人教版(新教材)高中物理選擇性必修2課時作業(yè)10：1 1 磁場對通電導線的作用力

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE11.1磁場對通電導線的作用力1．關于通電導線所受安培力F的方向，磁場B的方向和電流I的方向之間的關系，下列說法正確的是()A．F、B、I三者必須保持相互垂直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．海影號電磁推進試驗艦艇如圖甲所示，船體下部的大洞使海水前后貫通。艦艇沿海平面截面圖如圖乙所示，其與海水接觸的兩側壁M和N分別連接艦艇內電源的正極和負極，艦艇內超導體在M、N間產(chǎn)生強磁場，使M、N間海水受到磁場力作用被推出，艦艇因此前進。要使圖乙中的艦艇向左前進，則所加磁場的方向應為()A．水平向左B．水平向右C．豎直向上D．豎直向下3．如圖所示，“L”形導線abc固定并垂直放置在磁感應強度為B的勻強磁場中，ab⊥bc，ab長為2l，bc長為l，導線通入恒定電流I，設導線受到的安培力大小為F，方向與bc夾角為θ，則()A．F＝3BIl，tanθ＝eq\f(1,2) B．F＝eq\r(5)BIl，tanθ＝eq\f(1,2)C．F＝7BIl，tanθ＝eq\f(1,2) D．F＝eq\r(5)BIl，tanθ＝24．〖多選〗如圖所示，兩根通電長直導線a、b平行放置，a、b中的電流大小分別為2I和I，電流方向如圖中箭頭所示，此時a受到的安培力大小為F。若在a、b的正中間再放置一根與a、b平行共面的通電長直導線c后，a受到的安培力大小變?yōu)?F，則b受到的安培力可能是()A．大小為eq\f(F,2)，方向向左 B．大小為eq\f(F,2)，方向向右C．大小為eq\f(3F,2)，方向向右 D．大小為eq\f(3F,2)，方向向左5．已知長沙市區(qū)地磁場的磁感應強度B約為4.0×10－5T，其水平分量約為3.0×10－5T。若市區(qū)一高層建筑安裝了高50m的豎直金屬桿作為避雷針，在某次雷雨天氣中，當帶有正電的烏云經(jīng)過避雷針的上方時，經(jīng)避雷針開始放電，電流方向自上而下，大小為1.0×105A，此時金屬桿受到地磁場對它的安培力的方向和大小分別為()A．方向向西，大小約為150N B．方向向西，大小約為200NC．方向向東，大小約為150N D．方向向東，大小約為200N6．兩條直導線互相垂直，但相隔一個小段距離，其中一條AB是固定的，另一條CD能自由轉動，如圖所示。當直流電流按如圖所示方向通入兩條導線時，CD導線將()A．順時針方向轉動，同時靠近導線AB B．順時針方向轉動，同時離開導線ABC．逆時針方向轉動，同時離開導線AB D．逆時針方向轉動，同時靠近導線AB7．〖多選〗如圖所示，直導線處于足夠大的勻強磁場中，與磁感線成θ＝30°角，導線中通過的電流為I，為了增大導線所受的安培力，可采取的辦法是()A．增大電流I B．增加直導線的長度C．使導線在紙面內順時針轉30°角 D．使導線在紙面內順時針轉45°角8．如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤讀數(shù)為F1。現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導線，電流方向垂直紙面向里，當加上電流后，臺秤讀數(shù)為F2，則以下說法正確的是()A．F1>F2 B．F1<F2C．彈簧長度將變長 D．彈簧長度將不變9．〖多選〗超導電磁船是一種不需要螺旋槳推進的低噪聲船。電磁船的簡化原理圖如圖所示，MN和CD是與電源相連的兩個電極，MN與CD之間的部分區(qū)域有垂直紙面向里的勻強磁場(磁場由超導線圈產(chǎn)生，其獨立電路部分未畫出)，通電的海水會受到安培力的作用，船體就在海水的反作用力推動下運動。以下說法正確的是()A．電磁船將電能轉化為船的機械能，效率可高達100%B．僅改變電流的方向，就能控制船前進或者后退C．僅將磁場方向改變90°，就能控制船前進或者后退D．僅將磁場方向改變180°，就能控制船前進或者后退10．電磁炮是利用電磁發(fā)射技術制成的一種先進的動能殺傷武器。如圖所示為某款電磁炮的軌道，該軌道長10m，寬2m。若發(fā)射質量為100g的炮彈，從軌道左端以初速度為零開始加速，當回路中的電流恒為100A時，最大速度可達2km/s，假設軌道間磁場為勻強磁場，不計空氣及摩擦阻力。下列說法正確的是()A．磁場方向豎直向下 B．磁場方向為水平向右C．電磁炮的加速度大小為4×105m/s2 D．磁感應強度的大小為100T11．如圖所示，質量m＝0.5kg的通電導體棒在安培力作用下靜止在傾角為37°、寬度L＝1m的光滑絕緣框架上，磁場方向垂直于框架平面向下(磁場僅存在于絕緣框架內)。右側回路中，電源的電動勢E＝8V、內阻r＝1Ω，額定功率為8W、額定電壓為4V的電動機M正常工作，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度大小g取10m/s2，則磁場的磁感應強度大小為()A．2TB．1.73TC．1.5TD．1T12．如圖所示的天平可用來測量磁場的磁感應強度。天平的右臂下面掛一個矩形線圈，寬為L，共N匝，線圈的下部懸在勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面。當線圈中通有電流I(方向如圖所示)，且在天平兩邊分別加上質量為m1、m2的砝碼時，天平平衡；當電流反向(大小不變)時，右邊再加上質量為m的砝碼后，天平又重新平衡。由此可知()A．磁感應強度方向垂直紙面向里，大小為eq\f(m1－m2g,NIL)B．磁感應強度方向垂直紙面向里，大小為eq\f(mg,2NIL)C．磁感應強度方向垂直紙面向外，大小為eq\f(m1－m2g,NIL)D．磁感應強度方向垂直紙面向外，大小為eq\f(mg,2NIL)13．如圖所示，兩平行導軌間的距離L＝0.40m，金屬導軌所在的平面與水平面夾角θ＝37°，在導軌所在的平面內，分布著磁感應強度B＝0.50T、方向垂直于導軌所在平面向上的勻強磁場。金屬導軌的一端接有電動勢E＝4.5V、內阻r＝0.50Ω的直流電源。現(xiàn)把一個質量m＝0.04kg的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止。導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R＝2.5Ω，金屬導軌電阻不計，g取10m/s2。已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求：(1)通過導體棒的電流；(2)導體棒受到的安培力大小；(3)導體棒受到的摩擦力。

14．一電流表的原理示意圖如圖所示。質量為m的勻質細金屬棒MN的中點處通過一掛鉤與一豎直懸掛的絕緣彈簧相連，絕緣彈簧的勁度系數(shù)為k。在矩形區(qū)域abcd內有勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向外。與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標尺上的示數(shù)，MN的長度大于eq\x\to(ab)。當MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合，當MN中有電流通過時，指針示數(shù)可表示電流的大小。重力加速度為g。(1)當電流表示數(shù)為零時，彈簧的伸長量為多少？(2)若要電流表正常工作，MN的哪一端應與電源正極相接？(3)若k＝2.0N/m，eq\x\to(ab)＝0.20m，eq\x\to(cb)＝0.05m，B＝0.20T，則此電流表的量程是多少？(不計通電時電流產(chǎn)生的磁場的作用)(4)在(3)的條件下，若將量程擴大為原來的2倍，磁感應強度應變?yōu)槎啻螅?/p>

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁1．〖答案〗B〖解析〗安培力F總是與磁場B和電流I所決定的平面垂直，但B與I(即導線)可以垂直，也可以不垂直，通電導線受安培力時，力F與磁場及力F與導線都是垂直的，故A、C、D錯誤，B正確。2．〖答案〗D〖解析〗海水中電流方向從M流向N，且艦艇向左運動，艦艇受到海水對艦艇的作用力向左，根據(jù)牛頓第三定律可知，海水所受的安培力方向向右，再根據(jù)左手定則可知，磁場方向豎直向下，故A、B、C錯誤，D正確。3．〖答案〗B〖解析〗連接ac，根據(jù)幾何關系得ac＝eq\r(5)l，則F＝eq\r(5)BIl，F(xiàn)與bc的夾角θ滿足tanθ＝eq\f(bc,ab)＝eq\f(1,2)，選項B正確。4．〖答案〗BD〖解析〗未放c導線時，a、b導線之間的安培力是吸引力，大小相等，置入c導線后，a導線受到的安培力大小為2F，方向可能向左，也可能向右，故c導線對a導線的作用力可能向右、大小為F，或向左、大小為3F，所以c導線對b導線的作用力可能向右、大小為eq\f(3F,2)，或向左、大小為eq\f(F,2)，則b導線受到的安培力為向右、大小為eq\f(F,2)，或向左、大小為eq\f(3F,2)。選項B、D正確。5．〖答案〗C〖解析〗當帶有正電的烏云經(jīng)避雷針放電時，放電電流方向沿避雷針向下，若面向北方而立，則空間水平磁場均為“×”，則右側為東方，左側為西方，如圖所示。由左手定則可知金屬桿所受安培力的方向向東，大小為F＝BIl＝3．0×10－5×1×105×50N＝150N，故C正確。6．〖答案〗D〖解析〗根據(jù)電流方向相同時導線相互吸引、相反時相互排斥，可知CD導線將沿逆時針方向轉動，同時靠近導線AB，所以D正確。7．〖答案〗AB〖解析〗由公式F＝BIlsinθ知，當增大電流時，可增大通電導線所受的安培力，故A正確；由公式F＝BIlsinθ知，當增加直導線的長度時，可增大通電導線所受的安培力，故B正確；當使導線在紙面內順時針轉30°時，導線沿垂直磁場方向投影長度為零，則所受安培力為零，故C錯誤；當使導線在紙面內順時針轉45°時，導線沿垂直磁場方向投影長度縮短，則所受安培力變小，故D錯誤。8．〖答案〗A〖解析〗選通電導線為研究對象，根據(jù)左手定則判斷可知，通電導線所受安培力方向為斜向右下方，根據(jù)牛頓第三定律分析得知，磁鐵受到的安培力方向斜向左上方，則磁鐵將向左運動，彈簧被壓縮，所以長度將變短，故C、D錯誤；由于磁鐵受到的安培力方向斜向左上方，對臺秤的壓力減小，則F1>F2，故A正確，B錯誤。9．〖答案〗BD〖解析〗電磁船的工作原理是：通電的海水受到向后的安培力作用，獲得一定的速度，根據(jù)牛頓第三定律可知，船體同時受到相反方向的作用力，使船體向前運動。由于有一部分電能轉化為海水的動能，電磁船將電能轉化為船的機械能的效率不可能達到100%，故A錯誤；僅改變電流的方向，根據(jù)左手定則，會改變海水的受力方向，也改變船體的受力方向，就能控制船體的前進或后退，故B正確；僅將磁場方向改變90°，根據(jù)左手定則，海水將不受安培力或受到的安培力方向向上或向下，無法控制船前進或者后退，故C錯誤；僅將磁場方向改變180°，根據(jù)左手定則，會使海水的受力方向相反，進而使船體的受力方向相反，可以控制船前進或者后退，故D正確。10．〖答案〗D〖解析〗回路中電流方向如題圖所示，則根據(jù)安培定則可知，磁場方向應豎直向上，故A、B錯誤；由題意可知，最大速度v＝2km/s，加速距離x＝10m，由速度和位移關系可知v2＝2ax，解得加速度大小a＝2×105m/s2，由牛頓第二定律可得F＝ma，又F＝BIl，聯(lián)立解得B＝100T，故C錯誤，D正確。11．〖答案〗C〖解析〗電動機M正常工作時的電流I1＝eq\f(P1,U)＝2A，電源內阻上的電壓U′＝E－U＝8V－4V＝4V，根據(jù)歐姆定律得干路中的電流I＝eq\f(U′,r)＝4A，則通過導體棒的電流I2＝I－I1＝2A，根據(jù)導體棒受力平衡，有BI2L＝mgsin37°，解得B＝1.5T，選項C正確。12．〖答案〗B〖解析〗因為電流反向時，右邊再加砝碼才能重新平衡，所以此時安培力豎直向上，由左手定則判斷磁場方向垂直于紙面向里。設線圈質量為m3，則電流反向前，有m1g＝m2g＋m3g＋NBIL；電流反向后，有m1g＝m2g＋m3g＋mg－NBIL。兩式聯(lián)立可得B＝eq\f(mg,2NIL)。故B正確，A、C、D錯誤。13．〖答案〗(1)1.5A(2)0.30N(3)0.06N，方向沿導軌向下〖解析〗(1)導體棒、金屬導軌和直流電源構成閉合電路，根據(jù)閉合電路歐姆定律，有I＝eq\f(E,R＋r)＝1.5A。(2)導體棒受到的安培力F安＝BIL＝0.30N。(3)導體棒所受重力沿斜面向下的分力F1＝mgsin37°＝0.24N。由于F1小于安培力，故導體棒受沿斜面向下的摩擦力Ff，導體棒的受力分析如圖所示。根據(jù)共點力平衡條件，有mgsin37°＋Ff＝F安解得Ff＝0.06N，方向沿導軌向下。14．〖答案〗(1)eq\f(mg,k)(2)M端(3)0～2．5A(4)0.1