2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章安培力與洛倫茲力第1節(jié)安培力及其應(yīng)用課時(shí)作業(yè)含解析魯科版選擇性必修2

PAGE5-安培力及其應(yīng)用(建議用時(shí)：25分鐘)考點(diǎn)一安培力的方向1．在赤道上空，水平放置一根通以由西向東的電流的直導(dǎo)線，則此導(dǎo)線()A．受到豎直向上的安培力B．受到豎直向下的安培力C．受到由南向北的安培力D．受到由西向東的安培力A[赤道上空地磁場(chǎng)方向水平向北，由左手定則可確定該導(dǎo)線受到安培力方向豎直向上，A正確。]2.如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度和通電導(dǎo)體中的電流方向均垂直紙面對(duì)里，則關(guān)于通電導(dǎo)體所受磁場(chǎng)力，下面推斷正確的是()A．磁場(chǎng)力垂直導(dǎo)體，方向向左B．磁場(chǎng)力垂直導(dǎo)體，方向向右C．磁場(chǎng)力垂直導(dǎo)體，方向向上D．磁場(chǎng)力為零D[電流方向與磁場(chǎng)方向平行，通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力為零，故選D。]3．在如圖所示的四個(gè)圖中，標(biāo)出了磁場(chǎng)B的方向、通電直導(dǎo)線中電流I的方向以及通電直導(dǎo)線所受安培力F的方向，其中正確的是()D[安培力的方向肯定與直導(dǎo)線和磁場(chǎng)所確定的平面垂直，A、B均錯(cuò)誤；由左手定則可推斷C錯(cuò)誤，D正確。]考點(diǎn)二安培力的大小4.如圖所示，水平面內(nèi)一段通電直導(dǎo)線平行于勻強(qiáng)磁場(chǎng)放置，當(dāng)導(dǎo)線以左端點(diǎn)為軸在水平平面內(nèi)轉(zhuǎn)過90°時(shí)(如圖中虛線所示)，導(dǎo)線所受的安培力()A．大小不變B．大小由零漸漸增大到最大C．大小由零先增大后減小D．大小由最大漸漸減小到零B[B和I平行時(shí)，導(dǎo)線所受安培力為零，當(dāng)B和I的夾角θ增大時(shí)，F(xiàn)安＝BIlsinθ，F(xiàn)安增大，當(dāng)B和I垂直時(shí)，F(xiàn)安最大，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤．]5.如圖所示，導(dǎo)線框中電流為I，導(dǎo)線框垂直于磁場(chǎng)放置，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，AB與CD相距為d，則棒MN所受安培力大小()A．F＝BIdB．F＝BIdsinθC．F＝eq\f(BId,sinθ)D．F＝BIdcosθC[棒MN在磁場(chǎng)中有效電流的長(zhǎng)度L＝eq\f(d,sinθ)，則F＝BIl＝eq\f(BId,sinθ)，C正確。]6.如圖所示，長(zhǎng)為2l的直導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)相等，夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為IA．0B．0.5BIlC．BIlD．2BIlC[方法一：導(dǎo)線有效長(zhǎng)度為2lsin30°＝l，依據(jù)安培力公式，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為BIl。方法二：由安培力大小公式F＝IlB知V形導(dǎo)線每邊受力為IlB，方向如圖所示，其合力大小為2Fsin30°＝F＝IlB，C對(duì)。]考點(diǎn)三安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)7.如圖所示，在南北方向安放的長(zhǎng)直導(dǎo)線的正上方用細(xì)線懸掛一條形小磁鐵，當(dāng)導(dǎo)線中通入圖示的電流I后，下列說法正確的是()A．磁鐵N極向里轉(zhuǎn)，懸線所受的拉力小于磁鐵所受的重力B．磁鐵N極向外轉(zhuǎn)，懸線所受的拉力小于磁鐵所受的重力C．磁鐵N極向里轉(zhuǎn)，懸線所受的拉力大于磁鐵所受的重力D．磁鐵N極向外轉(zhuǎn)，懸線所受的拉力大于磁鐵所受的重力C[由條形磁鐵的磁場(chǎng)分布，并由左手定則，可知導(dǎo)線左半部分受到安培力方向垂直紙面對(duì)外，右半部分安培力方向垂直紙面對(duì)里，由牛頓第三定律得磁鐵左半部分受到安培力方向垂直紙面對(duì)里，右半部分安培力方向垂直紙面對(duì)外，因此條形磁鐵N極向里轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)過90°時(shí)導(dǎo)線受力豎直向上，則磁鐵受力豎直向下，導(dǎo)致懸線所受的拉力大于磁鐵所受的重力，故C正確。]8.如圖所示，在條形磁鐵S極旁邊懸掛一個(gè)線圈，線圈與水平磁鐵位于同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈中電流沿圖示方向流淌時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)()A．線圈向磁鐵平移B．線圈遠(yuǎn)離磁鐵平移C．從上往下看，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近磁鐵D．從上往下看，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近磁鐵D[解法一：電流元法結(jié)合特別位置法和等效法線圈所在處的磁場(chǎng)向左，由左手定則可知線圈左側(cè)受力向外，右側(cè)受力向里，所以從上往下看，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過90°后將環(huán)形電流等效成小磁針，由安培定則知其N極向左，與條形磁體的關(guān)系為異名磁極相對(duì)，所以相互吸引。解法二：等效法將環(huán)形電流等效成小磁針，由安培定則知其N極向里，受到條形磁體作用后其N極要指向左側(cè)且相互靠近。]9.如圖所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在條形磁鐵的左上方固定一根與磁鐵垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時(shí)()A．磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，且受到向左的摩擦力作用B．磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，且受到向右的摩擦力作用C．磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，且受到向左的摩擦力作用D．磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，且受到向右的摩擦力作用C[據(jù)左手定則知導(dǎo)線受磁鐵的作用力斜向左上方，故由牛頓第三定律知，導(dǎo)線對(duì)磁鐵的反作用力應(yīng)斜向右下方，則一方面使磁鐵與桌面的擠壓增大，一方面使磁鐵產(chǎn)生向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，從而受向左的摩擦力作用。](建議用時(shí)：15分鐘)10.如圖所示的天平可用來測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。天平的右臂下面掛一個(gè)矩形線圈，寬為L(zhǎng)，共N匝，線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面。當(dāng)線圈中通有電流I(方向如圖所示)時(shí)，在天平兩邊加上質(zhì)量分別為m1、m2的砝碼時(shí)，天平平衡；當(dāng)電流反向(大小不變)時(shí)，右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后，天平又重新平衡。由此可知()A．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面對(duì)里，大小為eq\f(m1－m2g,NIL)B．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面對(duì)里，大小為eq\f(mg,2NIL)C．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面對(duì)外，大小為eq\f(m1－m2g,NIL)D．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面對(duì)外，大小為eq\f(mg,2NIL)B[因?yàn)殡娏鞣聪驎r(shí)，右邊再加砝碼才能重新平衡，所以此時(shí)安培力豎直向上，由左手定則推斷磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里。電流反向前，有m1g＝m2g＋m3g＋NBIL，其中m3為線圈質(zhì)量。電流反向后，有m1g＝m2g＋m3g＋mg－NBIL。兩式聯(lián)立可得B＝eq\f(mg,211.如圖所示，質(zhì)量為0.12kg的裸銅棒，長(zhǎng)為20cm，兩頭與長(zhǎng)度均為20cm的軟導(dǎo)線相連，吊在B＝0.5T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。現(xiàn)在通以恒定電流I，銅棒將向紙面里擺起，最大擺角為37°，不計(jì)空氣阻力，取g＝10m/s2，那么銅棒中電流的大小和方向分別為()A．I＝4A，方向從a指向bB．I＝4A，方向從b指向aC．I＝9A，方向從a指向bD．I＝9A，方向從b指向aB[銅棒上擺的過程，依據(jù)動(dòng)能定理得BIL·Lsin37°－mgL(1－cos37°)＝0，代入數(shù)據(jù)解得I＝4A，依據(jù)銅棒將向紙面里擺起可知，安培力方向向里，依據(jù)左手定則可知，電流方向從b到a。]12.如圖所示，在一個(gè)范圍足夠大、磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.40T的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，用絕緣細(xì)線將金屬棒吊起使其呈水安靜止?fàn)顟B(tài)，且金屬棒與磁場(chǎng)方向垂直。已知金屬棒長(zhǎng)l＝0.20m，質(zhì)量m＝0.020kg，g取10m/s2。(1)若棒中通有I＝2.0A的向左的電流，求此時(shí)金屬棒受到的安培力F的大小。(2)變更通過金屬棒的電流大小，若細(xì)線拉力恰好為零，求此時(shí)棒中通有電流的大小。[解析](1)此時(shí)金屬棒受到的安培力大小F1＝BIl＝0.16N。(2)懸線拉力恰好為零，金屬棒沿豎直方向受重力和安培力由金屬棒靜止可知安培力F2＝mg所以此時(shí)金屬棒中的電流I′＝eq\f(F2,Bl)＝eq\f(mg,Bl)＝2.5A。[答案](1)0.16N(2)2.5A13.質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN靜止于寬度為L(zhǎng)的水平導(dǎo)軌上，通過MN的電流為I，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)軌平面成θ角斜向下，如圖所示，求MN