【同步】高中物理教科版(2019)選擇性必修2：第1章專題提升1安培力作用下的運(yùn)動(dòng)問題分層作業(yè)習(xí)題

第一章分層作業(yè)3安培力作用下的運(yùn)動(dòng)問題A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.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,電流方向向右,b垂直于紙面,電流方向向里,則導(dǎo)線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2.兩條直導(dǎo)線互相垂直,但相隔一小段距離,其中一條導(dǎo)線AB是固定的,另一條導(dǎo)線CD能自由轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示。當(dāng)直流電流按如圖所示方向通入兩條導(dǎo)線時(shí),導(dǎo)線CD將()A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)靠近導(dǎo)線ABB.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)離開導(dǎo)線ABC.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)離開導(dǎo)線ABD.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)靠近導(dǎo)線AB3.用兩根細(xì)線把兩個(gè)完全相同的圓形導(dǎo)線環(huán)懸掛起來,讓二者等高平行放置,如圖所示。當(dāng)兩圓形導(dǎo)線環(huán)中通入方向相同的電流I1、I2時(shí),則()A.兩圓形導(dǎo)線環(huán)相互吸引B.兩圓形導(dǎo)線環(huán)相互排斥C.兩圓形導(dǎo)線環(huán)無相互作用力D.兩圓形導(dǎo)線環(huán)先吸引后排斥4.(多選)如圖所示,用細(xì)線將一條形磁鐵掛于天花板上,條形磁鐵處于水平且靜止的狀態(tài),條形磁鐵的正下方固定一直導(dǎo)線ab,現(xiàn)將直導(dǎo)線中通入由a指向b的電流,在條形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過程中,下列說法正確的是()A.條形磁鐵的N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)B.條形磁鐵的N極向紙面外偏轉(zhuǎn)C.條形磁鐵受到的拉力小于其受到的重力D.條形磁鐵受到的拉力大于其受到的重力5.(多選)如圖所示,厚度均勻的木板放在水平地面上,木板上放置兩個(gè)相同的條形磁鐵,兩條形磁鐵的N極正對(duì)。在兩條形磁鐵豎直對(duì)稱軸上的C點(diǎn)固定一垂直于紙面的長直導(dǎo)線,并通以垂直紙面向里的恒定電流,木板和條形磁鐵處于靜止?fàn)顟B(tài),設(shè)兩條形磁鐵和木板的總重力為G,則()A.導(dǎo)線受到的安培力水平向右B.導(dǎo)線受到的安培力豎直向上C.木板對(duì)地面的壓力小于GD.木板受到地面的摩擦力水平向右6.(2023重慶巴蜀中學(xué)高二期末)如圖所示,把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛起來,其附近有一條形磁鐵,該條形磁鐵的軸線穿過導(dǎo)線圈的圓心,且與導(dǎo)線圈平面垂直,現(xiàn)保持條形磁鐵不動(dòng),在導(dǎo)線圈中通以如圖所示的電流,則()A.導(dǎo)線圈保持不動(dòng)B.導(dǎo)線圈向左偏且有向外擴(kuò)張的趨勢(shì)C.導(dǎo)線圈向左偏且有向內(nèi)收縮的趨勢(shì)D.導(dǎo)線圈向右偏且有向內(nèi)收縮的趨勢(shì)B級(jí)關(guān)鍵能力提升練7.如圖所示,臺(tái)秤上放一上表面光滑的平板,其左邊固定一擋板,一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來,此時(shí)臺(tái)秤讀數(shù)為F1。在條形磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導(dǎo)線,電流方向垂直紙面向里,當(dāng)通上電流后,臺(tái)秤讀數(shù)為F2,則下列說法正確的是()A.F1>F2B.F1<F2C.彈簧長度將變長D.彈簧長度將不變8.如圖所示,兩平行導(dǎo)軌ab、cd豎直放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上,將一根金屬棒PQ放在導(dǎo)軌上,使其水平且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。將金屬棒PQ中通以變化的電流I,同時(shí)釋放金屬棒PQ使其運(yùn)動(dòng)。已知電流I隨時(shí)間變化的關(guān)系為I=kt(k為常數(shù),單位A/s,k>0),金屬棒PQ與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)一定。以豎直向下為正方向,則下面關(guān)于金屬棒PQ的速度v、加速度a隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像可能正確的是()9.如圖所示,小磁針放置在水平面內(nèi)的O點(diǎn),有四個(gè)距O點(diǎn)相同距離的螺線管A、B、C、D,其中心軸均通過O點(diǎn),且與坐標(biāo)軸的夾角均為45°。設(shè)小磁針的N極從y軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為θ,在四個(gè)螺線管沒有通電的情況下θ=0°。若四個(gè)螺線管中分別通有I、2I、3I、4I的電流,電流方向如圖所示,則θ為()A.45° B.90°C.135° D.180°10.如圖所示,在同一水平面的兩導(dǎo)軌相互平行,兩導(dǎo)軌間距為2m,其間有方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T,一根質(zhì)量為0.6kg的金屬棒放在導(dǎo)軌上,金屬棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。當(dāng)金屬棒中的電流為5A時(shí),金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng);當(dāng)金屬棒中的電流突然增大為8A時(shí),求金屬棒加速度的大小。11.(2023河南高二期末)如圖所示,ACD是豎直面內(nèi)的正三角形,AC邊水平,在三角形的兩個(gè)頂點(diǎn)A、C處固定有垂直于三角形平面的長直導(dǎo)線,兩長直導(dǎo)線中通有大小相等、方向垂直紙面向里的恒定電流,在D點(diǎn)用絕緣細(xì)線水平懸吊長為L、質(zhì)量為m的一小段直導(dǎo)線,這段直導(dǎo)線中通有垂直紙面向里、大小為I的恒定電流,直導(dǎo)線靜止時(shí),懸線上的拉力大小等于2mg,重力加速度為g。(1)求A處長直導(dǎo)線中電流在D點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)D點(diǎn)直導(dǎo)線的安培力大小。(2)求A處長直導(dǎo)線中電流在D點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。(3)若將C處長直導(dǎo)線中的電流瞬間減為零,在C處長直導(dǎo)線中電流減為零的一瞬間,求D處直導(dǎo)線的加速度大小。參考答案分層作業(yè)3安培力作用下的運(yùn)動(dòng)問題1.C解析根據(jù)安培定則,可判斷出導(dǎo)線a左側(cè)部分的空間磁場(chǎng)方向斜向右上,右側(cè)部分的磁場(chǎng)方向斜向下方,根據(jù)左手定則可判斷出導(dǎo)線a左半部分所受安培力方向垂直紙面向外,右半部分所受安培力方向垂直紙面向里。故選C。2.D解析根據(jù)電流方向相同時(shí)導(dǎo)線相互吸引、相反時(shí)相互排斥,可知導(dǎo)線CD將沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)靠近導(dǎo)線AB,故選D。3.A解析通電的圓形導(dǎo)線環(huán)周圍能夠產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)線產(chǎn)生力的作用。由于圓形導(dǎo)線環(huán)中通入的電流方向相同,二者同位置處的電流方向完全相同,相當(dāng)于通入同向電流的直導(dǎo)線,根據(jù)同向電流相互吸引的規(guī)律,可知兩圓形導(dǎo)線環(huán)相互吸引,故選A。4.BD解析直導(dǎo)線通入電流時(shí),直導(dǎo)線的左端受到方向垂直紙面向里的安培力,根據(jù)牛頓第三定律可知,條形磁鐵的N極受到方向垂直紙面向外的作用力,應(yīng)向紙面外偏轉(zhuǎn),A錯(cuò)誤,B正確;條形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)后,對(duì)直導(dǎo)線有向上的作用力,所以條形磁鐵受到向下的作用力,故條形磁鐵受到的拉力大于其受到的重力,C錯(cuò)誤,D正確。5.AD解析兩條形磁鐵在C處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)豎直向上,根據(jù)左手定則,導(dǎo)線受到的安培力水平向右。根據(jù)相互作用力的關(guān)系,導(dǎo)線對(duì)條形磁鐵的作用力水平向左,所以木板有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),說明木板受到地面的摩擦力水平向右。在豎直方向上,沒有相互作用力,所以木板對(duì)地面的壓力等于G。故選A、D。6.B解析根據(jù)條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)特點(diǎn),將磁場(chǎng)分解為水平向右和豎直方向的磁場(chǎng),結(jié)合左手定則可知,豎直方向的磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線圈有向左的作用力,水平向右的磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線圈有背離圓心的安培力,因此導(dǎo)線圈有向左偏和擴(kuò)張的趨勢(shì)。故選B。7.A解析選通電導(dǎo)線為研究對(duì)象,根據(jù)左手定則判斷可知,通電導(dǎo)線所受安培力方向?yàn)樾毕蛴蚁路?根據(jù)牛頓第三定律分析可知,條形磁鐵受到的安培力方向斜向左上方,則條形磁鐵將向左運(yùn)動(dòng),彈簧被壓縮,所以長度將變短,故C、D錯(cuò)誤;由于條形磁鐵受到的安培力方向斜向左上方,對(duì)臺(tái)秤的壓力減小,則F1>F2,故A正確,B錯(cuò)誤。8.B解析根據(jù)牛頓第二定律得,金屬棒PQ的加速度a=mg-fm,f=μN(yùn)=μFA=μBIL=μBLkt,聯(lián)立解得加速度a=g-μBLktm,與時(shí)間成線性關(guān)系,故C錯(cuò)誤;開始時(shí)金屬棒PQ的重力大于其受到的摩擦力,金屬棒PQ加速度方向向下,與速度方向相同,做加速運(yùn)動(dòng),摩擦力逐漸增大,加速度逐漸減小,即做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)重力小于摩擦力時(shí),金屬棒9.D解析根據(jù)右手定則可判斷通電螺線管在O點(diǎn)形成的磁場(chǎng)方向,如圖所示。通電螺線管在O點(diǎn)形成的磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小與通電電流大小成正比關(guān)系,根據(jù)矢量運(yùn)算法則,可知在O點(diǎn)形成的合磁場(chǎng)方向沿y軸負(fù)方向,故小磁針的N極指向y軸負(fù)方向。小磁針的N極從y軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為θ=180°,D正確,A、B、C錯(cuò)誤。10.答案2m/s2解析當(dāng)金屬棒中的電流為5A時(shí),金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng),有I1Bl=F當(dāng)金屬棒中的電流為8A時(shí),金屬棒的加速度為a,則I2Bl-F=ma聯(lián)立解得a=Bl(I2-11.答案(1)33mg(2)33ILmg解析(1)由安培定則及左手定則可知,A處長直導(dǎo)線中電流在D處產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)D處直導(dǎo)線的安培力F1沿DA方向,C處長直導(dǎo)線中電流在D處產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)D處直導(dǎo)線的安培力F2沿DC方向,D處直導(dǎo)線受力如圖所示根據(jù)平衡條件得F1=F2,2F1cos