高中物理選修3：第3章第4節(jié)時同步訓練及解析

PAGEPAGE7高中物理選修3-1同步訓練eq\a\vs4\al(1.)圖3－4－16中的通電導線在磁場中受力分析正確的是()圖3－4－16解析：選C.注意安培定則與左手定則的區(qū)別，判斷通電導線在磁場中的受力用左手定則．eq\a\vs4\al(2.)在圖3－4－17所示的電路中，電池均相同，當開關(guān)S分別置于a、b兩處時，導線MM′與NN′之間的安培力的大小分別為Fa、Fb，可判斷兩段導線()圖3－4－17A．相互吸引，F(xiàn)a>Fb B．相互排斥，F(xiàn)a>FbC．相互吸引，F(xiàn)a<Fb D．相互排斥，F(xiàn)a<Fb解析：選D.無論開關(guān)置于a還是置于b，兩導線中通過的都是反向電流，相互間作用力為斥力，A、C錯誤．開關(guān)置于位置b時電路中電流較大，導線間相互作用力也較大，故D正確．圖3－4－18eq\a\vs4\al(3.)(2012·河北唐山一中高二月考)由導線組成的直角三角形框架放在勻強磁場中(如圖3－4－18所示)，若導線框中通以如圖方向的電流時，導線框?qū)?)A．沿與ab邊垂直的方向加速運動B．仍然靜止C．以c為軸轉(zhuǎn)動D．以b為軸轉(zhuǎn)動解析：選B.ab和bc兩段電流的等效長度等于ac，方向由a到c的一段電流，由左手定則以及安培力公式可知ab和bc兩段電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，線框整體合力為0，仍然靜止，B對．eq\a\vs4\al(4.)關(guān)于磁電式電流表的以下說法，正確的是()A．指針穩(wěn)定后，游絲形變產(chǎn)生的阻力與線圈所受到的安培力方向是相反的B．通電線圈中的電流越大，電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度越大C．在線圈轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)，各處的磁場都是勻強磁場D．在線圈轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)，線圈所受安培力大小與電流大小有關(guān)，與所處位置無關(guān)解析：選ABD.游絲形變產(chǎn)生的阻力與安培力引起的動力從轉(zhuǎn)動角度來看二力方向相反．電流表內(nèi)磁場是均勻輻射磁場，在線圈轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)，不管線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行，線圈所在各處的磁場大小相等方向不同，所以安培力與電流大小有關(guān)而與所處位置無關(guān)，電流越大，安培力越大，指針轉(zhuǎn)過的角度越大，正確的選項為A、B、D，C錯．圖3－4－19eq\a\vs4\al(5.)(2012·南京外國語學校高二檢測)如圖3－4－19所示，一根長L＝0.2m的金屬棒放在傾角θ＝37°的光滑斜面上，并通過I＝5A的電流，方向如圖所示，整個裝置放在磁感應(yīng)強度B＝0.6T豎直向上的勻強磁場中，金屬棒恰能靜止在斜面上，則該棒的重力為多少？(sin37°＝0.6解析：從側(cè)面對棒受力分析如圖，安培力的方向由左手定則判出為水平向右，F(xiàn)＝ILB＝5×0.2×0.6N＝0.6N.由平衡條件得重力mg＝eq\f(F,tan37°)＝0.8N.答案：0.8N一、單項選擇題eq\a\vs4\al(1.)在赤道上空，水平放置一根通以由西向東的電流的直導線，則此導線()A．受到豎直向上的安培力B．受到豎直向下的安培力C．受到由南向北的安培力D．受到由西向東的安培力解析：選A.赤道上空的地磁場方向是由南向北的，電流方向由西向東，由左手定則判斷出導線受到的安培力的方向是豎直向上的，答案A正確．圖3－4－20eq\a\vs4\al(2.)(2012·蘇州高級中學高二檢測)如圖3－4－20所示，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣繩水平吊起通電直導線A，A與螺線管垂直，A導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C．豎直向下 D．豎直向上解析：選D.先用安培定則判斷螺線管的磁場方向，在A點導線處的磁場方向是水平向左的；再用左手定則判斷出導線A受到的安培力豎直向上．故選D.圖3－4－21eq\a\vs4\al(3.)如圖3－4－21所示，導線框中電流為I，導線框垂直于磁場放置，磁感應(yīng)強度為B，AB與CD相距為d，則MN所受安培力大小為()A．F＝BIdB．F＝BIdsinθC．F＝BId/sinθD．F＝BIdcosθ解析：選C.導線與B垂直，F(xiàn)＝BIeq\f(d,sinθ).圖3－4－22eq\a\vs4\al(4.)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3－4－22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，指向右邊解析：選C.根據(jù)直線電流相互作用的規(guī)律可知a與c相互吸引，b與c也相互吸引，所以導線c所受的合力方向一定指向左邊且與ab邊垂直，故C選項正確．二、雙項選擇題eq\a\vs4\al(5.)圖3－4－23通電矩形線框abcd與長直通電導線MN在同一平面內(nèi)，如圖3－4－23所示，ab邊與MN平行．關(guān)于MN的磁場對線框的作用力，下列說法正確的是()A．線框有兩條邊所受的安培力方向相同B．線框有兩條邊所受的安培力大小相等C．線框所受的安培力的合力方向向左D．線框所受的安培力的合力方向向右解析：選BD.由安培定則可知導線MN在線框處所產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外，再由左手定則判斷出bc邊和ad邊所受安培力大小相等，方向相反．a(chǎn)b邊受到向右的安培力Fab，cd邊受到向左的安培力Fcd.因ab邊所處的磁場強，cd邊所處的磁場弱，故Fab＞Fcd，線框所受合力方向向右．圖3－4－24eq\a\vs4\al(6.)如圖3－4－24所示，將通電線圈懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵處于水平位置和線圈在同一平面內(nèi)，且磁鐵的軸線經(jīng)過線圈圓心，線圈將()A．轉(zhuǎn)動 B．不轉(zhuǎn)動C．靠近磁鐵 D．離開磁鐵解析：選AC.把環(huán)形電流等效成一個小磁針，由安培定則知，此小磁針的N極向里S極向外．條形磁鐵的N極吸引小磁針的S極排斥N極，故線圈將發(fā)生轉(zhuǎn)動同時靠近磁鐵．從上面觀察的俯視圖如圖所示．答案為A、C.圖3－4－25eq\a\vs4\al(7.)(2012·廣東實驗中學高二階段性考試)如圖3－4－25所示，放在臺秤上的條形磁鐵兩極未知，為了探明磁鐵的極性，在它中央的正上方固定一導線，導線與磁鐵垂直，給導線通以垂直紙面向外的電流，則()A．如果臺秤的示數(shù)增大，說明磁鐵左端是N極B．如果臺秤的示數(shù)增大，說明磁鐵右端是N極C．無論如何臺秤的示數(shù)都不可能變化D．臺秤的示數(shù)隨電流的增大而增大解析：選AD.如果臺秤的示數(shù)增大，說明導線對磁鐵的作用力豎直向下，由牛頓第三定律知，磁鐵對導線的作用力豎直向上，根據(jù)左手定則可判斷，導線所在處磁場方向水平向右，由磁鐵周圍磁場分布規(guī)律可知，磁鐵的左端為N極，A正確，B、C錯誤．由F＝BIl可知D正確．圖3－4－26eq\a\vs4\al(8.)質(zhì)量為m的通電細桿ab置于傾角為θ的平行導軌上，導軌寬度為d，桿ab與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ.有電流時ab恰好在導軌上靜止(如圖3－4－26所示)，下列是在沿ba方向觀察時的四個平面圖，標出了四種不同的勻強磁場方向，其中桿與導軌間摩擦力可能為零的是()圖3－4－27解析：選AB.若桿在重力、安培力、彈力的作用下可以處于平衡狀態(tài)，則桿與軌道間的摩擦力為零．由左手定則判斷安培力的方向：圖A中安培力水平向右，摩擦力可能為零，A選項正確；圖B中安培力豎直向上，摩擦力可能為零，B選項正確；圖C中安培力豎直向下，沒有摩擦力桿不可能平衡，C選項錯誤；圖D中安培力水平向左，沒有摩擦力，桿不可能平衡，D選項錯誤．故正確答案為A、B.圖3－4－28eq\a\vs4\al(9.)(2012·清華附中高二檢測)如圖3－4－28所示，abcd為閉合四邊形線框，a、b、c三點的坐標分別為(0，L，0)，(L，L，0)，(L，0，0)，整個空間中有沿y軸正方向的勻強磁場，線框中通有方向如圖所示的電流I.關(guān)于線框各條邊所受安培力的大小，下列敘述中正確的是()A．a(chǎn)b邊與bc邊受到的安培力大小相等B．cd邊受到的安培力最大C．cd邊與ad邊受到的安培力大小相等D．bc邊不受安培力作用解析：選BD.根據(jù)安培力的計算公式可得，ab邊所受安培力的大小為Fab＝BIlab，bc邊平行于磁場方向，受力為零，ad邊所受安培力的大小為Fad＝BIlOd，cd邊所受安培力的大小為Fcd＝BIlcd，故選項B、D正確．三、非選擇題圖3－4－29eq\a\vs4\al(10.)如圖3－4－29所示，在磁感應(yīng)強度B＝1T的勻強磁場中，用兩根細線懸掛長L＝10cm、質(zhì)量m＝5g的金屬桿．在金屬桿中通以穩(wěn)恒電流，使懸線受的拉力為零(1)求金屬桿中電流的大小和方向；(2)若每根懸線所受的拉力為0.1N，求金屬桿中的電流的大小和方向(g＝10m/s解析：(1)因為懸線受的拉力為零，所受安培力方向向上F安＝BIL＝mg解得：I＝0.5A，(2)金屬桿在重力mg、懸線拉力2F和安培力BIL的作用下平衡，所以有：mg＋BIL＝解得：I＝1.5A，答案：(1)0.5A(2)1.5A圖3－4－30eq\a\vs4\al(11.)如圖3－4－30所示，在傾角為37°的光滑斜面上有一根長為0.4m．質(zhì)量為6×10－2kg的通電直導線，電流I＝1A，方向垂直紙面向外，導線用平行于斜面的輕繩拴住不動，整個裝置放在磁感應(yīng)強度每秒增加0.4T，方向豎直向上的磁場中，設(shè)t＝0，B＝0，則需要多長時間斜面對導線的支持力為零？(g取10解析：支持力為0時導線的受力如圖所示，由平衡條件得：F安＝eq\f(mg,tan37°)＝eq\f(6×10－2×10,0.75)N＝0.8N由F安＝BIL得B＝eq\f(F安,IL)＝eq\f(0.8,1×0.4)T＝2T由B＝0.4t得t＝eq\f(B,0.4)＝eq\f(2,0.4)s＝5s.答案：5s圖3－4－31eq\a\vs4\al(12.)如圖3－4－31所示，PQ和MN為水平、平行放置的金屬導軌，相距1m，導體棒ab跨放