2023-2024學(xué)年高中物理人教版2019選擇性課后習(xí)題第1章1磁場對通電導(dǎo)線的作用力

第一章安培力與洛倫茲力1磁場對通電導(dǎo)線的作用力必備知識基礎(chǔ)練1.冰箱門軟磁條的外部磁感線分布圖如圖所示,以下說法正確的是()A.磁感線越密的地方磁場越弱B.軟磁條內(nèi)部a位置應(yīng)為N極C.磁感線與電場線一樣真實存在于空間之中D.軟磁條內(nèi)部ab之間的磁感線方向應(yīng)為由a指向b2.如圖所示,金屬桿MN中電流為I,與導(dǎo)軌CD夾角為θ,導(dǎo)軌垂直于磁場放置,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,AK與CD相距為d,則MN所受安培力大小為()A.F=IdB B.F=IdBsinθC.F=IdBsinθ D.F=IdB3.如圖所示,電磁炮由電源、金屬軌道、炮彈和電磁鐵組成。當(dāng)電源接通后,磁場對流過炮彈的電流產(chǎn)生力的作用,使炮彈獲得極大的發(fā)射速度。下列各俯視圖正確表示磁場B方向的是()4.如圖所示,D為置于電磁鐵兩極間的一段通電直導(dǎo)線,電流方向垂直于紙面向里。在開關(guān)S閉合后,導(dǎo)線D所受安培力的方向是()A.向上 B.向下C.向左 D.向右5.(多選)一根長為0.2m、電流為2A的通電直導(dǎo)線,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場中,受到安培力的大小可能是()A.0.4N B.0.2NC.0.1N D.06.(多選)如圖所示,紙面內(nèi)的金屬圓環(huán)中通有電流I,圓環(huán)圓心為O、半徑為R,P、Q為圓環(huán)上兩點,且OP垂直于OQ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里,則()A.整個圓環(huán)受到的安培力大小為2πIRBB.整個圓環(huán)受到的安培力大小為0C.14圓弧PQ受到的安培力大小為D.14圓弧PQ受到的安培力大小為27.(多選)把通有電流I、長度為L的直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,下列關(guān)于安培力大小的說法正確的是()A.可能為0 B.一定為BILC.可能小于BIL D.可能大于BIL關(guān)鍵能力提升練8.將閉合通電導(dǎo)線圓環(huán)平行于紙面緩慢地豎直向下放入方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,如圖所示,則在通電圓環(huán)從剛進(jìn)入到完全進(jìn)入磁場的過程中,所受的安培力大小()A.逐漸增大 B.逐漸變小C.先增大后減小 D.先減小后增大9.將長為1m的導(dǎo)線ac,從中點b折成如圖所示形狀,放入B=0.08T的勻強(qiáng)磁場中,abc平面與磁場垂直,若在導(dǎo)線abc中通入25A的電流,則整根導(dǎo)線所受安培力大小為多少?10.如圖所示,在傾角為37°的光滑斜面上有一根長為0.4m、質(zhì)量為6×102kg的通電直導(dǎo)線,電流I=1A,方向垂直紙面向外,導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩系住不動,整個裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0.4T、方向豎直向上的磁場中,t=0時,B=0,則需要多長時間斜面對導(dǎo)線的支持力為零?(g取10m/s2)11.(2022廣東佛山高二期中)如圖所示,兩平行導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37°,導(dǎo)軌的一端接有電動勢E=3V、內(nèi)阻r=0.5Ω的直流電源,兩導(dǎo)軌間的距離L=0.4m,在導(dǎo)軌所在空間內(nèi)分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上的勻強(qiáng)磁場?，F(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)體棒始終與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒的電阻R=1.0Ω,導(dǎo)體棒恰好剛要滑動,金屬導(dǎo)軌電阻不計,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:(1)ab棒受到的安培力;(2)ab棒與導(dǎo)軌的動摩擦因數(shù)μ。12.如圖所示,一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧,下端掛有一匝數(shù)為n的矩形線框abcd,bc邊長為l,線框的下半部處在勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與線框平面垂直,在圖中垂直于紙面向里,線框中通以電流I,方向如圖所示,開始時線框處于平衡狀態(tài),彈簧處于拉伸狀態(tài)?，F(xiàn)令磁場反向,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小仍為B,線框達(dá)到新的平衡,在此過程中線框位移的大小Δx為多少?方向如何?答案：1.D磁感線的疏密表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,磁感線越密的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度越大,A錯誤;磁體外部磁感線從N極指向S極,故a位置應(yīng)該為S極,B錯誤;磁感線和電場線都不是真實存在的,C錯誤;磁體內(nèi)部磁感線由S極指向N極,故軟磁條內(nèi)部ab之間的磁感線方向應(yīng)為由a指向b,D正確。2.C題中磁場和電流垂直,θ角僅是導(dǎo)軌與金屬桿MN間的夾角,不是電流與磁場的夾角。金屬桿MN在磁場中的有效長度為dsinθ,則MN所受安培力大小為F=IdBsinθ3.B由左手定則可知,圖A所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向使炮彈受到的安培力向后,圖B所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向使炮彈受到的安培力向前,圖C所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向使炮彈受到的安培力為0,圖D所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向使炮彈受到的安培力為0,故B符合實際。4.A由右手螺旋定則,軟鐵芯在導(dǎo)線D處的磁場方向向左,由左手定則,導(dǎo)線D受到的安培力方向向上,選項A正確。5.BCD當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與通電直導(dǎo)線垂直時,安培力有最大值,為F=IlB=2×0.2×0.5N=0.2N。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與通電直導(dǎo)線平行時,安培力有最小值,為0。隨著二者方向夾角的變化,安培力大小在0與0.2N之間取值,故B、C、D正確,A錯誤。6.BD根據(jù)左手定則可知,整個圓環(huán)關(guān)于圓心對稱的兩部分受到的安培力等大反向,受到的合力為0,選項A錯誤,B正確;圓弧PQ受到的安培力大小等于直線段PQ受到的安培力大小,為2IRB,選項C錯誤,D正確。7.AC導(dǎo)線與磁場方向平行時,導(dǎo)線受到的安培力為0,A正確;當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向垂直時,導(dǎo)線受到的安培力最大,為BIL,C正確,B、D錯誤。8.C通電圓環(huán)受到的安培力大小F=ILB,其中I、B分別為所通電流大小、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小,L指有效長度,它等于圓環(huán)所截邊界線的長度。由于L先增大后減小,所以安培力先增大后減小,C正確。9.答案3N解析通電導(dǎo)線受安培力的有效長度為首尾相接的直線段的長度,Lac=2×12Lcos30°=32m,故導(dǎo)線所受安培力大小為F=ILacB=25×32×0.08N=310.答案5s解析導(dǎo)線所受斜面的支持力恰為零時的受力情況如圖所示。由平衡條件,得F=mg而F=BIlB=0.4t(T)代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得t=5s。11.答案(1)0.4N,沿兩導(dǎo)軌所在平面向上(2)0.125解析(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律得I=ER+r=30導(dǎo)體棒受到的安培力為F安=BIL=0.4N由左