高中物理 3-4 安培力的應(yīng)用規(guī)范訓(xùn)練 粵教版選修3-1

第4節(jié)安培力的應(yīng)用(時(shí)間：60分鐘)知識(shí)點(diǎn)一直流電動(dòng)機(jī)模型圖3－4－111．如圖3－4－11所示，固定的長直導(dǎo)線豎直放置，通以豎直向上的直流電．現(xiàn)在在導(dǎo)線右側(cè)放一可以自由移動(dòng)的矩形通電線框，它們?cè)谕黄矫鎯?nèi)，則線框的運(yùn)動(dòng)情況是 ()．A．線框平動(dòng)，遠(yuǎn)離直導(dǎo)線B．線框平動(dòng)，靠近直導(dǎo)線C．從上向下看線框順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并靠近直導(dǎo)線D．從上向下看線框逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并遠(yuǎn)離直導(dǎo)線[[解析解答本題的關(guān)鍵就在于要了解直線電流的磁場的特點(diǎn)．根據(jù)安培定則可知，在導(dǎo)線右方區(qū)域的磁場的磁感線分布情況如右圖所示．由左手定則可知ad邊所受的安培力向上，bc邊所受的安培力向下，這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，相互抵消．a(chǎn)b邊所受的安培力向左，cd邊所受的安培力向右，但由于ab邊所在位置的磁場比cd邊所在位置的磁場強(qiáng)，所以ab邊所受的向左的安培力大于cd邊所受的向右的安培力．所以整個(gè)線框所受的合力向左．答案B2．如圖3－4－12所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L，質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒．當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可將導(dǎo)體棒置于勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向在紙面內(nèi)由豎直向上逆時(shí)針至水平向左的過程中，關(guān)于B的大小的變化，正確的說法是 ()．圖3－4－12A．逐漸增大 B．逐漸減小C．先減小后增大 D．先增大后減小解析通電導(dǎo)線在斜面上受到重力、支持力和磁場力，當(dāng)磁場方向豎直向上時(shí)，導(dǎo)線受到的磁場力方向水平向右．當(dāng)磁場方向水平向左時(shí)，磁場力的方向豎直向上，把重力、支持力和磁場力放在一個(gè)三角形中進(jìn)行研究，可知磁場力先減小后增大，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度先減小后增大．答案C3．如3－4－13圖中①②③所示，在勻強(qiáng)磁場中，有三個(gè)通電線圈處于如下圖中所示的位置，則 ()．圖3－4－13A．三個(gè)線圈都可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)B．只有②中的線圈可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)C．只有①②中的線圈可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)D．只有②③中的線圈可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)[解析①線圈中導(dǎo)線受力在水平方向；②線圈中導(dǎo)線受一轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；③線圈中導(dǎo)線不受力．答案B知識(shí)點(diǎn)二磁電式電表4．要想提高磁電式電流表的靈敏度，不可采用的辦法有 ()．A．增加線圈匝數(shù)B．增加永久性磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度C．減少線圈面積D．減小轉(zhuǎn)軸處摩擦解析當(dāng)給電流表通入電流I時(shí)，通電線圈就在磁力矩作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)螺旋彈簧即游絲就產(chǎn)生一個(gè)反抗力矩，二力矩平衡時(shí)，電流表的指針就停在某一位置．于是有NBIS＝kθ，故θ＝eq\f(NBS,k)I.可見，電流表靈敏度將隨著線圈匝數(shù)N、線圈面積S及磁感應(yīng)強(qiáng)度B的增大而提高，隨著螺旋彈簧扭轉(zhuǎn)系數(shù)k(即轉(zhuǎn)過1°所需外力矩的大小)的增大而降低．另外，減小摩擦也有利于靈敏度的提高．故選C.答案C[5．(雙選)磁電式電流表的蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布的，目的是 ()．A．使磁場成圓柱形，以便線圈轉(zhuǎn)動(dòng)B．使線圈平面在水平位置時(shí)與磁感線平行C．使線圈平面始終與磁感線平行D．使線圈受電磁力矩始終最大解析線圈平面始終和磁感線平行，可使線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中所受電磁力矩始終最大，M＝NBIS，以保證轉(zhuǎn)動(dòng)效果，若磁場是勻強(qiáng)磁場，則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至和磁場垂直時(shí)，磁力矩為零．答案CD6．(雙選)電流表中蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布，當(dāng)線圈中通入恒定電流時(shí)，線圈將發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，電流表的指針也隨著偏轉(zhuǎn)，最后停在某一偏角位置上，則在偏轉(zhuǎn)過程中，隨著偏轉(zhuǎn)角度的增大 ()．A．線圈受到的安培力的力矩將逐漸增大B．線圈所受安培力的力矩將逐漸減小C．線圈所受安培力的力矩不變D．電流表中螺旋彈簧所產(chǎn)生的阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩將逐漸增大解析由M＝NBIS知，安培力矩保持不變，但螺旋彈簧的扭力矩M＝kθ隨θ角的增大而增大．答案CD[7．(雙選)關(guān)于磁電式電流表內(nèi)的磁鐵和鐵芯之間的均勻輻向分布的磁場，下列說法中正確的是 ()．A．該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小處處相等，方向相同B．該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向處處相同，大小不等C．使線圈平面始終與磁感線平行[D．線圈所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等解析兩磁極之間裝有極靴，極靴中間又有一個(gè)鐵質(zhì)圓柱，極靴與鐵質(zhì)圓柱之間有一不大的縫隙，根據(jù)磁感線與磁極表面垂直的特點(diǎn)，磁化了的鐵質(zhì)圓柱與極靴間的縫隙處就形成了輻向分布的磁場．這樣做的目的就是讓通電線圈所在處能有一個(gè)等大的磁場，并且磁感線始終與線圈平面平行．故C、D正確．答案CD8．(雙選)超導(dǎo)電磁鐵相斥式磁懸浮列車，列車能夠懸浮的原理是 ()．A．超導(dǎo)體的電阻為零B．超導(dǎo)體的磁性很強(qiáng)C．超導(dǎo)體電流的磁場方向與軌道上磁場方向相反D．超導(dǎo)體電流產(chǎn)生的磁力與列車重力平衡解析列車能夠浮起，必定受到了向上的力，這個(gè)力就是車上超導(dǎo)體電磁鐵形成的磁場與軌道上線圈中電流形成的磁場之間所產(chǎn)生的相斥力，這個(gè)力與列車重力平衡，列車才能懸?。虼藘纱艌龇较虮厝幌喾矗蔆、D兩項(xiàng)正確．超導(dǎo)體中無電流時(shí)，即使電阻為零，也不能產(chǎn)生磁場，因此列車也不能懸浮，則A、B兩項(xiàng)錯(cuò)．答案CD圖3－4－149．(雙選)如圖3－4－14所示，一根通電的直導(dǎo)體放在傾斜的粗糙導(dǎo)軌上，置于圖示方向的勻強(qiáng)磁場中，處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)增大電流，導(dǎo)體棒仍靜止，則在增大電流過程中，導(dǎo)體棒受到的摩擦力的大小變化情況可能是 ()．A．一直增大 B．先減小后增大C．先增大后減小 D．始終為零解析若F安<mgsinα，因安培力向上，則摩擦力向上，當(dāng)F安增大時(shí)，F(xiàn)摩減小到零，再向下增大，B對(duì)，C、D錯(cuò)；若F安>mgsinα，摩擦力向下，隨F安增大而一直增大，A對(duì)．答案AB10．已知磁電式電流表的線圈匝數(shù)為N＝1000匝，線圈面積S＝11.7×11.5mm2，前后兩根彈簧的總力矩系數(shù)k＝2.8×10－6N·m/1°，磁鐵與磁芯間隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.16T，求線圈做滿刻度(90°)偏轉(zhuǎn)時(shí)通過線圈的電流是多大？解析由力矩平衡得M1＝M2，即NIBS＝kθ，則電流I＝eq\f(kθ,NBS)＝eq\f(2.8×10－6×90,1000×0.16×11.7×11.5×10－6)A＝1.30×10－4A.答案1.30×10－4A圖3－4－1511．如圖3－4－15所示是一個(gè)可以用來測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的裝置：一長方體絕緣容器內(nèi)部高為L，厚為d，左右兩管等高處裝有兩根完全相同的開口向上的管子a、b，上、下兩端裝有電極C(正極)和D(負(fù)極)并經(jīng)開關(guān)S與電源連接，容器中注滿能導(dǎo)電的液體，液體的密度為ρ；將容器置于一勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，豎直管子a、b中的液面高度相同，開關(guān)S閉合后，a、b管中液面將出現(xiàn)高度差．若當(dāng)開關(guān)S閉合后，a、b管中液面將出現(xiàn)高度差為h，電路中電流表的讀數(shù)為I，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。馕鲩_關(guān)S閉合后，導(dǎo)電