2019-2020年高中物理 5.4探究安培力自我小測 滬科版選修3-1.doc
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2019-2020年高中物理 5.4探究安培力自我小測 滬科版選修3-1 1下列說法中正確的是( ) A.磁場中某一點的磁感應(yīng)強度可以這樣測定:把一小段通電導線放在該點時受到的磁場力F與該導線的長度L、通過的電流I乘積的比值即B= B.通電導線在某點不受磁場力的作用,則該點的磁感應(yīng)強度一定為零 C.磁感應(yīng)強度B=只是定義式,它的大小取決于場源以及磁場中的位置,與F、I、L以及通電導線在磁場中的方向無關(guān) D.通電導線所受磁場力的方向就是磁場的方向 2如圖所示的天平可用來測定磁感應(yīng)強度。天平的右臂下面掛有一個矩形線圈。寬度為l,共N匝,線圈下端懸在勻強磁場中,磁場方向垂直紙面。當線圈中通有電流I,方向如圖時,在天平左右兩邊加上質(zhì)量各為m1、m2的砝碼,天平平衡,當電流反向(大小不變)時,右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后,天平重新平衡,由此可知( ) A.磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向里,大小為(m1-m2)g/NIl B.磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向里,大小為mg/2NIl C.磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向外,大小為(m1-m2)g/NIl D.磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向外,大小為mg/2NIl 3如圖所示,兩個完全相同的線圈套在一水平光滑絕緣圓柱上,但能自由移動,若兩線圈內(nèi)通以大小不等的同向電流,則它們的運動情況是( ) A.都繞圓柱轉(zhuǎn)動 B.以不等的加速度相向運動 C.以相等的加速度相向運動 D.以相等的加速度相背運動 4在一根長為0.2 m的直導線中通入2 A的電流,將導線放在磁感應(yīng)強度為0.5 T的勻強磁場中,則導線受到的安培力的大小可能是( ) A.0.4 N B.0.2 N C.0.1 N D.0 5如圖所示,一金屬直桿MN兩端接有導線,懸掛于線圈上方,MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi),為使MN垂直于紙面向外運動,可以( ) A.將a、c端接在電源正極,b、d端接在電源負極 B.將b、d端接在電源正極,a、c端接在電源負極 C.將a、d端接在電源正極,b、c端接在電源負極 D.將a、c端接在交流電源的一端,b、d端接在交流電源的另一端 6如圖所示,一條形磁鐵放在水平桌面上,在磁鐵右上方固定一根與磁鐵垂直的長直導線。當導線中通以由外向內(nèi)的電流時磁鐵仍然保持靜止,則( ) A.磁鐵受到向左的摩擦力,磁鐵對桌面的壓力減小 B.磁鐵受到向右的摩擦力,且對桌面的壓力減小 C.磁鐵受到向左的摩擦力,且對桌面的壓力增大 D.磁鐵不受摩擦力,對桌面的壓力不變 7在等邊三角形的三個頂點a、b、c處,各有一條長直導線垂直穿過紙面,導線中通有大小相等的恒定電流,方向如圖所示。過c點的導線所受安培力的方向( ) A.與ab邊平行,豎直向上 B.與ab邊平行,豎直向下 C.與ab邊垂直,指向左邊 D.與ab邊垂直,指向右邊 8如圖所示,用兩根相同的細繩水平懸掛一段均勻載流直導線MN,電流I方向從M到N,繩子的拉力均為F。為使F=0,可能達到要求的方法是( ) 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 9磁場對放入其中的長為l、電流為I、方向與磁場垂直的通電導線有力的作用,可以用磁感應(yīng)強度B描述磁場力F的性質(zhì),磁感應(yīng)強度的大小B=__________。在物理學中,用類似方法描述物質(zhì)基本性質(zhì)的物理量還有__________等。 10如圖所示, MN、PQ為水平放置的金屬導軌。直導線ab與導軌垂直放置,導軌間距L=10 cm,其電阻為0.4 Ω,導軌所在區(qū)域處在勻強磁場中,磁場方向豎直向下,磁感應(yīng)強度B=0.2 T。電池電動勢E=1.5 V,內(nèi)電阻r=0.18 Ω,電阻R=1.6 Ω,開關(guān)S接通后直導線ab仍靜止不動。求直導線ab所受的摩擦力的大小和方向。 11如圖所示,水平桌面上放置的U形金屬導軌,串接有電源。現(xiàn)將兩根質(zhì)量相等的裸導線L1和L2放在導軌上,方向與導軌垂直,導軌所在的平面有一個方向向上的勻強磁場。當合上開關(guān)后,兩根導線便向右運動,并先后脫離導軌右端掉到水平地面上,測得它們落地位置與導軌右端的水平距離分別為s1和s2,求合上開關(guān)后: (1)安培力對導線L1和L2所做的功之比W1∶W2為多少? (2)通過導線L1和L2的電荷量之比q1∶q2為多少? 12下圖是導軌式電磁炮實驗裝置示意圖。兩根平行長直金屬導軌沿水平方向固定,其間安放金屬滑塊(即實驗用彈丸)?;瑝K可沿導軌無摩擦滑行,且始終與導軌保持良好接觸。電源提供的強大電流從一根導軌流入,經(jīng)過滑塊,再從另一導軌流回電源。滑塊被導軌中的電流形成的磁場推動而發(fā)射。在發(fā)射過程中,該磁場在滑塊所在位置始終可以簡化為勻強磁場,方向垂直于紙面,其強度與電流的關(guān)系為B=kI,比例常量k=2.510-6 T/A。已知兩導軌內(nèi)側(cè)間距l(xiāng)=1.5 cm,滑塊的質(zhì)量m=30 g,滑塊沿導軌滑行5 m后獲得的發(fā)射速度v=3.0 km/s(此過程視為勻加速運動)。 (1)求發(fā)射過程中電源提供的電流強度; (2)若電源輸出的能量有4%轉(zhuǎn)換為滑塊的動能,則發(fā)射過程中電源的輸出功率和輸出電壓各是多大; (3)若此滑塊射出后隨即以速度v沿水平方向擊中放在水平面上的砂箱,它嵌入砂箱的深度為s′。設(shè)砂箱質(zhì)量為M,滑塊質(zhì)量為m,不計砂箱與水平面之間的摩擦,求滑塊對砂箱平均沖擊力的表達式。 參考答案 1答案:C 2解析:由于當電流反向時,右邊需再加砝碼,可判定電流反向后,安培力方向向上,因此題圖示電流方向時安培力方向向下,此時:m1g=m2g+m′g+NBIl,m′為線框的質(zhì)量,電流反向后:m1g=(m2+m)g+m′g-NBIl。由以上兩式可得:mg=2NBIl,即B=,再由左手定則可判定磁感應(yīng)強度的方向為垂直紙面向里。 答案:B 3解析:同向環(huán)形電流間相互吸引,雖兩電流大小不等,但據(jù)牛頓第三定律知兩線圈間的相互作用力必大小相等。 答案:C 4解析:因為最大的安培力Fm=BIL=0.2 N,最小的安培力F2=0,故0≤FA≤0.2 N。 答案:BCD 5解析:將a接正極b接負極,電流方向為M→N,c接正極d接負極,由右手螺旋定則可知,線圈上端為N極。由左手定則判定MN向外運動,A正確。b接正極a接負極時電流方向為N→M,d接正極c接負極,由右手螺旋定則可知線圈下端為N極,由左手定則可判定MN向外運動,B正確。a接正極電流方向為M→N,d接正極可知線圈下端為N極,由左手定則可判定MN向里運動,C錯誤。D也是正確的。 答案:ABD 6解析:此題若從電流產(chǎn)生的磁場入手分析,通電直導線的磁場可以用安培定則判斷,但處于磁場中的不是小磁針而是大條形磁鐵,其受力如何很難判定,可能會誤認為D選項正確。若將思維方式變換一下,先判定條形磁鐵在通電導線處的磁場方向;再用左手定則判斷通電導線在條形磁鐵的磁場中受到的安培力,如題圖所示為斜向左下方;然后根據(jù)牛頓第三定律,磁鐵受到通電導線的作用力應(yīng)斜向右上方。因磁鐵受力平衡,所以支持力減小,即對桌面的壓力減小,同時受到向左的摩擦力。故A選項正確。 答案:A 7解析:根據(jù)右手定則判斷出c處合磁場方向與ab連線平行,方向向下。由左手定則可知安培力方向向左。故A、B、D錯,C正確。 答案:C 8解析:不加磁場時,拉力與重力平衡,加上磁場后,拉力為零,說明磁場力與重力平衡,磁場力方向豎直向上,由左手定則知,所加磁場方向垂直紙面向里,C正確。 答案:C 9答案: 電場強度 10解析:導線處于平衡狀態(tài),受力分析如圖所示。當開關(guān)閉合時,電阻R與導線ab并聯(lián): R并== Ω=0.32 Ω。 ab兩端的電壓為: U=IR并=R并 =0.32 V=0.96 V。 通過ab的電流為Iab== A=2.4 A。 導線ab所受的安培力F為: F=BIabL=0.22.40.1 N=0.048 N。 由平衡條件可得:F摩=F=0.048 N。 所以導線所受的摩擦力大小為0.048 N,方向水平向左。 答案:0.048 N,水平向左。 11解析:(1)閉合開關(guān)后,兩導線在安培力的作用下離開導軌,然后做平拋運動。安培力對導線所做的功,等于導線做平拋運動的初動能。由于兩導線做平拋運動的飛行時間相同,所以,平拋運動的初速度與其水平射程成正比,故: W1∶W2=mv∶mv=v∶v=s∶s。 (2)設(shè)安培力作用的時間為Δt,則由動量定理有: BILΔt=mv, 而IΔt=q,代入得:BLq=mv, 所以q1∶q2=v1∶v2=s1∶s2。 答案:(1)s∶s (2)s1∶s2 12解析:(1)由勻加速運動公式有a==9105 m/s2,由安培力公式和牛頓第二定律,有F=IBl=kI2l,kI2l=ma,因此 I==8.5105 A。 (2)滑塊獲得的動能是電源輸出能量的4%,即PΔt4%=mv2,發(fā)射過程中電源供電時間Δt==10-2 s。 所需電源輸出功率為 P==1.0109 W。 由功率P=IU,解得輸出電壓 U==1.2103 V。 (3)分別對砂箱和滑塊用動能定理,有 sM=Mv′2, ′sm=mv′2-mv2. 由牛頓定律=-′和相對運動sm=sM+s′, 動量守恒mv=(m+M)v′, 聯(lián)立求得s′=mv2. 故平均沖擊力=。 答案:(1)8.5105 A (2)1.0109 W,1.2103 V (3)- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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