2024-2025學年高中物理課時分層作業(yè)16安培力的應用含解析粵教版選修3-1

PAGE7-安培力的應用(時間：40分鐘分值：100分)選擇題(本題共8小題，每小題6分)1．某物理愛好小組利用課外活動時間制作了一部溫控式電扇(室溫較高時，電扇就會啟動)，其設計圖分為溫控開關、轉速開關及電動機三部分，如圖所示，其中溫控開關為甲、乙兩種金屬材料制成的雙金屬片．對電動機而言，電扇啟動后，下列推斷正確的是()A．要使電扇轉速加大，滑動片P應向B移動B．面對電扇，電扇沿順時針方向轉動C．面對電扇，電扇沿逆時針方向轉動D．電扇有時順時針方向轉動，有時逆時針方向轉動B[滑動片P向B移動時，線圈中電流減小，電扇轉速減??；由左手定則可推斷線圈各邊所受安培力的方向，可知電扇順時針轉動，故B正確．]2．關于通電直導線在勻強磁場中所受的安培力，下列說法正確的是()A．安培力的方向可以不垂直于直導線B．安培力的方向總是垂直于磁場的方向C．安培力的大小與通電直導線和磁場方向的夾角無關D．將直導線從中點折成直角，安培力的大小肯定變?yōu)樵瓉淼囊话隑[本題考查安培力的大小和方向．安培力總是垂直于磁場與電流所確定的平面，因此，安培力總與磁場和電流垂直，A錯誤，B正確；安培力F＝BILsinθ，其中θ是導線與磁場方向的夾角，所以C錯誤；將直導線從中點折成直角，導線受到安培力的大小不僅與有效長度有關，還與導線在磁場中的相對位置有關，D錯誤．]3．(多選)超導電磁鐵相斥式磁懸浮列車能夠懸浮的原理是()A．超導體的電阻為零B．超導體的磁性很強C．超導體電流的磁場方向與軌道上磁場方向相反D．超導體電流產生的磁力與列車重力平衡CD[列車能夠懸浮，必定受到了向上的力，這個力就是車上超導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生的相斥力，這個力與列車重力平衡，列車才能懸浮．因此兩磁場方向必需相反，故C、D正確．超導體無電流時，即使電阻為零，也不能產生磁場，因此列車也不能懸浮，則A、B錯誤．]4．在如圖所示的電路中，電池均相同，當開關S分別置于a、b兩處時，導線MM′與NN′之間的安培力的大小為Fa、Fb，推斷這兩段導線()A．相互吸引，F(xiàn)a＞FbB．相互排斥，F(xiàn)a＞FbC．相互吸引，F(xiàn)a＜FbD．相互排斥，F(xiàn)a＜FbD[開關S分別置于a、b兩處時，電源分別為一節(jié)干電池和兩節(jié)干電池，而電路中燈泡電阻不變，則電路中電流Ia＜Ib，MM′在NN′處的磁場在接a時較弱，應用安培力公式F＝BIL可知Fa＜Fb，又MM′與NN′電流方向相反，則二者相互排斥，故D正確．]5.如圖所示，在蹄形磁鐵的上方放置一個可以自由運動的通電線圈abcd，最初線圈平面與蹄形磁鐵處于同一豎直面內，則通電線圈運動的狀況是()A．ab邊轉向紙外，cd邊轉向紙里，同時向下運動B．ab邊轉向紙里，cd邊轉向紙外，同時向下運動C．ab邊轉向紙外，cd邊轉向紙里，同時向上運動D．ab邊轉向紙里，cd邊轉向紙外，同時向上運動B[在圖示位置時，依據(jù)左手定則推斷可知：ad邊左半邊所受磁場力方向向里，右半邊所受磁場力方向向外，則ab邊轉向紙里，cd邊轉向紙外，從圖示位置轉過90°時，依據(jù)左手定則推斷可知：ad邊所受磁場力方向向下，所以線圈ab邊轉向紙里，cd邊轉向紙外，同時向下運動，故B正確，A、C、D錯誤．]6．如圖所示，兩個完全相同且相互絕緣、正交的金屬環(huán)，可沿軸線OO′自由轉動，現(xiàn)通以圖示方向電流，沿OO′看去會發(fā)覺()A．A環(huán)、B環(huán)均不轉動B．A環(huán)將逆時針轉動，B環(huán)也逆時針轉動，兩環(huán)相對不動C．A環(huán)將順時針轉動，B環(huán)也順時針轉動，兩環(huán)相對不動D．A環(huán)將順時針轉動，B環(huán)將逆時針轉動，兩者吸引靠攏至重合為止D[由安培定則可得，A環(huán)產生的磁場的方向向下，B環(huán)產生的磁場的方向向左，兩個磁場相互作用后有磁場的方向趨向一樣的趨勢，所以A環(huán)順時針轉動，B環(huán)逆時針轉動．二者相互靠攏．直至重合．故D正確，A、B、C錯誤．]7．(多選)如圖甲所示，揚聲器中有一線圈處于磁場中，當音頻電流信號通過線圈時，線圈帶動紙盆振動，發(fā)出聲音．俯視圖乙表示處于輻射狀磁場中的線圈(線圈平面即紙面)，磁場方向如圖中箭頭所示，在圖乙中()甲乙A．當電流沿順時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面對里B．當電流沿順時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面對外C．當電流沿逆時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面對里D．當電流沿逆時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面對外BC[將圓形線圈看作由多數(shù)小段直導線組成，由左手定則可以推斷，當電流沿順時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面對外，選項B正確，A錯誤；當電流沿逆時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面對里，選項C正確，D錯誤．]8．一條形磁鐵靜止在斜面上，固定在磁鐵中心的豎直上方的水平導線中通有垂直紙面對里的恒定電流，如圖所示．若將磁鐵的N極位置與S極位置對調后，仍放在斜面上原來的位置，則磁鐵對斜面的壓力F和摩擦力f的變更狀況分別是()A．F增大，f減小 B．F減小，f增大C．F與f都增大 D．F與f都減小C[題圖中電流與磁體間的磁場力為引力，若將磁極位置對調則相互作用力為斥力，再由受力分析可知，選項C正確．]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1．如圖所示，取一松軟的鋁箔條，把它折成天橋狀并用膠紙粘牢兩端，使蹄形磁鐵橫跨過“天橋”．當電池與鋁箔接通時()A．鋁箔條中部向磁鐵S極運動B．鋁箔條中部向磁鐵N極運動C．鋁箔條中部向下方運動D．鋁箔條中部向上方運動D[由題意，可知，通過“天橋”的電流方向由外向內，而磁場方向由N到S極，依據(jù)左手定則，則可知，箔條中部受到的安培力向上，故A、B、C錯誤，D正確．]2．(多選)如圖所示，質量為m、長為L的直導線用兩絕緣細線懸掛于O、O′，并處于勻強磁場中．當導線中通以沿x軸正方向的電流I，且導線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為θ.則磁感應強度方向和大小可能為(重力加速度為g)()A．z軸正方向，eq\f(mg,IL)tanθB．y軸正方向，eq\f(mg,IL)C．z軸負方向，eq\f(mg,IL)tanθD．沿懸線向下，eq\f(mg,IL)sinθBCD[磁感應強度方向為z軸正方向時，依據(jù)左手定則，直導線所受安培力方向沿y軸負方向，直導線不能平衡，故A錯誤；磁感應強度方向為y軸正方向時，依據(jù)左手定則，直導線所受安培力方向沿z軸正方向，依據(jù)平衡條件，當BIL剛好等于mg時，細線的拉力為零，B＝eq\f(mg,IL)，故B正確；磁感應強度方向為z軸負方向時，依據(jù)左手定則，直導線所受安培力方向沿y軸正方向，依據(jù)平衡條件BIL＝mgtanθ，所以B＝eq\f(mg,IL)tanθ，故C正確；磁感應強度方向沿懸線向下時，依據(jù)左手定則，直導線所受安培力方向垂直于細線斜向上，依據(jù)平衡條件：F＝mgsinθ，得：B＝eq\f(mgsinθ,IL)，故D正確．]3．如圖所示，A、B、C三根平行通電直導線質量均為m，通入的電流大小均相等，其中C中的電流方向與A、B中的電流方向反向，A、B放置在粗糙的水平面上，C靜止在空中，三根導線的截面處于一個等邊三角形的三個頂點，且三根導線均保持靜止，重力加速度為g，則A導線受到B導線的作用力大小和方向為()A．eq\f(\r(3),3)mg，方向由A指向B B．eq\f(\r(3),3)mg，方向由B指向AC．eq\r(3)mg，方向由A指向B D．eq\r(3)mg，方向由B指向AA[導線C受重力，A、B對C的作用力，如圖所示：由題意可知FAC＝FBC由幾何關系得2FACcos30°＝mg解得FAC＝eq\f(\r(3),3)mg由于三根通電導線電流相等，距離相等，所以各導線間安培力大小相等，所以FAB＝FAC＝eq\f(\r(3),3)mg同向電流相吸異向電流相斥可推斷A導線受到B導線的作用力方向由A指向B，故A正確，B、C、D錯誤．]4．如圖所示的天平可用來測定磁感應強度B.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量各為m1、m2的砝碼后，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，天平重新平衡，由此可知()A．磁感應強度方向垂直紙面對里，B＝eq\f(（m1－m2）g,NIl)B．磁感應強度方向垂直紙面對里，B＝eq\f(mg,2NIl)C．磁感應強度方向垂直紙面對外，B＝eq\f(（m1－m2）g,NIl)D．磁感應強度方向垂直紙面對外，B＝eq\f(mg,2NIl)B[電流反向時，右邊再加質量為m的砝碼后，天平重新平衡，說明安培力的方向原來豎直向下，由左手定則，知磁感應強度方向垂直紙面對里，設線圈質量為m0，依據(jù)平衡條件有m1g＝m2g＋NBIl＋m0m1g＝m2g＋mg－NBIl＋m0由①②解得B＝eq\f(mg,2NIl).]二、非選擇題(28分)5.(14分)如圖所示，將長為50cm、質量為10g的勻稱金屬棒ab的兩端用兩個相同的彈簧懸掛成水平狀態(tài)，并使其位于垂直紙面對里的勻強磁場中．當金屬棒中通過0.4A的電流時，彈簧恰好不伸長．g取10m/s(1)勻強磁場的磁感應強度是多大？(2)當金屬棒由a到b通過0.2A電流時，彈簧伸長1cm；假如電流方向由b到a，而電流大小不變，[解析](1)因彈簧不伸長，結合安培力的公式得BIL＝mg故B＝eq\f(mg,IL)＝eq\f(0.01×10,0.4×0.5)T＝0.5T.(2)當金屬棒由a到b通過0.2A的電流時，彈簧伸長1cm，對金屬棒，BI1L＋2kx1＝電流方向由b到a時，同理有BI1L＋mg＝2kx聯(lián)立以上各式可得x2＝3cm.[答案](1)0.5T(2)3cm6．(14分)如圖所示，兩光滑平行金屬導軌間的距離L＝0.4m，金屬導軌所在的平面與水平面夾角θ＝37°，在導軌所在平面內，分布著方向垂直于導軌所在平面對上的勻強磁場．現(xiàn)把一個質量m＝0.04kg的導體棒ab垂直放在金屬導軌上，當接通電源后，導軌中通過的電流恒為I＝1.5A時，導體棒恰好靜止，g取10m/s2.已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8(1)磁場的磁感應強度為多大；(2)若突然只將磁場方向變?yōu)樨Q直向