2024-2025學(xué)年高二物理選擇性必修第二冊(cè)（粵教版）第1章 磁場(chǎng) 分層作業(yè)2 安培力的應(yīng)用

分層作業(yè)2安培力的應(yīng)用A組必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.如圖所示,通電直導(dǎo)線ab位于兩平行導(dǎo)線M、N橫截面的連線的中垂線上.當(dāng)平行導(dǎo)線M、N通以同向等值電流時(shí),下列說(shuō)法中正確的是()A.ab順時(shí)針旋轉(zhuǎn) B.ab逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)C.a端向外,b端向里旋轉(zhuǎn) D.a端向里,b端向外旋轉(zhuǎn)2.一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(dǎo)線中通有垂直紙面向里的恒定電流,如圖所示.若將條形磁鐵的N極位置與S極位置對(duì)調(diào)后,仍放在斜面上原來(lái)的位置,則條形磁鐵對(duì)斜面的壓力F和摩擦力f的變化情況分別是()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3.把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來(lái),使它的下端剛好跟杯里的導(dǎo)電液體相接觸,并使它組成如圖所示的電路圖.當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通后,將看到的現(xiàn)象是()A.彈簧向上收縮B.彈簧被拉長(zhǎng)C.彈簧上下跳動(dòng)D.彈簧仍靜止不動(dòng)4.(2024廣東廣州階段練習(xí))一簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)如圖甲所示,一節(jié)5號(hào)干電池的正極向上,幾塊圓柱形強(qiáng)磁鐵吸附在電池的負(fù)極,將一段裸銅導(dǎo)線彎成圖中所示形狀的線框,線框上端的彎折位置與正極良好接觸,下面彎曲的兩端與磁鐵表面保持良好接觸,放手后線框就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái).該簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)的原理圖如圖乙所示,關(guān)于該簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī),下列說(shuō)法正確的是()A.從上往下看,該簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)B.電池消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為線框的動(dòng)能C.線框①、②兩部分導(dǎo)線在電路中是串聯(lián)關(guān)系D.該簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)的工作原理是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受安培力的作用5.(2024廣東茂名階段練習(xí))磁電式電流表的結(jié)構(gòu)如圖甲所示,線圈繞在一個(gè)與指針、轉(zhuǎn)軸固連的鋁框骨架上,蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)均勻輻向分布,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小各處相等,如圖乙所示.當(dāng)通以圖乙所示方向電流時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.a、b導(dǎo)線所受安培力大小相等,方向相同B.不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向總是與線圈平面垂直C.a、b導(dǎo)線所受安培力方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行D.線圈按順時(shí)針?lè)较?正視)轉(zhuǎn)動(dòng)并停在某個(gè)位置6.如圖所示,用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同,邊長(zhǎng)MN相等,將它們分別掛在天平的右臂下方.線圈中通有大小相同的電流,天平處于平衡狀態(tài).若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化,天平最容易失去平衡的是()B組關(guān)鍵能力提升練7.直導(dǎo)線AB與圓線圈的平面垂直且隔有一小段距離,直導(dǎo)線固定,線圈可以自由運(yùn)動(dòng),當(dāng)通過(guò)如圖所示的電流時(shí)(同時(shí)通電),線圈將()A.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(從左向右看),同時(shí)靠近直導(dǎo)線ABB.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(從左向右看),同時(shí)離開(kāi)直導(dǎo)線ABC.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(從左向右看),同時(shí)靠近直導(dǎo)線ABD.不動(dòng)8.如圖所示,當(dāng)左邊的線圈通以逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鱅時(shí),天平恰好平衡,此時(shí)天平右邊的砝碼質(zhì)量為m.若改為順時(shí)針?lè)较虻碾娏髑掖笮〔蛔?則需在天平右邊增加Δm的砝碼才能平衡,通電線圈受到安培力的大小為()A.Δmg2 B.(m+C.Δmg D.(9.一種可測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,磁鐵放在水平放置的電子測(cè)力計(jì)上,兩極之間的磁場(chǎng)可視為水平勻強(qiáng)磁場(chǎng),其余區(qū)域磁場(chǎng)的影響可忽略不計(jì),此時(shí)電子測(cè)力計(jì)的示數(shù)為G1.將一直銅條AB水平且垂直于磁場(chǎng)方向靜置于磁場(chǎng)中,兩端通過(guò)導(dǎo)線與電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、電流表連成回路.閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,當(dāng)電流表示數(shù)為I時(shí),電子測(cè)力計(jì)的示數(shù)為G2,測(cè)得銅條在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度為L(zhǎng).銅條始終未與磁鐵接觸,對(duì)上述實(shí)驗(yàn)下列說(shuō)法正確的是()A.銅條所受安培力方向豎直向下B.銅條所在處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為GC.銅條所在處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為GD.銅條所在處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為G10.如圖所示,掛在天平底部的矩形線圈abcd的一部分懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)給矩形線圈通入如圖所示的電流I時(shí),調(diào)節(jié)兩盤中的砝碼,使天平平衡;然后使電流I反向,這時(shí)要在天平的左盤上加質(zhì)量為2×10-2kg的砝碼,才能使天平重新平衡.若已知矩形線圈共10匝,通入的電流I=0.1A,bc邊長(zhǎng)度為10cm,重力加速度g取10m/s2,求該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小.11.(2024廣東肇慶高二階段練習(xí))如圖所示,一長(zhǎng)為10cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中;磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1T,方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣,金屬棒通過(guò)開(kāi)關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為6V的電池相連,整個(gè)電路總電阻為2Ω.已知彈簧的原長(zhǎng)為10cm,閉合開(kāi)關(guān),系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的長(zhǎng)度均為17cm.將連接在a、b兩端的導(dǎo)線互換,閉合開(kāi)關(guān),系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的長(zhǎng)度均為14cm,重力加速度大小g取10m/s2,彈簧始終處在彈性限度內(nèi).求:(1)金屬棒所受安培力的大小;(2)彈簧的勁度系數(shù)及金屬棒的質(zhì)量.答案：1.C兩平行導(dǎo)線M、N在直導(dǎo)線ab處產(chǎn)生的磁場(chǎng)情況如圖所示,在直導(dǎo)線ab上部分處的磁感線方向都是從左向右,則ab上部分電流受到的安培力方向垂直紙面向外;ab下部分處的磁感線方向都是從右向左,故ab下部分電流受到的安培力方向垂直紙面向里.所以導(dǎo)線ab的a端向外旋轉(zhuǎn),b端向里旋轉(zhuǎn).故選C.2.C圖中電流與條形磁鐵間的磁場(chǎng)力為引力,若將磁極位置對(duì)調(diào)則相互作用力為斥力,再由受力分析可知F與f都增大,選項(xiàng)C正確.3.C通電后,彈簧中每一圈的電流都是同向的,互相吸引,彈簧縮短,使電路斷開(kāi).電路斷開(kāi)后,彈簧中的電流消失,彈簧由于自身重力及彈力作用下落接通電路,如此反復(fù)接通斷開(kāi),彈簧上下跳動(dòng).故選C.4.D線框的上下兩條邊因受到安培力的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),根據(jù)左手定則可知從上往下看,線框?qū)⒆鲰槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;電池消耗的電能一部分用于線框發(fā)熱產(chǎn)生的內(nèi)能,一部分提供線框的動(dòng)能,故B錯(cuò)誤;線框①、②兩部分導(dǎo)線在電路中是并聯(lián)關(guān)系,故C錯(cuò)誤;該簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)的工作原理是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受安培力的作用,故D正確.5.D由左手定則可知,a、b導(dǎo)線分別受到豎直向上的安培力和豎直向下的安培力,大小都為BIL,A錯(cuò)誤;不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置,線圈平面總與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行,穿過(guò)線圈的磁通量為零,且受到的安培力方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,B、C錯(cuò)誤;由a、b導(dǎo)線受力情況可知,線圈按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)安培力與螺旋彈簧彈力相等時(shí)停在某個(gè)位置,D正確.6.A四個(gè)線圈在磁場(chǎng)中的等效長(zhǎng)度不同,A圖中線圈等效長(zhǎng)度最大,根據(jù)F=nBIL,A圖中線圈所受磁場(chǎng)力最大,當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生微小變化時(shí),A圖中線圈對(duì)應(yīng)的天平最容易失去平衡.故選A.7.C根據(jù)安培定則可知,通電導(dǎo)線AB在右側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.采用電流元法,將圓環(huán)分成前后兩半,根據(jù)左手定則可知,外側(cè)半圓受到的安培力向上,內(nèi)側(cè)受到的安培力向下,從左向右看,圓環(huán)將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);圓環(huán)轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí),通電直導(dǎo)線AB對(duì)左半圓環(huán)產(chǎn)生吸引力,對(duì)右半圓環(huán)產(chǎn)生排斥力,由于吸引力大于排斥力,圓環(huán)靠近AB,故C正確.8.A設(shè)左邊線圈的質(zhì)量為m1,右邊托盤的質(zhì)量為m2.當(dāng)左邊線圈通入逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí),天平平衡,則有m1g-F安=(m2+m)g,當(dāng)電流改為順時(shí)針?lè)较驎r(shí),天平若要平衡,則有m1g+F安=(m2+m+Δm)g,聯(lián)立解得F安=Δmg2,故選項(xiàng)A9.C由左手定則可知,銅條所受安培力方向豎直向上,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由牛頓第三定律可知,銅條對(duì)磁鐵有向下的作用力,使得電子測(cè)力計(jì)的示數(shù)增加,由平衡知識(shí)可知,G2-G1=BIL,解得B=G2-G1IL,選項(xiàng)C正確10.答案1T解析根據(jù)F=BIL可知,電流反向前后,磁場(chǎng)對(duì)bc邊的作用力大小相等,設(shè)為F,由左手定則可知它們的方向是相反的.電流反向前,磁場(chǎng)對(duì)bc邊的作用力向上,電流反向后,磁場(chǎng)對(duì)bc邊的作用力向下,有2F=2×10-2×10N=0.2N得F=0.1N因?yàn)榇艌?chǎng)對(duì)電流的作用力F=nBIL得B=FnIL=0.110×11.