高考物理 課時跟蹤訓(xùn)練 第1部分 第三章 第2節(jié) 磁場對通電導(dǎo)線的作用 安培力(含解析) 新人教版選修3-1

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1、 [課時跟蹤訓(xùn)練] (滿分60分 時間30分鐘) 一、選擇題(每小題至少有一個選項正確,選對得5分,選不全得3分,錯選不得分,共40分) 1.如圖1所示,用兩根相同的細(xì)繩水平懸掛一段均勻載流直導(dǎo)線MN,電流I方向從M到N,繩子的拉力均為F。為使F=0,可能達(dá)到要求的方法是(  ) 圖1 A.加水平向右的磁場    B.加水平向左的磁場 C.加垂直紙面向里的磁場 D.加垂直紙面向外的磁場 解析:根據(jù)題意可知:欲使F=0,則需使磁場力豎直向上,大小等于導(dǎo)線重力,由左手定則可知,磁場方向需垂直紙面向里,故選C。 答案:C 2.如圖2所示,均勻繞制的螺線管水平放置,在

2、其正中心的上方附 近用絕緣繩水平吊起通電直導(dǎo)線A,A與螺線管垂直,A導(dǎo)線中的電 流方向垂直紙面向里,開關(guān)S閉合,A受到通電螺線管磁場的作用力 的方向是 (  ) A.水平向左     B.水平向右 圖2 C.豎直向下 D.豎直向上 解析:先用安培定則判斷螺線管的磁場方向,在A點(diǎn)導(dǎo)線處的磁場方向是水平向左的;再用左手定則判斷出導(dǎo)線A受到的安培力豎直向上。故選D。 答案:D 3.如圖3所示,A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠圓盤,帶有大量均勻分 布的負(fù)電荷,在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線,電流方向如 圖所示。當(dāng)圓盤高速繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動時,

3、通電直導(dǎo)線所受安 培力的方向是(  ) A.豎直向上 B.豎直向下 圖3 C.水平向里 D.水平向外 解析:由電流產(chǎn)生磁場可知橡膠圓盤上高速轉(zhuǎn)動的負(fù)電荷產(chǎn)生的磁場在圓盤上方是垂直圓盤向上的,再由左手定則判斷通電導(dǎo)線所受安培力方向水平向里,C正確。 答案:C 4.已知質(zhì)量為m的通電細(xì)桿ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ,有電 流時,ab恰好在導(dǎo)軌上靜止,如圖4所示,圖5是它的四個側(cè)視 圖,在四種可能的勻強(qiáng)磁場方向中,能使桿ab與導(dǎo)軌之間摩擦力 為零的圖是(  ) 圖4 圖5 解析:用左手定則判斷各圖中通電細(xì)桿的安培

4、力方向,再判斷通電細(xì)桿所受的摩擦力是否為零。 答案:AB 5.一個可以自由運(yùn)動的線圈L1和一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放 置,且兩個線圈的圓心重合,當(dāng)兩線圈通以如圖6所示的電流時,從 左向右看,則線圈L1將(  ) A.不動       B.順時針轉(zhuǎn)動 圖6 C.逆時針轉(zhuǎn)動 D.向紙面內(nèi)平動 解析:法一:利用結(jié)論法 環(huán)形電流I1、I2之間不平行,則必有相對轉(zhuǎn)動,直到兩環(huán)形電流同向平行為止,據(jù)此可得L1的轉(zhuǎn)動方向應(yīng)是:從左向右看線圈L1順時針轉(zhuǎn)動。 法二:等效法 把線圈L1等效為小磁針,該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2的中心,通

5、電后,小磁針的N極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流I2的磁場方向,由安培定則知L2產(chǎn)生的磁場方向在其中心豎直向上,而L1等效成小磁針后轉(zhuǎn)動前N極指向紙內(nèi),因此應(yīng)由向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上,所以從左向右看,線圈L1順時針轉(zhuǎn)動。 答案:B 6.如圖7所示電路中,電池均相同,當(dāng)電鍵S分別置于兩處時,導(dǎo)線MM′與NN′之間的安培力的大小分別為Fa、Fb,可判斷這兩段導(dǎo)線(  ) 圖7 A.相互吸引,F(xiàn)a>Fb     B.相互排斥,F(xiàn)a>Fb C.相互吸引,F(xiàn)a<Fb D.相互排斥,F(xiàn)a<Fb 解析:無論電鍵置于a還是置于b,兩導(dǎo)線中通過的都是反向電流,相互間作用力為斥力,A、C錯誤。電鍵置于位

6、置b時電路中電流較大,導(dǎo)線間相互作用力也較大,故D正確。 答案:D 7.螺線管正中間的上方懸掛一個通有順時針方向電流的小線圈,線圈的平 面與螺線管的軸線在同一豎直面內(nèi),如圖8所示。當(dāng)開關(guān)S合上時(一小段 時間內(nèi)),從上方俯視,線圈應(yīng)該(  ) A.順時針方向轉(zhuǎn)動,同時向左移動 B.逆時針方向轉(zhuǎn)動,同時向右移動 圖8 C.順時針方向轉(zhuǎn)動,同時懸線的拉力減小 D.逆時針方向轉(zhuǎn)動,同時懸線的拉力增大 解析:閉合S后,螺線管左端為S極,右端為N極,由左手定則知圓環(huán)右邊受垂直于紙面向里的安培力,左邊受垂直于紙面向外的安培力,所以從上向下看線圈逆時針方向轉(zhuǎn)動,當(dāng)轉(zhuǎn)動

7、到線圈與紙面垂直時,線圈等效為左端為N極、右端為S極的磁針,由磁極間的作用力可知懸線拉力增大。 答案:D 8.(2012·自貢高二檢測)如圖9所示,條形磁鐵放在水平桌面上, 在其正中央的上方固定一根長直導(dǎo)線,導(dǎo)線與磁鐵垂直,給導(dǎo)線通 以垂直于紙面向里的電流,用N表示磁鐵對桌面的壓力,用f表示 桌面對磁鐵的摩擦力,導(dǎo)線中通電后與通電前相比較(  ) 圖9 A.N減小,f=0 B.N減小,f≠0 C.N增大,f=0 D.N增大,f≠0 解析:如圖所示,畫出一條通過電流I處的磁感線,電流I處的磁場方向水平向左,由左手定則知電流I受安培力方向豎直向上。根據(jù)牛頓

8、第三定律知,電流對磁鐵的作用力方向豎直向下,所以磁鐵對桌面壓力增大。由于磁鐵沒有相對于桌面的運(yùn)動趨勢,故桌面對磁鐵無摩擦力作用。故C正確。 答案:C 二、非選擇題(每小題10分,共20分) 9.質(zhì)量為m、長度為L的導(dǎo)體棒MN靜止于水平導(dǎo)軌上,通過 MN的電流為I,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向與導(dǎo)軌平面成θ角斜向下,如圖10所示,求棒MN所受的支持力大小和摩擦力大小。 圖10 解析:畫出平面圖,由左手定則判斷出安培力方向,對MN受力分析如圖所示,由平衡條件得: 水平方向:f=Fsinθ 豎直方向:N=Fcosθ+mg 安培力F=BIL, 所以MN所受的支持力N=

9、BILcosθ+mg, 所受摩擦力f=BILsinθ。 答案:BILcosθ+mg BILsinθ 10.如圖11所示,PQ和MN為水平、平行放置的金屬導(dǎo)軌,相距 1 m,導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒的質(zhì)量m=0.2 kg,導(dǎo)體棒 的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)滑輪與物體相連,物體質(zhì)量 M=0.3 kg,導(dǎo)體棒與 導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5。勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T,方向 豎直向下,為了使物體勻速上升,應(yīng)在導(dǎo)體棒中通入多大的電流?方向如何? 圖11 解析:為了使物體勻速上升,導(dǎo)體棒所受安培力方向應(yīng)向左,由左手定則可知,導(dǎo)體棒中的電流方向應(yīng)為a→b。 由平衡條件得:BIL=Mg+μmg 解得:I==2 A。 答案:2 A 方向a→b

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