2024-2025學(xué)年高二物理選擇性必修第二冊（粵教版）第1章 磁場 分層作業(yè)1 安培力

分層作業(yè)1安培力A組必備知識基礎(chǔ)練1.關(guān)于通電導(dǎo)線所受安培力F的方向、磁場B的方向和電流I的方向之間的關(guān)系,下列說法正確的是()A.F、B、I三者必須保持兩兩相互垂直B.F必須垂直B、I,但B、I可以不相互垂直C.B必須垂直F、I,但F、I可以不相互垂直D.I必須垂直F、B,但F、B可以不相互垂直2.(2024廣東廣州階段練習(xí))如圖所示,兩根固定的通電長直導(dǎo)線a、b相互垂直,a平行于紙面,電流方向向左,b垂直于紙面,電流方向垂直紙面向里,則a所受安培力方向()A.平行于紙面向上B.平行于紙面向下C.左半部分垂直紙面向外,右半部分垂直紙面向里D.左半部分垂直紙面向里,右半部分垂直紙面向外3.(多選)如圖所示的三維空間內(nèi),勻強(qiáng)磁場方向沿+x方向,在平面xOz內(nèi)有一通電直導(dǎo)線,若它所受的安培力方向沿+y方向,則()A.該通電導(dǎo)線一定不會沿平行Ox方向放置B.該通電導(dǎo)線一定平行Oz方向放置C.沿+x方向觀察,電流方向向左D.沿+x方向觀察,電流方向向右4.(多選)如圖所示,平行于紙面水平向右的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=1T.位于紙面內(nèi)的細(xì)直導(dǎo)線,長L=1m,通有I=1A的恒定電流.當(dāng)導(dǎo)線與B1成60°夾角時,發(fā)現(xiàn)其受到的安培力為零.則該區(qū)域同時存在的另一勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2大小可能為()A.12T B.3C.14T D.35.如圖所示,一根有質(zhì)量的金屬棒MN,兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸于a、b兩點(diǎn),金屬棒的中部處于方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,金屬棒中通有電流,方向從M流向N,此時細(xì)軟導(dǎo)線上有拉力,為了使拉力等于零,可以()A.適當(dāng)減小磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.使磁場反向C.適當(dāng)增大通過金屬棒的電流D.使通過金屬棒的電流反向6.在等邊三角形的三個頂點(diǎn)a、b、c處,各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流,方向如圖所示,在c處的導(dǎo)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7.如圖所示,邊長為L的等邊三角形導(dǎo)體框是由3根電阻均為3r的導(dǎo)體棒構(gòu)成,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)體框所在平面指向紙面外,導(dǎo)體框兩頂點(diǎn)與電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源用電阻可忽略的導(dǎo)線相連,則整個線框受到的安培力大小為()A.0 B.BELC.BEL2r D.B組關(guān)鍵能力提升練8.(2024廣東廣州高二階段練習(xí))如圖所示,長度為L、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab被兩輕質(zhì)細(xì)繩水平懸掛,靜置于豎直方向的勻強(qiáng)磁場中.當(dāng)ab中通過如圖所示的恒定電流I時,ab擺離原豎直面,在細(xì)繩與豎直方向成θ角位置再次處于靜止?fàn)顟B(tài).已知ab始終與磁場方向垂直,則磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向及大小是()A.豎直向下,mgB.豎直向下,mgC.豎直向上,mgD.豎直向上,mg9.均勻帶正電的薄圓盤的右側(cè),用絕緣細(xì)線A、B掛一根水平通電直導(dǎo)線ab,電流方向由a到b,導(dǎo)線平行于圓盤平面.現(xiàn)圓盤繞過圓心的水平軸沿如圖所示方向勻速轉(zhuǎn)動(電荷隨著圓盤一起轉(zhuǎn)動,可視為形成了一圈一圈的環(huán)形電流),細(xì)線仍然豎直,與圓盤靜止時相比,下列說法正確的是()A.細(xì)線上的拉力變大B.細(xì)線上的拉力變小C.細(xì)線上的拉力不變D.若改變圓盤轉(zhuǎn)動方向,細(xì)線上的拉力變大10.(2024廣東廣州高二階段練習(xí))如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.50m,金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角θ=37°,在金屬導(dǎo)軌所在平面內(nèi)分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.50T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場.金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E=10V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源,現(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.08kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好保持靜止,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R=2.0Ω,金屬導(dǎo)軌的電阻不計,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度大小g取10m/s2,sin37°=0.6.求:(1)導(dǎo)體棒受到的安培力;(2)導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)11.(2024廣東佛山高二階段練習(xí))如圖所示,兩根相同的輕質(zhì)絕緣彈簧的勁度系數(shù)為k=100N/m,在豎直方向上吊起一根長為L=2m、質(zhì)量為m=0.1kg的勻質(zhì)金屬棒PQ,金屬棒中通有由P端流向Q端的電流,靜止并處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T時,每根彈簧的伸長量為x=2cm,重力加速度g取10m/s2.求:(1)金屬棒所受安培力的大小和方向;(2)金屬棒PQ中的電流大小.答案：1.BF垂直于B和I所決定的平面,但B與I(即導(dǎo)線)可以垂直,也可以不垂直,故B正確.2.D根據(jù)安培定則,可判斷出a左側(cè)部分的空間磁場方向斜向右上方,右側(cè)部分的磁場方向斜向右下方,根據(jù)左手定則可判斷出a所受安培力方向左半部分垂直紙面向里,右半部分垂直紙面向外.故選D.3.AD當(dāng)通電導(dǎo)線與勻強(qiáng)磁場平行時,它不受安培力作用,而題意說導(dǎo)線受到安培力作用,說明導(dǎo)線一定不會沿平行Ox方向放置,A正確;根據(jù)左手定則可知,安培力一定垂直于磁場和電流所確定的平面,但電流方向不一定與磁場方向垂直,B錯誤;通電導(dǎo)線在xOz平面內(nèi)受到的安培力沿+y方向,根據(jù)左手定則可知,沿+x方向觀察,電流方向向右,C錯誤,D正確.4.BD由于通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力為零,則可知B1與B2的合磁場方向與導(dǎo)線平行.當(dāng)B2與導(dǎo)線垂直時,B2最小,其最小值Bmin=B1sin60°=1×32T=32T.當(dāng)B2與導(dǎo)線不垂直且滿足合磁場方向沿導(dǎo)線方向時,B2>32T,由此知B、5.C首先對MN進(jìn)行受力分析,受豎直向下的重力G、豎直向上的拉力和安培力.MN處于平衡時有2F+BIL=mg,重力mg恒定不變,欲使拉力F減小到0,應(yīng)增大安培力BIL,所以可適當(dāng)增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B或增大通過金屬棒的電流I,或二者同時增大.故選C.6.C根據(jù)安培定則,a、b在c處產(chǎn)生的磁場方向分別為垂直于ac連線斜向下和垂直于bc連線斜向下,并且大小相等,由平行四邊形定則可確定c處合磁場方向向下,又根據(jù)左手定則,可判定c處直導(dǎo)線所受安培力方向垂直于ab邊,指向左邊,故選C.7.B可將電路等效為電阻為3r的導(dǎo)體棒和電阻為6r的導(dǎo)體棒并聯(lián),并聯(lián)后總電阻為3r·6r3r+6r=2r,則路端電壓U=Er+2r·2r=2E3.根據(jù)歐姆定律I12=U6r,I3=U3r.則安培力F1=F2=BI12L,F1、F2的夾角為8.A若磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下,根據(jù)左手定則可知ab所受安培力方向水平向外,由平衡條件可知BILcosθ=mgsinθ,解得B=mgtanθIL,故A正確,B錯誤;若磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上,根據(jù)左手定則可知ab所受安培力方向水平向里,不可能平衡,故C、9.A圓盤繞過圓心的水平軸沿如題圖所示方向勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生環(huán)形電流,在導(dǎo)線ab處會產(chǎn)生磁場,根據(jù)右手螺旋定則可知,磁場方向垂直于導(dǎo)線ab向右,根據(jù)左手定則可知,導(dǎo)線ab受到的安培力豎直向下,根據(jù)共點(diǎn)力平衡可知,細(xì)線上的拉力變大,故A正確.10.答案(1)1.0N,方向水平向右(2)0.26解析(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律,有I=E導(dǎo)體棒受到的安培力的大小為F=BIL解得F=1.0N由左手定則可知導(dǎo)體棒受到的安培力的方向水平向右.(2)對導(dǎo)體棒受力分析,如圖所示導(dǎo)體棒受到的最大靜摩擦力為f=Fc