框的作用,下列叙述中正确的是().A.线框有两条边所受到的安培力方向相同B.线框有两条边所受到的安培力大小相同C.整个线框有向里收缩的趋势D.若导线MN向左微移,各边受力将变小,但合力不变6.如图所示,水平方向有一匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.2 T,有一段通电导线竖直放置,长度为L=0.8 m,当导线中通入大小为I=1 A,方向如图所示的电流时,试问:(1)导线所受安培力有多大?方向如何?(2)若将导线在纸面内沿顺时针方向转过90°,则安培力的大小是多少?(3)若将导线在垂直纸面的平面内转动,分别说明它所受安培力的大小和方向是否变化?7.如图所示,电源的电动势E=2 V,内阻r=0.5 Ω,两竖直导轨间的距离L=0.2 m,竖直导轨的电阻可以忽略不计.金属棒的质量m=0.1 kg,电阻R=0.5 Ω,它与导轨间的动摩擦因数μ=0.4,在纸外一侧垂直靠在两导轨上.为使金属棒不下滑,施一与纸面成30°夹角、与导线垂直且斜向纸里的磁场,则磁感应强度的大小应满足什么条件?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10 m/s2)参考答案1. 答案:C 解析:本题考查用左手定则判断安培力的方向.根据左手定则,四指指向电流方向,让磁感线垂直穿入手心,则大拇指所指的方向即是安培力的方向,只有C 符合左手定则.故正确选项为C.2. 答案:BCD 解析:由安培力的公式F =ILB sin θ可知,安培力的大小与I 和B 的夹角有关.当θ=90°时,F 最大,F max =ILB =2×0.2×0.5 N =0.2 N .当θ=0°时,F 最小,F min =0,故F 的大小范围是0≤F ≤0.2 N ,故选B 、C 、D.3. 答案:BD 解析:由题意可知,B =kI ,设轨道宽为d ,则F 安=BId =kI 2d ,由动能定理得,F 安·L =212mv ,联立以上式子解得,v B 、D 正确. 4. 答案:D 解析:电键S 闭合后,MM ′、NN ′中产生平行反向电流,据安培定则和左手定则可知,两导线相互排斥,A 、C 错;电键S 置于b 处时,两段导线中的电流较大,导线产生较强的磁场,对另一导线产生较大的安培斥力,即F a <F b ,故B 错,D 对.5. 答案:B 解析:由直线电流产生磁场的特点可知,与导线距离相等的位置磁感应强度大小相等.因此ab 与cd 边受到的安培力大小相等,但ab 受力方向向下,cd 受力方向向上,即两者的方向相反.ad 受力方向向左,bc 受力方向向右,但ad 受到的力大于bc 受到的力,A 、C 错B 对;MN 向左微移,则线框各边所在处磁场均减弱,故各边受力均变小,但ad 边所在处减弱更多,故线框所受向左的合力变小,D 错.6. 答案:(1)0.16 N 垂直纸面向里 (2)0 (3)F 大小不变,方向不断改变解析:(1)由于电流方向与磁场方向垂直,故F =BIL =0.16 N ,由左手定则可判断出安培力的方向垂直纸面向里.(2)将导线在纸面内沿顺时针方向转过90°,此时电流方向与磁场方向平行,故安培力的大小F =0.(3)将导线在垂直纸面的平面内转动,由于任意位置电流方向与磁场方向均垂直,故安培力的大小不变,由左手定则知,安培力的方向不断改变.7. 答案:3.0 T ≤B ≤16.3 T解析:对金属棒进行受力分析,设磁感应强度为B 1时,金属棒恰好不下滑,此时它的受力情况如图所示,有:F cos 30°=F NF sin 30°+F f =mgF f =μF NF =B 1ILI =E R r解得:B 1=3.0 T设磁感应强度为B 2时,金属棒恰好不上滑,此时它的受力情况如图所示.同理有:B 2IL sin 30°=μB 2IL cos 30°+mg ,解得:B 2=16.3 T ,故磁感应强度B 的大小应满足:3.0 T ≤B ≤16.3 T.。
人教版高中物理选修31磁场专项练习和解析
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选修3-1磁场专项练习2一.选择题(共7小题)1.(2019•上海)如图,通电导线MN及单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且相互绝缘.当MN中电流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向()A.向左B.向右C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里解:金属线框abcd放在导线MN上,导线中电流产生磁场,根据安培定则判断可知,线框abcd左右两侧磁场方向相反,线框左侧的磁通量小于线框右侧的磁通量,磁通量存在抵消的情况.若MN中电流突然减小时,穿过线框的磁通量将减小.根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化,则线框abcd感应电流方向为顺时针,再由左手定则可知,左边受到的安培力水平向右,而左边的安培力方向也水平向右,故安培力的合力向右.故B正确,ACD错误.故选B 2.(2009•广东)表面粗糙的斜面固定于地面上,并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中.质量为m、带电量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑.在滑块下滑的过程中,下列判断正确的是()A.滑块受到的摩擦力不变B.滑块到达地面时的动能及B的大小无关C.滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D.B很大时,滑块可能静止于斜面上解答:解:小滑块受力如图所示;A、F洛=QVB,滑动摩擦力F=μFN=μ(mgcosθ+QvB),随速度增加而变大,A错误.B、若滑块滑到底端已达到匀速运动状态,摩擦力F=mgsinθ=μ(mgcos θ+QvB),则v=(﹣cosθ),可看v随B的增大而减小,B越大滑块动能越小;若在滑块滑到底端时还处于加速运动状态,则B越大时,滑动摩擦力F越大,滑块克服阻力做功越多,由动能定理可知,滑块到达斜面底端的速度越小,动能越小,B错误.C、滑块沿斜面向下运动,由左手定则可知,洛伦兹力垂直于斜面向下,故C正确;D、滑块之所以开始能动,是因为重力的沿斜面的分力大于摩擦力,B 很大时,一旦运动,不会停止,最终做匀速直线运动,故D错误.故选C.3.(2019•西城区模拟)如图所示,正确标明了通电导线所受安培力F方向的是( B )A.B.C.D.4.(2009•金山区二模)如图所示,矩形线框abcd,及条形磁铁的中轴线位于同一平面内,线框内通有电流I,则线框受磁场力的情况()A.ab和cd受力,其它二边不受力B.ab和cd受到的力大小相等方向相反C.ad和bc受到的力大小相等,方向相反D.以上说法都不对解:A、各边都处在磁场中,各边电流方向都及磁场方向不平行,都受到安培力的作用,故A错误;B、ab边所处位置磁感应强度大,cd 边所处位置磁感应强度小,而两边电流大小相等,由F=BILsinθ可知两边所受安培力不相等,故B错误;C、ad边及bc边关于条形磁铁对称,它们所处的磁场强度大小相等,两边长度及电流大小相等,由F=BILsinθ可知,两边所受安培力大小相等,由左手定则可知安培力的方向相同,故C错误;D、由上可知,故D正确,5.(2019•宿州一模)如图所示,两匀强磁场方向相同,以虚线MN为理想边界,磁感应强度分别为B1、B2.今有一个质量为m、电荷量为e的电子从MN上的P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1中,其运动轨迹为如图虚线所示的“心”形图线.则以下说法正确的是()A.电子的运行轨迹为PDMCNEP B.电子运行一周回到P用时为T=C.B1=4B2 D.B1=2B2解:A、根据左手定则可知:电子从P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1时,受到的洛伦兹力方向向上,所以电子的运行轨迹为PDMCNEP,故A正确;B、电子在整个过程中,在匀强磁场B1中运动两个半圆,即运动一个周期,在匀强磁场B2中运动半个周期,所以T=+,故B错误;C、由图象可知,电子在匀强磁场B1中运动半径是匀强磁场B2中运动半径的一半,根据r=可知,B1=2B2,故C错误,D正确.故选:AD.6.(2019•海南)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,图中的正方形为其边界.一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射.这两种粒子带同种电荷,它们的电荷量、质量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子.不计重力.下列说法正确的是()A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C.在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同D.在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角一定越大解:A、入射速度不同的粒子,若它们入射速度方向相同,则它们的运动也一定相同,虽然轨迹不一样,但圆心角却相同.故A错误;B、在磁场中半径,运动圆弧对应的半径及速率成正比,故B正确;C、在磁场中运动时间:(θ为转过圆心角),虽圆心角可能相同,但半径可能不同,所以运动轨迹也不同,故C错误;D、由于它们的周期相同的,在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角也一定越大.故D正确;故选:BD二.解答题(共5小题)7.(2019•南充一模)如图所示,一根足够长的光滑绝缘杆MN,及水平面夹角为37°,固定在竖直平面内,垂直纸面向里的匀强磁场B充满杆所在的空间,杆及B垂直,质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时,对杆有垂直杆向上的拉力作用,拉力大小为0.4mg,已知小环的带电荷量为q,问(sin37°≈0.6;cos37°≈0.8)(1)小环带什么电?(2)小环滑到P处时的速度多大?解:(1)环所受洛伦兹力及杆垂直,只有洛伦兹力垂直于杆向上时,才能使环向上拉杆,由左手定则可知环带负电.(2)设杆拉住环的力为T,由题可知:T=0.4mg在垂直杆的方向上对环有:qvB=T+mgcos37°即qvB=0.4mg+0.8mg解得:答:(1)小环带负电;(2)小环滑到P处时的速度为:.8.(2019•西城区模拟)如图,一根绝缘细杆固定在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中,杆和磁场垂直,及水平方向成θ角.杆上套一个质量为m、电量为+q的小球.小球及杆之间的动摩擦因数为μ.从A点开始由静止释放小球,使小球沿杆向下运动.设磁场区域很大,杆很长.已知重力加速度为g.求:(1)定性分析小球运动的加速度和速度的变化情况;(2)小球在运动过程中最大加速度的大小;(3)小球在运动过程中最大速度的大小.解:(1)由于洛伦兹力作用下,导致压力减小,则滑动摩擦力也减小,所以加速度增加,当洛伦兹力大于重力的垂直于杆的分力时,导致滑动摩擦力增大,从而出现加速度减小,直到处于受力平衡,达到匀速直线运动.因此小球先做加速度增大的加速运动,再做加速度减小的加速运动,最后做匀速直线运动.(2)当杆对小球的弹力为零时,小球加速度最大.小球受力如图1所示根据牛顿第二定律mgsinθ=ma解得:a=gsinθ(3)当小球所受合力为零时,速度最大,设最大速度为vm小球受力如图2所示根据平衡条件qvmB=N+mgcosθmgsinθ=f滑动摩擦力f=μN解得:答:(1)先做加速度增大的加速运动,再做加速度减小的加速运动,最后做匀速直线运动;(2)小球在运动过程中最大加速度的大小gsinθ;(3)小球在运动过程中最大速度的大小为.9.质量m=1.0×10﹣4kg的小物体,带有q=5×10﹣4C的电荷,放在倾角为37°绝缘光滑斜面上,整个斜面置于B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向如图所示,物块由静止下滑,滑到某一位置时,开始离开斜面,斜面足够长,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8求:(1)物块带何种电荷;(2)物块离开斜面时的速度;(3)物块在斜面上滑行的最大距离.解:(1)由题意可知:小滑块受到的安培力垂直斜面向上.根据左手定则可得:小滑块带负电.(2)当物体离开斜面时,弹力为零,因此有:Bqv=mgcosα,故.故物块离开斜面时的速度为3.2m/s.(3)由于斜面光滑,物体在离开斜面之前一直做匀加速直线运动,故有:v2=2al mgsinθ=ma所以代人数据解得:l≈0.85m.故物块在斜面上滑行的最大距离为:l≈0.85m.10.(2019•天津)在平面直角坐标系xOy中,第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点及x轴正方向成60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,如图所示.不计粒子重力,求(1)M、N两点间的电势差U MN;(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r;(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.解:(1)粒子在第一象限内做类平抛运动,进入第四象限做匀速圆周运动.设粒子过N点的速度为v,有得:v=2v0粒子从M点到N 点的过程,由动能定理有:解得:(2)粒子在磁场中以O′为圆心做匀速圆周运动(如图所示),半径为O′N,有:解得:(3)由几何关系得:ON=rsinθ设粒子在电场中运动的时间为t1,则有:ON=v0t1粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为:设粒子在磁场中运动的时间为t2,有:得:运动的总时间为:t=t1+t2即:11.(2019•资阳模拟)如图,xOy平面的第Ⅱ象限的某一区域有垂直于纸面的匀强磁场B1,磁场磁感应强度B1=1T,磁场区域的边界为矩形,其边分别平行于x、y轴.有一质量m=10﹣12kg、带正电q=10﹣7C 的a粒子从O点以速度v0=105m/s,沿及y轴正向成θ=30°的方向射入第Ⅱ象限,经磁场偏转后,从y轴上的P点垂直于y轴射入第Ⅰ象限,P点纵坐标为y P=3m,y轴右侧和垂直于x轴的虚线左侧间有平行于y轴的匀强电场,a粒子将从虚线及x轴交点Q进入第Ⅳ象限,Q 点横坐标x Q=6m,虚线右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B2,其磁感应强度大小仍为1T.不计粒子的重力,求:(1)磁场B1的方向及a粒子在磁场B1的运动半径r1;(2)矩形磁场B1的最小面积S和电场强度大小E;(3)如在a粒子刚进入磁场B1的同时,有另一带电量为﹣q的b粒子,从y轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,a、b粒子将发生迎面正碰,求M点纵坐标y M以及相碰点N的横坐标x N.12(2009•天津)如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴.一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向及x轴的方向夹角为θ.不计空气阻力,重力加速度为g,求(1)电场强度E的大小和方向;(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;(3)A点到x轴的高度h.解答:解:(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动,说明电场力和重力平衡,有qE=mg,得到E=重力的方向竖直向下,则电场力方向竖直向上,由于小球带正电,故场强度方向竖直向上.(2)小球做匀速圆周运动,设其设半径为r,由几何关系知 r==小球做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力提供,设小球做圆周运动的速为v,有qvB=m得v==由速度分解知v0=vcosθ代入得到 v0=(3)根据机械守恒定律,有mgh+= h=将v0,v代入得到h=答:(1)电场强度E的大小为,方向竖直向上;(2)小球从A点抛出时初速度v0=;(3)A点到x轴的高度h=.第 11 页。
人教版物理选修3-1《磁场对通电导线的作用力》综合练习及答案
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磁场对通电导线的作用力综合练习1.下列四图中的通电导线在磁场中受力分析正确的是( )解析:选C.注意安培定则与左手定则的区别,判断通电导线在磁场中的受力用左手定则.2.在如图所示的电路中,电池均相同,当开关S分别置于a、b两处时,导线MM′与NN′之间的安培力的大小分别为F a、F b,可判断两段导线( )A.相互吸引,F a>F b B.相互排斥,F a>F bC.相互吸引,F a<F b D.相互排斥,F a<F b解析:选D.无论开关置于a还是置于b,两导线中通过的都是反向电流,相互间作用力为斥力,A、C错误.开关置于位置b时电路中电流较大,导线间相互作用力也较大,B错误D正确.故选D.3. (2013·河北唐山一中高二月考)由导线组成的直角三角形框架放在匀强磁场中(如图所示),若导线框中通以如图方向的电流时,导线框将( )A.沿与ab边垂直的方向加速运动B.仍然静止C.以c为轴转动D.以b为轴转动解析:选B.ab和bc两段电流的等效长度等于ac,方向由a到c的一段电流,由左手定则以及安培力公式可知ab和bc两段电流所受安培力的合力方向和ac受到的安培力方向相反,大小相等,线框整体合力为0,仍然静止,故选B.4.如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向里的电流,用F N表示磁铁对桌面的压力,用F f表示桌面对磁铁的摩擦力,导线中通电后与通电前相比较( )A.F N减小,F f=0 B.F N减小,F f≠0C.F N增大,F f=0 D.F N增大,F f≠0解析:选C.如题图所示,电流I处的磁场方向水平向左,由左手定则知电流I受安培力方向竖直向上.根据牛顿第三定律知,电流对磁铁的作用力方向竖直向下,所以磁铁对桌面的压力增大.由于磁铁没有相对于桌面的运动趋势,故桌面对磁铁无摩擦力作用.故选C.5. (2013·南京外国语学校高二检测)如图所示,一根长L=0.2 m的金属棒放在倾角θ=37°的光滑斜面上,并通过I=5 A的电流,方向如图所示,整个装置放在磁感应强度B=0.6 T 竖直向上的匀强磁场中,金属棒恰能静止在斜面上,则该棒的重力为多少?(sin 37°=0.6)解析:从侧面对棒受力分析如图,安培力的方向由左手定则判出为水平向右,F=ILB=5×0.2×0.6 N=0.6 N.由平衡条件得重力mg=Ftan 37°=0.8 N.答案:0.8 N一、选择题1.一根容易形变的弹性导线,两端固定.导线中通有电流,方向如图中箭头所示.当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时,描述导线状态的四个图中正确的是( )解析:选D.A图中导线不受力,故它不会弯曲,A错误.B图中导线受到垂直纸面向里的安培力,它不会向右弯曲,B错误.C图中导线受到水平向右的安培力,导线不会向左弯曲,C错误.D图中导线受到水平向右的安培力,故它向右弯曲,D正确.故选D.2.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.当在该导线中通以电流强度为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为( )A.0 B.0.5BIlC.BIl D.2BIl解析:选C.V形通电导线的等效长度为图中虚线部分,所以F=BIl,故选C.3.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,指向右边解析:选C.根据直线电流相互作用的规律可知a与c相互吸引,b与c也相互吸引,所以导线c所受的合力方向一定指向左边且与ab边垂直,故选C.4. (2013·清华附中高二检测)如图所示,abcd为闭合四边形线框,a、b、c三点的坐标分别为(0,L,0),(L,L,0),(L,0,0),整个空间中有沿y轴正方向的匀强磁场,线框中通有方向如图所示的电流I.关于线框各条边所受安培力的大小,下列叙述中正确的是( )A.ab边与bc边受到的安培力大小相等B.cd边受到的安培力最大C.cd边与ad边受到的安培力大小相等D.ad边不受安培力作用解析:选B.根据安培力的计算公式可得,ab边所受安培力的大小为F ab=BIl ab,bc边平行于磁场方向,受力为零,ad边所受安培力的大小为F ad=BIl Od,cd边所受安培力的大小为F cd=BIl cd,故选B.5. (2013·长沙市第一中学阶段性考试)如图所示,放在台秤上的条形磁铁两极未知,为了探明磁铁的极性,在它中央的正上方固定一导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向外的电流,则( )A.如果台秤的示数增大,说明磁铁左端是N极B.如果台秤的示数增大,说明磁铁右端是N极C.无论如何台秤的示数都不可能变化D.以上说法都不正确解析:选A.如果台秤的示数增大,说明导线对磁铁的作用力竖直向下,由牛顿第三定律知,磁铁对导线的作用力竖直向上,根据左手定则可判断,导线所在处磁场方向水平向右,由磁铁周围磁场分布规律可知,磁铁的左端为N极,故选A.6.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,当两线圈通以如图所示的电流时,从左向右看,线圈L1将( )A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.向纸面内平动解析:选B.法一:等效分析法把线圈L1等效为小磁针,该小磁针刚好处于环形电流L2的中心,通电后,小磁针的N 极应指向该环形电流L2的磁场方向,由安培定则知L2产生的磁场方向在其中心竖直向上,而L1等效成小磁针,转动前N极应指向纸里,因此应由向纸里转为向上,所以从左向右看,线圈L1顺时针转动.故选B.法二:利用结论法环形电流L1、L2之间不平行,则必有相对转动,直到两环形电流同向平行为止,据此可得L1的转动方向应是:从左向右看线圈L1顺时针转动.故选B.7.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θ.如果仅改变下列某一个条件,θ角的相应变化情况是( )A.棒中的电流变大,θ角变大B.两悬线等长变短,θ角变小C.金属棒质量变大,θ角变大D .磁感应强度变大,θ角变小解析:选A.棒中电流变大,金属棒所受安培力变大,θ角变大,A 正确;两悬线等长变短,θ角不变,B 错误;金属棒质量变大,θ角变小,C 错误;磁感应强度变大,金属棒所受安培力变大,θ角变大,D 错误.故选A.☆8.如图所示,用两根轻细金属丝将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处,置于匀强磁场内.当棒中通以从a 到b 的电流I 后,两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态.为了使棒平衡在该位置上,所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( )A.mg Iltan θ,竖直向上 B.mg Iltan θ,竖直向下C.mg Ilsin θ,平行悬线向下 D.mg Ilsin θ,平行悬线向上解析:选D.要求所加磁场的磁感应强度最小,应使棒平衡时所受的安培力有最小值.由于棒的重力恒定,悬线拉力的方向不变,由画出的力的三角形可知,安培力的最小值为F min =mg sin θ,即IlB min =mg sin θ,得B min =mg Ilsin θ,方向应平行于悬线向上.故选D.☆9.如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度.天平的右臂下面挂一个矩形线圈,宽为L ,共N 匝,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m 1、m 2的砝码时,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,天平又重新平衡.由此可知( )A .磁感应强度方向垂直纸面向里,大小为m 1-m 2g NILB .磁感应强度方向垂直纸面向里,大小为mg2NILC .磁感应强度方向垂直纸面向外,大小为m 1-m 2g NILD .磁感应强度方向垂直纸面向外,大小为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.因为电流反向时,右边再加砝码才能重新平衡,所以此时安培力竖直向下,由左手定则判断磁场向里.电流反向前,有m 1g =m 2g +m 3g +NBIL ,其中m 3为线圈质量.电流反向后,有m 1g =m 2g +m 3g +mg -NBIL .两式联立可得B =mg2NIL.故选B.二、非选择题10.如图所示,PQ 和MN 为水平、平行放置的金属导轨,相距1 m ,导体棒ab 跨放在导轨上,导体棒的质量m =0.2 kg ,导体棒的中点用细绳经滑轮与物体相连,物体质量M =0.3 kg ,导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5.匀强磁场的磁感应强度B =2 T ,方向竖直向下,为了使物体匀速上升,应在导体棒中通入多大的电流?方向如何?解析:为了使物体匀速上升,导体棒所受安培力方向应向左,由左手定则可知,导体棒中的电流方向应为a →b .由平衡条件得:BIL =Mg +μmg 解得:I =Mg +μmgBL=2 A.答案:2 A 方向a →b11.如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m .质量为6×10-2 kg 的通电直导线,电流I =1 A ,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T ,方向竖直向上的磁场中,设t =0,B =0,则需要多长时间斜面对导线的支持力为零?(g 取10 m/s 2)解析:支持力为0时导线的受力如图所示, 由平衡条件得:F 安=mgtan 37°=6×10-2×100.75 N=0.8 N 由F 安=BIL 得B =F 安IL=0.81×0.4T =2 T由B=0.4t得t=B0.4=20.4s=5 s.答案:5 s☆12.如图所示为某种电流表的原理示意图.质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,弹簧的劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于ab.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合;当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流大小.(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)(2)若要使电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?(3)若k=2.0 N/m,ab=0.20 m,bc=0.05 m,B=0.20 T,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的影响)(4)若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为多大?解析:(1)设弹簧的伸长为Δx,则有mg=kΔx①由①式得Δx=mg k.(2)为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒MN上的安培力必须向下,因此M 端应接正极.(3)设满量程时通过MN 的电流大小为I m ,则有 BI m ab +mg =k (bc +Δx )②联立①②式并代入数据得I m =2.5 A.(4)设量程扩大后,磁感应强度变为B ′,则有 2B ′I m ab +mg =k (bc +Δx )③由①③式得B ′=kbc 2I m ab,代入数据得B ′=0.10 T. 答案:(1)mg k (2)M 端应接正极 (3)2.5 A(4)0.10 T。
高中物理选修3-1:《磁场和安培力》测试卷含解析
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第六单元磁场和安培力(时间:90分钟,满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确.)1.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是() A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半2.为了形象地描述磁场的分布引入了磁感线,磁场中某区域的磁感线如图所示,则下列说法正确的是()A.a、b两处的磁感应强度的大小相等B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,B a<B bC.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D.同一通电导线放在a处与放在b处受力大小无法确定3.用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来,让二者等高平行放置,如图所示.当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时,则有()A.两导线环相互吸引B.两导线环相互排斥C.两导线环无相互作用力D.两导线环先吸引后排斥4.在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导线,电流的方向垂直于纸面向里.如图所示,A、B、C、D是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中()A.B、D两点的磁感应强度大小相等B.A、B两点的磁感应强度大小相等C.C点的磁感应强度的值最大D.B点的磁感应强度的值最大5.一平面线圈用细杆悬于P 点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动.已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置D 和位置C 的过程中,下列对磁通量变化判断正确的是( )A .一直变大B .一直变小C .先变大后变小D .先变小后变大6.六根互相绝缘的导线,在同一平面内组成四个相等的正方形,导线中通以大小相同的电流,方向如图所示,在这四个正方形区域中,指向纸面内,磁通量最大的区域是( )A .ⅠB .ⅡC .ⅢD .Ⅳ7.如图所示,菱形金属框架ABCD 各边用粗细均匀的电阻丝折成,已知∠ABC =120°,各边长度AB =BC =CD =AD =L ,ABC 部分长度为L 的电阻丝电阻值为r ,ADC 部分长度为L 的电阻丝电阻值为3r ,框架的两端A 、C 与一电源电动势为E ,内阻为r 的电源相接,垂直于框架平面有磁感应强度为B 的匀强磁场,则框架受到安培力的合力大小为( )A.23BEL 5r B .0 C.3BEL5r D.7BEL 11r二、多项选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分,在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题意.)8.以下说法正确的是()A.只有两个磁铁相互接触时,才能发生相互作用B.把一根条形磁铁从中间折断,则被分开的两部分只有N极或只有S极C.指南针能指南与地球的磁场有关D.人们代步的电动自行车中存在磁体9.如图所示,一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时,磁针的S极向纸内偏转,则这束带电粒子可能是()A.向右飞行的正离子束B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负离子束D.向左飞行的负离子束10.如图所示的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11.斜面倾角为θ,一条形磁铁静止在斜面上,若在磁铁上方中心位置固定一导体棒,在导体棒中通以方向如图所示的电流后,下列说法正确的是()A.磁铁与斜面间压力增大B.磁铁与斜面间的摩擦力减小C.磁铁将沿斜面做加速度逐渐减小的加速运动D.磁铁仍然保持静止状态12.把一根不计重力的通电的硬直导线ab放在磁场中,硬直导线所在区域的磁感线呈弧形,如图所示.硬直导线可以在空中自由移动和转动,硬直导线中的电流方向由a向b,关于硬直导线的受力和运动情况下述说法正确的是()A.硬直导线先转动,后边转动边下移B.硬直导线只能转动,不会向下移动C.硬直导线各段所受安培力的方向都与硬直导线垂直D.在图示位置,a端受力垂直纸面向内,b端受力垂直纸面向外式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.)13.(10分)匀强磁场(各点的磁感应强度大小、方向均不变的磁场)中长为2 cm 的通电导线垂直磁场方向,当通过导线的电流为2 A时,它受到的磁场力大小为4×10-3 N,问:(1)该处的磁感应强度B是多大?(2)若电流不变,导线长度减小到1 cm,则它受到的磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少?(3)若导线长度不变,电流增大为5 A,则它受到的磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少?14.(10分)地球上某地磁感应强度B的水平分量B x=0.18×10-4T,竖直分量B y=0.54×10-4 T.求:(1)地磁场磁感应强度B的大小及它与水平方向的夹角;(2)在水平面2.0 m2的面积内地磁场的磁通量Φ.15.(10分)如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m.质量为6×10-2kg的通电直导线,电流I=1 A,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T,方向竖直向上的磁场中,设t=0,B=0,则需要多长时间斜面对导线的支持力为零?(g取10 m/s2) 16.(12分)如图所示为某种电流表的原理示意图.质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,弹簧的劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于ab.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合;当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流大小.(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)(2)若要使电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?(3)若k=2.0 N/m,ab=0.20 m,bc=0.05 m,B=0.20 T,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的影响)(4)若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为多大?参考答案与解析1.[导学号66870075]【解析】选B.安培力的方向始终与电流方向和磁场方向垂直,选项A错误,选项B正确;由F=BIL sin θ可知,安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关,选项C错误;将直导线从中点折成直角时,因磁场与导线的夹角未知,则安培力的大小不能确定,选项D错误.2.[导学号66870076]【解析】选D.根据磁感线的疏密程度,可以判断出a、b两处的磁感应强度的大小不等,B a>B b,A、B错误;同一通电导线放在a 处受力的情况大小不一定,因为放入时的位置(即放入时与磁感线的方向)不确定,则其受安培力的大小不确定,C错误,D正确.3.[导学号66870077]【解析】选A.两环形电流等效成两个小磁针,由安培定则知,磁极情况如图所示,据异名磁极相互吸引可得A正确.4.[导学号66870078]【解析】选A.磁感应强度是矢量,每点的磁感应强度都是匀强磁场和直导线磁场的叠加,由题图知在A点,两磁感应强度方向相同,所以A点的磁感应强度最大,在C点,两磁感应强度方向相反,所以在C 点的磁感应强度最小,C、D错误;B、D两点,两磁感应强度方向相互垂直,所以B、D两点的磁感应强度大小相等,但方向不同,A正确、B错误.5.[导学号66870079]【解析】选C.由题图可知,线圈由A经过D到C 的过程中,线圈垂直磁场方向的面积先增大后减小,通过线圈的磁通量为Φ=BS,可见通过线圈的磁通量先变大后变小.6.[导学号66870080]【解析】选A.先分析Ⅰ区域:导线2、3和5、6分别在此区域产生的磁场方向相反,磁通量互相抵消,故只剩下导线1和4在此区域产生磁通量,由安培定则可判断出方向均垂直纸面向里.同理可分析出Ⅱ、Ⅳ区域的合磁通量为零,Ⅲ区域的合磁通量垂直纸面向外,故选A.7.[导学号66870081]【解析】选A.对于框架的ABC部分与ADC部分,其等效长度均为AC连线长度,由几何关系可得:L′=2L cos 30°=3L,由闭合电路的欧姆定律可得,通过框架ABC与ADC部分的电流为I=E6r×2r6r+2r+r=2E5r,由左手定则可得等效部分所受的安培力方向均竖直向上,设两条支路的电流分别为I1、I2,可得:F=BI1L′+BI2L′=B(I1+I2)L′=BIL′=23BEL5r,A选项正确.8.[导学号66870082]【解析】选CD.磁体的周围存在一种特殊的物质——磁场,磁铁间不接触时也可以通过磁场发生相互作用,故A错.无论将磁铁分得多么小,它总有N极和S极,迄今为止,还没有发现只有N极或S极的磁单极子存在(这一点与电荷不同),故B错.指南针能指南与地球磁场有关,故C正确.电动自行车的电机中一定有磁体存在,故D正确.9.[导学号66870083]【解析】选BC.小磁针N极的指向即是磁针所在处的磁场方向.题中磁针S极向纸内偏转,说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外.由安培定则可判定由离子束的定向运动所产生的电流方向由右向左,故若为正离子,则应是自右向左运动,若为负离子,则应是自左向右运动.故选BC.10.[导学号66870084]【解析】选BD.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选项错误,同理判定B、D选项正确,C选项错误.故选BD.11.[导学号66870085]【解析】选AD.通电导体棒处磁场方向与导体棒垂直,沿斜面向下,由左手定则可知通电导体棒所受安培力垂直于斜面向上,由牛顿第三定律可得磁铁所受导体棒的磁场力垂直于斜面向下,故磁铁与斜面间压力增大,A正确;磁铁重力沿斜面向下的分力仍然与静摩擦力平衡,静摩擦力大小不变,磁铁仍然保持静止状态,B、C错误,D正确.12.[导学号66870086]【解析】选AC.根据左手定则可知,a、b两端受安培力方向正好相反,使硬直导线产生转动,而磁感应强度在竖直方向和水平方向都有分量,当硬直导线转动后就又会受到向下的安培力作用,故硬直导线先转动,边转动边下移,硬直导线各段所受安培力的方向都与导线垂直,A、C正确.13.[导学号66870087]【解析】(1)根据磁感应强度的定义B=FIL=4×10-32×2×10-2T=0.1 T.(2)匀强磁场中该处的磁感应强度由磁场本身决定,不因导线长度的改变而改变,因此B=0.1 T.根据磁感应强度的定义B=FIL可得,导线长度减小到1 cm,则它受到的磁场力F′=BIL′=0.1×2×1×10-2 N=2×10-3 N.(3)匀强磁场中该点的磁感应强度也不因电流的改变而改变,因此B =0.1 T.根据磁感应强度的定义B =F IL 可得,电流增大为5 A ,则它受到的磁场力F ″=BI ′L =0.1×5×2×10-2 N =0.01 N.【答案】(1)0.1 T (2)2×10-3 N 0.1 T (3)0.01 N 0.1 T14.[导学号66870088] 【解析】(1)根据平行四边形定则,可知B =B 2x +B 2y =0.182+0.542×10-4 T =0.57×10-4 TB 的方向和水平方向的夹角α=arctan B y B x=arctan 0.54×10-40.18×10-4=arctan 3=71°56′. (2)题中地磁场竖直分量与水平面垂直,故磁通量Φ=B y ·S =0.54×10-4×2.0 Wb =1.08×10-4 Wb.【答案】(1)0.57×10-4 T arctan 3或71°56′(2)1.08×10-4 Wb15.[导学号66870089] 【解析】支持力为0时导线的受力如图所示,由平衡条件得:F 安=mg tan 37°=6×10-2×100.75N =0.8 N 由F 安=BIL 得B =F 安IL =0.81×0.4T =2 T 由B =0.4t 得t =B 0.4=20.4 s =5 s.【答案】5 s16.[导学号66870090] 【解析】(1)设弹簧的伸长为Δx ,则有mg =k Δx ①由①式得Δx =mg k .(2)为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒MN 上的安培力必须向下,因此M 端应接正极.(3)设满量程时通过MN 的电流大小为I m ,则有BI m ab+mg=k(bc+Δx)②联立①②式并代入数据得I m=2.5 A.(4)设量程扩大后,磁感应强度变为B′,则有2B′I m ab+mg=k(bc+Δx)③由①③式得B′=kbc2I m ab,代入数据得B′=0.10 T.【答案】(1)mgk(2)M端应接正极(3)2.5 A(4)0.10 T。
人教版高中物理选修3-1《安培力》典型例题及习题
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人教版高中物理选修3-1《安培力》典型例题及习题预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制(精心整理,诚意制作)《安培力》典型例题及习题例1如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通过图示方向电流()时,导线的运动情况是(从上往下看)A.顺时针方向转动,同时下降B.顺时针方向转动,同时上升C.逆时针方向转动,同时下降D.逆时针方向转动,同时上升解析根据蹄形磁铁磁感线分布和左手定则可判断A端受垂直纸面向里的安培力,B端受垂直纸面向外的安培力,故导线逆时针转动;假设导线自图示位置转过90°,由左手定则可知,导线AB受竖直向下安培力作用;导线下降,故导线在逆时针转动的同时向下运动,所以本题答案应选C。
例2 如图所示,倾角为的光滑斜面上,有一长为L,质量为m的通电导线,导线中的电流强度为I,电流方向垂直纸面向外.在图中加一匀强磁场,可使导线平衡,试求:最小的磁感应强度B是多少?方向如何?解析导体棒受重力、支持力和安培力作用而平衡,由力学知识可知,当第三个力(安培力)F与垂直时,F有最小值,如图,即安培力方向平行于斜面向上,又因为当导体棒与磁感应强度垂直时,安培力最大,故本题所求最小磁感应强度,方向为垂直斜面向下.习题精选1、下列说法正确的是()A.磁场中某处磁感强度的大小,等于长为L,通以电流I的一小段导线放在该处时所受磁场力F与乘积IL的比值B.一小段通电导线放在某处如不受磁场力作用,则该处的磁感应强度为零C.因为B=F/IL,所以磁场中某处磁感应强度的大小与放在该处的导线所受磁场力F的大小成正比,与IL的大小成反比D.磁场中某处磁感应强度的大小与放在磁场中的通电导线长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关2、垂直放在磁场里的通电直导线如图所示,并已标明电流,磁感应强度和安培力这三个物理量中两个物理量的方向,试在图中标出第三个物理量的方向.3、画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向.4、两条导线AB和CD互相垂直,如图所示,其中的AB固定,CD可自由活动,两者相隔一小段距离,当两条导线分别通以图示方向的电流时,垂直纸面向里看导线CD将()A.顺时针方向转动,同时靠近ABB.逆时针方向转动,同时靠近ABC.顺时外方向转动,同时远离ABD.逆时针方向转动,同时远离AB参考答案:1、D2、略3、略4、B。
高中物理选修3-1 安培力的应用 专题练习(含解析)
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安培力的应用专题练习一、选择题考点一安培力作用下导体的运动1.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触,并使它组成如图1所示的电路图.当开关S接通后,将看到的现象是()图1A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长C.弹簧上下跳动D.弹簧仍静止不动答案C解析因为通电后,弹簧中每一圈的电流都是同向的,互相吸引,弹簧就缩短,电路就断开了,一断开没电流了,弹簧就又掉下来接通电路……如此通断通断,就上下跳动.2.固定导线c垂直纸面,可动导线ab通以如图2所示方向的电流,用测力计悬挂在导线c 的上方,导线c中通以如图所示的电流时,以下判断正确的是()图2A.导线a端转向纸外,同时测力计读数减小B.导线a端转向纸外,同时测力计读数增大C.导线a端转向纸里,同时测力计读数减小D.导线a端转向纸里,同时测力计读数增大答案B解析导线c中电流产生的磁场在右边平行纸面斜向左上,在左边平行纸面斜向左下,在ab左右两边各取一小电流元,根据左手定则,左边的电流元所受的安培力方向向外,右边的电流元所受安培力方向向里,知ab导线逆时针方向(从上向下看)转动.当ab导线转过90°后,两导线电流为同向电流,相互吸引,导致测力计的读数变大,故B正确,A、C、D 错误.3.如图3所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面.当线圈内通以图示方向的电流(从右向左看沿逆时针方向)后,线圈的运动情况是()图3A.线圈向左运动B.线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动答案A解析将环形电流等效成小磁针,如图所示,根据异名磁极相互吸引知,线圈将向左运动,也可将左侧条形磁铁等效成环形电流,根据结论“同向电流相吸引,异向电流相排斥”也可判断出线圈向左运动,选A.4.通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内,L1是固定的,L2可绕垂直纸面的固定光滑转轴O转动(O为L2的中心),各自的电流方向如图4所示.下列哪种情况将会发生()图4A.因L2不受磁场力的作用,故L2不动B.因L2上、下两部分所受的磁场力平衡,故L2不动C.L2绕轴O按顺时针方向转动D.L2绕轴O按逆时针方向转动答案D解析由右手螺旋定则可知导线L1上方的磁场的方向为垂直纸面向外,且离导线L1的距离越远的地方,磁感应强度越弱,导线L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右,由于O点的下方磁场较强,则安培力较大,因此L2绕轴O按逆时针方向转动,D选项对.考点二安培力作用下的平衡5.如图5所示,一重为G1的通电圆环置于水平桌面上,圆环中电流方向为顺时针方向(从上往下看),在圆环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁,磁铁的中心轴线通过圆环中心,磁铁的上端为N极,下端为S极,磁铁自身的重力为G2.则关于圆环对桌面的压力F和磁铁对轻绳的拉力F′的大小,下列关系中正确的是()图5A.F>G1,F′>G2B.F<G1,F′>G2C.F<G1,F′<G2D.F>G1,F′<G2答案D解析顺时针方向的环形电流可以等效为一个竖直放置的小磁针,由安培定则可知,小磁针的N极向下,S极向上,故与磁铁之间的相互作用力为斥力,所以圆环对桌面的压力F将大于圆环的重力G1,磁铁对轻绳的拉力F′将小于磁铁的重力G2,选项D正确.6.(多选)质量为m的金属细杆置于倾角为θ的光滑导轨上,导轨的宽度为d,若给细杆通以如图A、B、C、D所示的电流时,可能使杆静止在导轨上的是()答案AC解析A图中金属杆受重力、沿导轨向上的安培力和支持力,若重力沿导轨向下的分力与安培力相等,则二力平衡,故A正确.B图中金属杆受重力和导轨的支持力,二力不可能平衡,故B 错误.C 图中金属杆受重力、竖直向上的安培力和支持力,若重力与安培力相等,则二力平衡,不受支持力即可达到平衡,故C 正确.D 图中金属杆受重力、水平向左的安培力和支持力,三个力不可能达到平衡,故D 错误.7.(多选)如图6所示,一根通电的直导体棒放在倾斜的粗糙斜面上,置于图示方向的匀强磁场中,处于静止状态.现增大电流,导体棒仍静止,则在增大电流过程中,导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是( )图6A .一直增大B .先减小后增大C .先增大后减小D .始终为零答案 AB解析 若F 安<mg sin α,因安培力向上,则摩擦力向上,当F 安增大时,F f 减小到零,再向下增大;若F 安>mg sin α,摩擦力向下,随F 安增大而一直增大;若F 安=mg sin α,摩擦力为零,随F 安增大摩擦力向下一直增大.故选A 、B.8. (多选)如图7,质量为m 、长为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于O 、O ′,并处于匀强磁场中.当导线中通以沿x 轴正方向的电流I ,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可能为( )图7A .z 轴正方向,mg ILtan θ B .y 轴正方向,mg IL C .z 轴负方向,mg ILtan θ D .沿悬线向下,mg ILsin θ 答案 BCD解析 磁感应强度方向为z 轴正方向时,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿y 负方向,直导线不能平衡,所以A 错误;磁感应强度方向为y 轴正方向时,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿z 轴正方向,根据平衡条件,当BIL 刚好等于mg 时,线的拉力为零,所以B =mg IL,所以B 正确; 磁感应强度方向为z 轴负方向时,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿y 轴正方向,根据平衡条件BIL cos θ=mg sin θ,所以B =mg ILtan θ,所以C 正确; 磁感应强度方向沿悬线向下,根据左手定则,直导线所受安培力方向垂直于线斜向上,根据平衡条件:F =mg sin θ,得:B =mg sin θIL,故D 正确. 9.一条形磁铁静止在斜面上,固定在磁铁中心的竖直上方的水平导线中通有垂直纸面向里的恒定电流,如图8所示.若将磁铁的N 极位置与S 极位置对调后,仍放在斜面上原来的位置,则磁铁对斜面的压力F 和摩擦力F f 的变化情况分别是( )图8A .F 增大,F f 减小B .F 减小,F f 增大C .F 与F f 都增大D .F 与F f 都减小答案 C解析 题图中电流与磁体间的磁场力为引力,若将磁极位置对调则相互作用力为斥力,再由受力分析可知选项C 正确.10.(多选)在同一光滑斜面上放同一导体棒,图9所示是两种情况的剖面图.它们所处空间有磁感应强度大小相等的匀强磁场,但方向不同,一次垂直斜面向上,另一次竖直向上,两次导体棒A 分别通有电流I 1和I 2,都处于静止平衡.已知斜面的倾角为θ,则( )图9A .I 1∶I 2=cos θ∶1B .I 1∶I 2=1∶1C .导体棒A 所受安培力大小之比F 1∶F 2=sin θ∶cos θD .斜面对导体棒A 的弹力大小之比F N1∶F N2=cos 2 θ∶1答案 AD解析 分别对导体棒受力分析,如图,利用平衡条件即可求解第一种情况:F 1=BI 1L =mg sin θ,F N1=mg cos θ解得:I 1=mg sin θBL 第二种情况:F 2=BI 2L =mg tan θ,F N2=mg cos θ解得:I 2=mg tan θBL所以F 1F 2=BI 1L BI 2L =I 1I 2=sin θtan θ=cos θ,F N1F N2=cos θ1cos θ=cos 2 θ 可见,A 、D 正确,B 、C 错误.二、非选择题11.(安培力作用下的平衡)如图10所示,两平行金属导轨间的距离L =0.4 m ,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B =0.5 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 =0.5 Ω的直流电源.现把一个质量m =0.04 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 0=2.5 Ω,金属导轨电阻不计,g 取10 m/s 2.已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:图10(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大小.答案 (1)1.5 A (2)0.3 N (3)0.06 N解析 (1)根据闭合电路欧姆定律I =E R 0+r=1.5 A. (2)导体棒受到的安培力F安=BIL=0.3 N.(3)导体棒受力分析如图,将重力正交分解F1=mg sin 37°=0.24 N,F1<F安,根据平衡条件,mg sin 37°+F f=F安,解得F f=0.06 N.12. (安培力作用下的运动)音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机,如图11是某音圈电机的原理示意图,它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成,线圈边长为L,匝数为n,磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下,大小为B,区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外,右边始终在磁场内,前后两边在磁场内的长度始终相等,某时刻线圈中电流从P流向Q,大小为I.图11(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向;(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v,求安培力的功率.答案(1)nBIL方向水平向右(2)nBIL v解析(1)线圈前后两边所受安培力的合力为零,线圈所受的安培力即为右边所受的安培力,由安培力公式得F=nBIL①由左手定则知方向水平向右(2)安培力的功率为P=F·v②联立①②式解得P=nBIL v13.(安培力与牛顿第二定律的结合)如图12所示,两根平行、光滑的斜金属导轨相距L=0.1 m,与水平面间的夹角为θ=37°,有一根质量为m=0.01 kg的金属杆ab垂直导轨搭在导轨上,匀强磁场与导轨平面垂直,磁感应强度为B=0.2 T,当杆中通以从b到a的电流时,杆可静止在导轨上,取g=10 m/s2.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)图12(1)求此时通过ab 杆的电流;(2)若保持其他条件不变,只是突然把磁场方向改为竖直向上,求此时杆的加速度. 答案 (1)3 A (2)1.2 m/s 2,方向沿导轨向下解析 (1)杆静止在导轨上,受力平衡,杆受到重力、导轨的支持力以及安培力,根据平衡条件得:BIL =mg sin θ,解得:I =mg sin θBL =0.01×10×0.60.2×0.1A =3 A. (2)若把磁场方向改为竖直向上,对杆受力分析,根据牛顿第二定律得:F 合=mg sin θ-BIL cos θ=mg sin θ-mg sin θcos θ=ma解得:a =g sin θ-g sin θcos θ=(10×0.6-10×0.6×0.8) m /s 2=1.2 m/s 2,方向沿导轨向下.。
高中物理人教版选修3选修3-1第三章第4节通电导线在磁场中受到的力同步练习
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高中物理人教版选修3选修3-1第三章第4节通电导线在磁场中受到的力同步练习一、选择题1.把一小段通电直导线放入磁场中,导线受到安培力的作用,关于安培力的方向,下列说法中正确的是()A. 安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B. 安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直C. 安培力的方向一定跟电流方向垂直,但不一定跟磁感应强度方向垂直D. 安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直,又跟电流方向垂直2.图中对通电导线在磁场中所受安培力的方向判断正确的是()A. B. C. D.3.如图所示,磁场方向竖直向下,通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2的过程中,通电导线所受安培力是()A. 数值变大,方向不变B. 数值变小,方向不变C. 数值不变,方向改变D. 数值,方向均改变4.如图所示,把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以在空间自由运动,当导线通以图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看)()A. 顺时针方向转动,同时下降B. 顺时针方向转动,同时上升C. 逆时针方向转动,同时下降D. 逆时针方向转动,同时上升5.如图所示,两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M和N,通有同向等值电流;沿纸面与直导线M、N等距放置另一根可自由移动的通电导线ab,则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是()A. 沿纸面逆时针转动B. 沿纸面顺时针转动C. a端转向纸外,b端转向纸里D. a端转向纸里,b端转向纸外二、多项选择题6.关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场,下列说法中正确的是()A. 该磁场的磁感应强度大小处处相等,方向相同B. 该磁场的磁感应强度的方向处处相同,大小不等C. 使线圈平面始终与磁感线平行D. 线圈所处位置的磁感应强度大小都相等7.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8.如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,放置一根长为L,质量为m,通过电流为I的导线,若使导线静止,应该在斜面上施加匀强磁场B的大小和方向为()A. B= ,方向垂直于斜面向下B. B= ,方向垂直于斜面向上C. B= ,方向竖直向下D. B= ,方向水平向右三、填空题9.将长为1 m的导线ac从中点b折成如图所示的形状,放入B=0.08 T的匀强磁场中,abc平面与磁场垂直.若在导线abc中通入25 A的直流电,则整个导线所受安培力大小为________ N。
人教版高中物理选修3—1第三章磁场第四节《安培力》随堂练习试题
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人教版高中物理选修3—1第三章磁场第四节《安培力》随堂练习题一、选择题:()1、关于通电直导线所受的安培力F、磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系,下列说法中正确的是A、F、B、I的三者必定均相互垂直B、F必定垂直于B、I,但B不一定垂直于IC、B必定垂直于F、I,但F不一定垂直于ID、I必定垂直于F、B,但F不一定垂直于B()2、如图所示,在蹄形磁铁的上方放置一个可以自由运动的通电线圈abcd,最初线圈平面与蹄形磁铁处于同一竖直面内,则通电线圈运动的情况是A、ab边转向纸外,cd边转向纸里,同时向下运动B、ab边转向纸里,cd边转向纸外,同时向下运动C、ab边转向纸外,cd边转向纸里,同时向上运动D、ab边转向纸里,cd边转向纸外,同时向上运动()3、如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A,A与螺线管垂直,A导线中的电流方向垂直纸面向里,开关S闭合,A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是A、水平向左B、水平向右C、竖直向下D、竖直向上()4、一只电压表读数偏小,为纠正这一偏差,可以采取的措施是A、减少表头线圈的匝数B、增大表内的串联电阻C、增强表头的永久磁铁的磁性D、转紧表内的螺旋弹簧()5、如图所示两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同,方向相反的电流,a受到的磁场力大小为F1,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a受到的磁场力大小变为F2,则此时b受到的磁场力大小变为A、F2B、F1-F2C、F1+F2D、2F1-F2()6、如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通过图示方向电流时,导线的运动情况是(从上往下看)A.顺时针方向转动,同时下降B.顺时针方向转动,同时上升C.逆时针方向转动,同时下降D.逆时针方向转动,同时上升()7、两条导线AB和CD互相垂直,如图所示,其中的AB固定,CD可自由活动,两者相隔一小段距离,当两条导线分别通以图示方向的电流时,垂直纸面向里看导线CD将A.顺时针方向转动,同时靠近ABB.逆时针方向转动,同时靠近ABC.顺时外方向转动,同时远离ABD.逆时针方向转动,同时远离AB()8、如图所示,一位于xy平面内的矩形通电线圈,只能绕ox轴转动,线圈的四个边分别与x、y轴平行,线圈中电流方向如图.当空间加上如下所述的哪种磁场时,线圈会转动起来:A.方向沿x轴的恒定磁场B.方向沿y轴的恒定磁场C.方向沿z轴的恒定磁场D.方向沿z轴的变化磁场()9、如图所示,一根长为L的细铝棒用两个倔强系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里,当棒中通以向右的电流I时,弹簧缩短Δy;若通以向左的电流,也是大小等于I时,弹簧伸长Δy,则磁感应强度B值为A.kΔy/ILB.2kΔy/ILC.kIL/ΔyD.2IL/kΔy( )10、一个可自由运动的轻线圈L1和一个固定的线圈L2互相垂直放置,且两个圆线圈的圆心重合,两线圈通以如图所示的电流方向时,则从左向右看,线圈L1将A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.向纸外转动( )11、倾角为α的光滑斜面上,放一根长L,质量为m的导体棒,通以如图所示方向电流I,为使其静止在斜面上,可加一个强度、方向适当的匀强磁场,这磁场应该是A.垂直于斜面向上,B=mgsinα/ILB.垂直于斜面向下,B=mgsinα/ILC.竖直向下,B=mgtgα/ILD.水平向左,B=mg/IL()12、如图所示,一根通有电流I的直铜棒MN,用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中,此时两根悬线处于紧张状态,下列哪些措施可使悬线中张力为零A、适当增大电流B、使电流反向并适当减小C、保持电流 I不变,适当增大BD、使电流I反向,适当减小( )13、两根相同的轻弹簧秤吊着一根铜棒,铜棒所在的虚线范围内有垂直纸面的匀强磁场,当棒中通以向右的电流且棒静止时,如图所示,弹簧秤读数为F2;若将棒中的电流反向,当棒静止时,弹簧秤的读数为F2,且F2>F1,则可以确定:A.磁场的方向B.电流的大小C.铜棒所受磁场力的大小D.铜棒的质量( )14.如图,一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时,磁针的S极向纸内偏转,这一束带电粒子可能是A、向右飞行的正离子.B、向左飞行的正离子.C、向右飞行的负离子.D、向左飞行的负离子( )15.如图所示所在通电螺丝管内部中间的小磁针,静止时N极指向右端,则电源的c端为?极,螺线管的a端为?极.A.正B.负C.N D.S二、填空题:16、在匀强磁场中,有一段5㎝的导线和磁场垂直,当导线通过的电流是1A时,受磁场人作用力是0.1N,那么磁感应强度B= T;现将导线长度增大为原来的3倍,通过电流减小为原来的一半,那么磁感应强度B= T,导线受到的安培力F= N。
高中物理选修3-1-磁场安培力练习题
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一、磁场安培力练习题一、选择题1.关于磁场和磁感线的描述,正确的说法有[]A.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的,磁场和电场一样,也是一种物质B.磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向C.磁感线总是从磁铁的北极出发,到南极终止D.磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线,没有细铁屑的地方就没有磁感线2.一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方,并与磁针指向平行,能使磁针的S极转向纸内,如图1所示,那么这束带电粒子可能是[]A.向右飞行的正离子束B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负离子束D.问左飞行的负离子束3.铁心上有两个线圈,把它们和一个干电池连接起来,已知线圈的电阻比电池的内阻大得多,如图2所示的图中,哪一种接法铁心的磁性最强[]4.关于磁场,以下说法正确的是[]A.电流在磁场中某点不受磁场力作用,则该点的磁感强度一定为零B.磁场中某点的磁感强度,根据公式B=F/I·l,它跟F,I,l都有关C.磁场中某点的磁感强度的方向垂直于该点的磁场方向D.磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度,即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量5.磁场中某点的磁感应强度的方向[]A.放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向B.放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向C.放在该点的小磁针静止时N极所指的方向D.通过该点磁场线的切线方向6.下列有关磁通量的论述中正确的是[]A.磁感强度越大的地方,穿过线圈的磁通量也越大B.磁感强度越大的地方,线圈面积越大,则穿过线圈的磁通量越大C.穿过线圈的磁通量为零的地方,磁感强度一定为零D.匀强磁场中,穿过线圈的磁感线越多,则磁通量越大7.如图3所示,条形磁铁放在水平桌面上,其中央正上方固定一根直导线,导线与磁铁垂直,并通以垂直纸面向外的电流,[]A.磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用B.磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用C.磁铁对桌面的压力增大,个受桌面摩擦力的作用D.磁铁对桌面的压力增大,受到桌面摩擦力的作用8.如图4所示,将通电线圈悬挂在磁铁N极附近:磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内,且磁铁的轴线经过线圈圆心,线圈将[]A.转动同时靠近磁铁B.转动同时离开磁铁C.不转动,只靠近磁铁D.不转动,只离开磁铁9.通电矩形线圈平面垂直于匀强磁场的磁感线,则有[]A.线圈所受安培力的合力为零B.线圈所受安培力以任一边为轴的力矩为零C.线圈所受安培力以任一对角线为轴的力矩不为零D.线圈所受安培力必定使其四边有向外扩展形变的效果二、填空题10.匀强磁场中有一段长为0.2m的直导线,它与磁场方向垂直,当通过3A的电流时,受到60×10-2N的磁场力,则磁场的磁感强度是______特;当导线长度缩短一半时,磁场的磁感强度是_____特;当通入的电流加倍时,磁场的磁感强度是______特.11.如图5所示,abcd是一竖直的矩形导线框,线框面积为S,放在磁场中,ab边在水平面内且与磁场方向成60°角,若导线框中的电流为I,则导线框所受的安培力对某竖直的固定轴的力矩等于______.12.一矩形线圈面积S=10-2m2,它和匀强磁场方向之间的夹角θ1=30°,穿过线圈的磁通量Ф=1×103Wb,则磁场的磁感强度B______;若线圈以一条边为轴的转180°,则穿过线圈的磁能量的变化为______;若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2=0°,则Ф=______.三、计算题13.如图6所示,ab,cd为两根相距2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,通以5A的电流时,棒沿导轨作匀速运动;当棒中电流增加到8A时,棒能获得2m/s2的加速度,求匀强磁场的磁感强度的大小;14.如图7所示,通电导体棒AC静止于水平导轨上,棒的质量为m长为l,通过的电流强度为I,匀强磁场的磁感强度B的方向与导轨平面成θ角,求导轨受到AC棒的压力和摩擦力各为多大?磁场、安培力练习题答案一、选择题1.AB 2.BC 3.D 4.D5.CD 6.D 7.A 8.A 9.AB二、填空题三、计算题13.1.2T 14.mg-BIlcosθ,BIlsinθ。
高中物理第三章磁场2磁场对通电导线的作用安培力练习(含解析)教科版选修31
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磁场对通电导线的作用——安培力(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是( )D.将直导线从中折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半【解析】选B。
根据左手定则可知,安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直,即与电流和磁场方向都垂直,故A错误,B正确; 磁场与电流不垂直时,安培力的大小为F=BILsin θ,则安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角有关,故C错误;当电流方向与磁场的方向平行,所受安培力为0,将直导线从中折成直角,让其中的一半与磁场的方向平行,安培力的大小将变为原来的一半;将直导线在垂直于磁场的方向的平面内从中折成直角,安培力的大小一定变为原来的,故D错误。
故选B。
2.(多选)如图所示,通电直导线处在蹄形磁铁两极间,受到力F的作用发生偏转,以下说法正确的是( ) 【解析】选A、D。
磁场力是磁场本身性质的体现,磁场是一种物质,磁体间或磁体与电流间的作用都是通过磁场完成的,但是磁场看不见摸不着并不意味着只有受力物体没有施力物体,没有反作用力。
这时我们需找出产生磁场的物体,它才是施力物体,力F的反作用力作用在施力物体上,故选A、D。
【加固训练】如图所示,由直径AOB和半圆ACB构成的半径为R的半圆形金属框放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向外)垂直。
若通以如图所示的电流,已知从A端流入的总电流强度为I,则金属框所受到的磁场的作用力的合力为( )A.方向沿纸面向上,大小为0B.方向沿纸面向上,大小为2BIRC.方向沿纸面向下,大小为BIRD.方向沿纸面向下,大小为2BIR【解析】选B。
圆弧ACB的有效长度为2R,设通过ACB的电流为I1,则该部分导线受到的安培力为:F1=B×I1×2R=2BI1R,由左手定则可知方向沿纸面向上。
通过直径AOB的电流为I2=II1,则该部分导线受到的安培力为F2=B×I2×2R=2BI2R,由左手定则可知方向沿纸面向上。
高中物理选修3-1安培力的典型例题讲义有答案
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安培力【基础知识】1. 安培力大小的计算F=BLI sinθ(θ为B、L间的夹角)高中只要求会计算θ=0(不受安培力)和θ=90°两种情况。
2. 安培力方向的判定——用左手定则。
【典型例题】例1. 把轻质导线环用细线挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过导线环中心,且在导线环平面内,如图1所示,当导线环中通以如图1所示的电流时,导线环将(从上往下看):()A. 顺时针转动,同时靠近磁铁B. 顺时针转动,同时远离磁铁C. 逆时针转动,同时靠近磁铁D. 逆时针转动,同时远离磁铁图1解析:先把通电导线环等效为一个小磁针,从上往下看如图2所示。
可见,在磁铁的作用下,小磁针将沿顺时针方向转动,而且靠近磁铁。
故本题答案为A。
图2例2. 一个可自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,当两线圈中通以如图3所示的电流时,则从左向右看,线圈L1将:()A. 不动B. 顺时针转动C. 逆时针转动D. 向纸外平动图3解析:从上往下看,通电线圈L2在L1附近的磁场分布情况如图4所示,现设想通电线圈L1分隔成许多小段,利用左手定则判定各个小段所受安培力的方向,如小段a受到的安培力垂直纸面向里(图3中应沿竖直向下方向),小段b受到的安培力垂直纸面向外(图3中应沿竖直向上方向)。
于是就可判断出通电线圈L1是沿逆时针方向转动(从左向右看)。
图4例3. 如图5所示,有一劲度系数很小的金属弹簧A、B,当它通以电流时,以下说法正确的是:()A. 当电流从A向B通过时,弹簧长度增大,电流反向时弹簧长度减小;B. 当电流从B向A通过时,弹簧长度增大,电流反向时弹簧长度减小;C. 无论电流方向如何,弹簧长度都增大;D. 无论电流方向如何,弹簧长度都减小。
图5解析:先将弹簧等效为由一个个通电导线环串联而成,由于任意二个相邻的导线环中电流方向相同,由以上推论可知,任意二个相邻的通电导线环将相互吸引,故本题的答案为D。
高二物理探究安培力练习题及答案
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高中物理选修3-1第五章第四节《探究安培力》练习题一、填空题1、一根长2m 的直导线;通有1A 的电流;把它放在B=0.2T 的匀强磁场中;并与磁场方向垂直;导线所受的安培力是 N 。
2、如图1所示;放在蹄形磁铁两极间的导体棒ab ;当通有由b 向a 的电流时;受到的安培力方向向右;则磁铁的上端是 极;如果磁铁上端是S 极;导体棒中的电流方向由a 向b ;则导体棒受到的安培力方向为 .(选填“向左”、“向右”)3、如图2所示;在同一水平面内宽为2m 的两导轨互相平行;并处在竖直向上的匀强磁场中;一根质量为3.6kg 的金属棒放在导轨上;当金属棒中的电流为2A 时;金属棒做匀速运动;当金属棒中的电流增加到8A 时;金属棒获得2m/s 2的加速;则磁场的磁感应强大小为 T 。
4、在匀强磁场中;放有一半径为r 的闭合单匝线圈;线圈电阻为R ;线圈平面与磁场方向垂直.当线圈在磁场中迅速转动180°的过程中;通过导线横截面的电量为q ;则该匀强磁场的磁感强大小为 .5、如图3所示;“U ”形导轨宽L ;与水平面夹角为α;垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强为B.一根质量为m 、长也是L 的金属棒搭在导轨上;金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ;回路中的电流强为I ;这时金属棒保持水平静止但有下滑趋势;则金属棒受到的摩擦力的大小为_________.二、选择题6、对磁感应强的定义式B=F/IL的理解;下列说法正确的是( )A .磁感应强B 跟磁场力F 成正比;跟电流强I 和导线长L 的乘积成反比B .公式表明;磁感应强B 的方向与通电导体的受力F 的方向相同C .磁感应强B 是由磁场本身决定的;不随F 、I 及L 的变化而变化D .如果通电导体在磁场中某处受到的磁场力F 等于0;则该处的磁感应强也等于07、下列关于磁感应强的说法中;正确的是( )A.一小段通电直导线放在磁场中某点不受磁场力作用;则该点的磁感应强一定为零B.一小段通电直导线放在磁场中某点不受磁场力作用;则该点的磁感应强一定不为零C.一小段通电直导线放在磁感应强为零的地方;受到的磁场力一定为零 图1 图2图3D.一小段通电直导线放在磁场中受到的安培力为F ;通电电流为I ;导线长为L ;则磁感应强B 的大小一定等于F/IL8、如图4;在阴极射管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线;且导线中电流方向水平向右;则阴极射线将会 ( )A .向上偏转B .向下偏转C .向纸内偏转D .向纸外偏转9、如图5;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 。
人教版高中物理选修3-1《安培力》典型例题及习题.docx
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高中物理学习材料(鼎尚**整理制作)《安培力》典型例题及习题例1 如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通过图示方向电流()时,导线的运动情况是(从上往下看)A.顺时针方向转动,同时下降B.顺时针方向转动,同时上升C.逆时针方向转动,同时下降D.逆时针方向转动,同时上升解析根据蹄形磁铁磁感线分布和左手定则可判断A端受垂直纸面向里的安培力,B端受垂直纸面向外的安培力,故导线逆时针转动;假设导线自图示位置转过90°,由左手定则可知,导线AB受竖直向下安培力作用;导线下降,故导线在逆时针转动的同时向下运动,所以本题答案应选C。
例2 如图所示,倾角为的光滑斜面上,有一长为L,质量为m的通电导线,导线中的电流强度为I,电流方向垂直纸面向外.在图中加一匀强磁场,可使导线平衡,试求:最小的磁感应强度B是多少?方向如何?解析导体棒受重力、支持力和安培力作用而平衡,由力学知识可知,当第三个力(安培力)F与垂直时,F有最小值,如图,即安培力方向平行于斜面向上,又因为当导体棒与磁感应强度垂直时,安培力最大,故本题所求最小磁感应强度,方向为垂直斜面向下.习题精选1、下列说法正确的是()A.磁场中某处磁感强度的大小,等于长为L,通以电流I的一小段导线放在该处时所受磁场力F与乘积IL的比值B.一小段通电导线放在某处如不受磁场力作用,则该处的磁感应强度为零C.因为B=F/IL,所以磁场中某处磁感应强度的大小与放在该处的导线所受磁场力F 的大小成正比,与IL的大小成反比D.磁场中某处磁感应强度的大小与放在磁场中的通电导线长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关2、垂直放在磁场里的通电直导线如图所示,并已标明电流,磁感应强度和安培力这三个物理量中两个物理量的方向,试在图中标出第三个物理量的方向.3、画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向.4、两条导线AB和CD互相垂直,如图所示,其中的AB固定,CD可自由活动,两者相隔一小段距离,当两条导线分别通以图示方向的电流时,垂直纸面向里看导线CD将()A.顺时针方向转动,同时靠近ABB.逆时针方向转动,同时靠近ABC.顺时外方向转动,同时远离ABD.逆时针方向转动,同时远离AB参考答案:1、D2、略3、略4、B。
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一、磁场安培力练习题
一、选择题
1.关于磁场和磁感线的描述,正确的说法有[]
A.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的,磁场和电场一样,也是一种物质
B.磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向
C.磁感线总是从磁铁的北极出发,到南极终止
D.磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线,没有细铁屑的地方就没有磁感线
2.一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方,并与磁针指向平行,能使磁针的S 极转向纸内,如图1所示,那么这束带电粒子可能是[]
A.向右飞行的正离子束B.向左飞行的正离子束
C.向右飞行的负离子束D.问左飞行的负离子束
3.铁心上有两个线圈,把它们和一个干电池连接起来,已知线圈的电阻比电池的内阻大得多,如图2所示的图中,哪一种接法铁心的磁性最强[]
4.关于磁场,以下说法正确的是[]
A.电流在磁场中某点不受磁场力作用,则该点的磁感强度一定为零
B.磁场中某点的磁感强度,根据公式B=F/I·l,它跟F,I,l都有关
C.磁场中某点的磁感强度的方向垂直于该点的磁场方向
D.磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度,即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量
5.磁场中某点的磁感应强度的方向[]
A.放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向
B.放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向
C.放在该点的小磁针静止时N极所指的方向
D.通过该点磁场线的切线方向
6.下列有关磁通量的论述中正确的是[]
A.磁感强度越大的地方,穿过线圈的磁通量也越大
B.磁感强度越大的地方,线圈面积越大,则穿过线圈的磁通量越大
C.穿过线圈的磁通量为零的地方,磁感强度一定为零
D.匀强磁场中,穿过线圈的磁感线越多,则磁通量越大
7.如图3所示,条形磁铁放在水平桌面上,其中央正上方固定一根直导线,导线与磁铁垂直,并通以垂直纸面向外的电流,[]
A.磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用
B.磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用
C.磁铁对桌面的压力增大,个受桌面摩擦力的作用
D.磁铁对桌面的压力增大,受到桌面摩擦力的作用
8.如图4所示,将通电线圈悬挂在磁铁N极附近:磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内,且磁铁的轴线经过线圈圆心,线圈将[]
A.转动同时靠近磁铁B.转动同时离开磁铁
C.不转动,只靠近磁铁D.不转动,只离开磁铁
9.通电矩形线圈平面垂直于匀强磁场的磁感线,则有[]
A.线圈所受安培力的合力为零
B.线圈所受安培力以任一边为轴的力矩为零
C.线圈所受安培力以任一对角线为轴的力矩不为零
D.线圈所受安培力必定使其四边有向外扩展形变的效果
二、填空题
10.匀强磁场中有一段长为0.2m的直导线,它与磁场方向垂直,当通过3A的电流时,受到60×10-2N的磁场力,则磁场的磁感强度是______特;当导线长度缩短一半时,磁场的磁感强度是_____特;当通入的电流加倍时,磁场的磁感强度是______特.
11.如图5所示,abcd是一竖直的矩形导线框,线框面积为S,放在磁场中,ab 边在水平面内且与磁场方向成60°角,若导线框中的电流为I,则导线框所受的安培力对某竖直的固定轴的力矩等于______.
12.一矩形线圈面积S=10-2m2,它和匀强磁场方向之间的夹角θ1=30°,穿过线圈的磁通量Ф=1×103Wb,则磁场的磁感强度B______;若线圈以一条边为轴的转
180°,则穿过线圈的磁能量的变化为______;若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2=0°,则Ф=______.
三、计算题
13.如图6所示,ab,cd为两根相距2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,通以5A的电流时,棒沿导轨作匀速运动;当棒中电流增加到8A时,棒能获得2m/s2的加速度,求匀强磁场的磁感强度的大小;
14.如图7所示,通电导体棒AC静止于水平导轨上,棒的质量为m长为l,通过的电流强度为I,匀强磁场的磁感强度B的方向与导轨平面成θ角,求导轨受到AC棒的压力和摩擦力各为多大?
磁场、安培力练习题答案
一、选择题
1.AB 2.BC 3.D 4.D
5.CD 6.D 7.A 8.A 9.AB
二、填空题
三、计算题
13.1.2T 14.mg-BIlcosθ,BIlsinθ。