資源簡介 第一章 1. 第2課時基礎達標練1.(2024·河南周口高二階段練習)以光滑絕緣水平面為xOy平面建立Oxyz空間坐標系。兩條無限長直導線甲、乙通有相等的電流I,初始時甲通過絕緣桿固定在如圖位置,電流方向與x軸正方向相同,乙靜止放置在xOy平面上與y軸平行。釋放后,下列說法中正確的是( )A.直導線乙始終保持靜止狀態B.俯視直導線乙將要順時針轉動C.俯視直導線乙將要逆時針轉動D.直導線乙對水平面的壓力將變大答案:C解析:沿x軸負向觀察直導線甲,產生逆時針磁場,直導線乙在y>0區域受到向x軸正方向安培力,y<0區域受到沿x軸負方向安培力,俯視時導線乙逆時針轉動,轉動后直導線乙受到的安培力有向上的分量,對水平面壓力變小。故選C。2.(2023·江蘇南京高二期末)等邊三角形電阻絲與電源構成如圖所示電路,D、E分別是BC、AC的中點,當線圈處在同一勻強磁場的不同位置時,線圈所受安培力最小的是( )答案:C解析:四個電路中的電流I和磁場B都相同,根據F=ILB可知,線圈受安培力的大小主要取決線圈在磁場中的有效長度;設三角形邊長為a,則A圖中有效長度等于三角形的高,即LA=a ,B圖中有效長度等于ED距離,即LB=a,C圖中有效長度等于E點到AB的距離,即LC=a,D圖中有效長度等于ED距離,即LD=a,即有效長度最短的是C,即C圖受安培力最小。故選C。3.(多選)(2024·廣東江門高二競賽)如圖所示,用絕緣細繩懸掛一矩形導線框且導線框底邊水平,導線框通有逆時針方向的電流(從右側觀察),在導線框的正下方、垂直于導線框平面有一直導線PQ。現在PQ中通以水平向左的電流,在短時間內,下列說法正確的是( )A.從上往下觀察導線框逆時針轉動B.從上往下觀察導線框順時針轉動C.細繩受力會變得比導線框重力大D.細繩受力會變得比導線框重力小答案:AC解析: 由安培定則判斷出通電導線PQ在線框處的磁場方向平行于線框平面從外向里,根據左手定則,可知線框外側電流受安培力向右,線框內側電流受安培力向左,從上往下看,導線框將逆時針轉動,A正確,B錯誤; 線框沿逆時針方向轉動一個小角度后,線框靠近導線PQ處的邊的電流的方向向左,由左手定則可知,其受到的安培力的方向向下,線框上邊的電流的方向向右,由左手定則可知,其受到的安培力的方向向上,由于導線在線框上邊產生的磁感應強度小于導線在線框下邊產生的磁感應強度,所以整體受安培力向下,細繩受力會變得比導線框重力大,C正確,D錯誤。故選AC。4.(多選)(2024·黑龍江高二開學考試)如圖所示為電流天平,可用來測量勻強磁場的磁感應強度。天平的右臂下面掛有一個矩形線圈,線圈匝數為N=25匝,水平邊長為L=0.1 m,豎直邊長H=0.3 m,線圈的下部處在勻強磁場中,磁場方向垂直紙面。磁感應強度大小為B,當線圈中通有電流I=1.0 A(方向如圖)時,在天平左、右兩邊加上質量分別為m1、m2的砝碼,使天平平衡。當電流反向(大小不變)時,左邊再加上質量為m=0.5 kg的砝碼,天平重新平衡(天平的左右兩臂等長,g取10 m/s2)。由此可知( )A.磁感應強度的方向垂直紙面向里B.磁感應強度的方向垂直紙面向外C.磁感應強度的大小B=1.0 TD.磁感應強度的大小B=2.0 T答案:BC解析:假設磁場方向垂直紙面向外,開始線圈受到的安培力向上,電流方向相反,則安培力反向,變為豎直向下,相當于右邊多了兩倍的安培力大小,所以需要在左邊加砝碼,符合題意,A錯誤,B正確;根據mg=2NILB,解得B=1.0 T,C正確,D錯誤。5.(多選)如圖甲是磁電式電流表的結構,蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布,如圖乙線圈中a、b兩條導線長均為l,通以圖示方向的電流I,兩條導線所在處的磁感應強度大小均為B。則( )甲 乙A.該磁場是勻強磁場B.線圈平面總與磁場方向垂直C.線圈將順時針轉動D.a、b導線受到的安培力大小總為BIl答案:CD解析:勻強磁場的磁感應強度應大小處處相等,方向處處相同,由圖可知,A錯誤;線圈平面總與磁場方向平行,B錯誤;在圖示的位置,a受向上的安培力,b受向下的安培力,線圈順時針轉動,C正確;由于磁感應強度大小不變,電流大小不變,則安培力大小始終為BIl,D正確。6.如圖所示,三條長度相同的直導線a、b、c垂直于紙面固定放置,相互之間的距離均為L。在三條直導線中均通有大小相等的電流I,其中直導線a、c中的電流方向垂直紙面向里,直導線b中的電流方向垂直紙面向外,則直導線a與直導線b所受安培力的大小之比為( )A.∶1 B.1∶C.1∶1 D.∶答案:B解析:如圖甲所示,直導線b、c中的電流在直導線a所在處產生的磁感應強度大小相等,設為B,夾角為120°,由幾何關系知直導線a所在處的磁感應強度大小為B,直導線a所受安培力的大小為Fa=IdB。如圖乙所示,直導線a、c中的電流在直導線b所在處產生的磁感應強度大小相等,為B,夾角為60°,則根據磁感應強度的合成可知直導線b所在處的磁感應強度的大小為B,直導線b所受安培力大小為Fb=IdB,可知Fa∶Fb=1∶。故選B。7.(2024·湖北孝感高二期末)如圖所示,質量為m、長為L的導體棒電阻為R,初始時靜止于光滑的水平固定平行導軌上,電源電動勢為E,內阻不計。兩導軌間距離為L,電阻不計。其間的勻強磁場的磁感應強度大小為B、方向與軌道平面成θ角斜向右上方,且與導體棒MN垂直,重力加速度為g,開關S閉合后導體棒開始運動,則( )A.導體棒向左運動B.開關閉合瞬間導體棒MN所受安培力為C.開關閉合瞬間導體棒MN的加速度為D.開關閉合瞬間導體棒MN對導軌壓力大小為mg-答案:C解析:開關閉合,由左手定則可知,安培力方向為垂直磁感線向右下方,從而導致導體棒向右運動,故A錯誤;當開關閉合瞬間,根據安培力公式F=ILB,I=可得F=,而安培力的方向與導軌成90°-θ的夾角,再根據力的分解及牛頓第二定律可知,加速度a=,故B錯誤,C正確;由平衡條件可知:開關閉合瞬間導體棒MN對導軌壓力大小為FN=mg+,故D錯誤。8.(2023·云南宣威市高二期末)如圖,兩根傾斜金屬導軌M、N與地面的夾角θ=37°,兩導軌間距為d=0.5 m,金屬棒ab的質量為m=0.1 kg,放在導軌上且與導軌垂直。磁場的磁感應強度大小為B=1 T,方向垂直導軌平面向下,電源的電動勢為E=4 V,R為滑動變阻器,其他電阻不計,調節滑動變阻器,使金屬棒在導軌上靜止。g取10 m/s2。(1)若導軌光滑,則滑動變阻器的阻值為多少?(2)若金屬棒與導軌間的動摩擦因數為μ=0.25,則滑動變阻器的阻值為多少?答案:(1) Ω (2)2.5 Ω≤R≤5 Ω解析:(1)斜面光滑,金屬棒受到安培力與重力沿斜面的分力平衡=mgsin 37°,解得R= Ω。(2)金屬棒剛好不上滑,有mgsin 37°+μmgcos 37°=,解得R=2.5 Ω,金屬棒剛好不下滑,有mgsin 37°=μmgcos 37°+,解得R=5 Ω,所以要保持靜止,應滿足2.5 Ω≤R≤5 Ω。能力提升練9.(多選)(2024·陜西寶雞高二期末)如圖所示,兩根通電長直導線a、b平行放置,a、b中的電流分別為I和2I,此時a受到的磁場力大小為F,當在a、b的正中間再放置一根與a、b平行共面的通電長直導線c后,a受到的磁場力大小變為2F,則此時b受到的磁場力大小為( )A.3F B.4FC.5F D.6F答案:AC解析:同向電流相互吸引,則開始時ab之間的引力為F;若c中通有向上的電流,則c對ab為吸引力,因此時a受到的磁場力大小變為2F,則c對a的引力大小為F,則c對b的引力為2F,則此時b受到的磁場力大小為3F;若c中通有向下的電流,異向電流排斥,則c對ab為排斥力,因此時a受到的磁場力大小變為2F,則c對a的斥力大小為3F,則c對b的斥力為6F,則此時b受到的磁場力大小為5F,故A、C正確。10.(2024·河北承德縣第一中學高二期末)若在未來科學家發現了磁單極子,其周圍存在均勻輻射磁場且磁感應強度大小滿足B=,r為空間某點與磁單極子的距離。如圖所示,質量為m、半徑為R的圓環通有恒定的電流I時恰好能水平靜止在N極磁單極子正上方H處,已知重力加速度大小為g,則( )A.靜止時圓環中沒有電流B.靜止時圓環沿其半徑方向有擴張的趨勢C.若將圓環向上平移一小段距離后由靜止釋放,則圓環下落到初始靜止位置時加速度最大D.靜止時圓環中的電流I=答案:D解析:圓環靜止在N極正上方,則其受力平衡,圓環所受安培力豎直向上,根據左手定則可知,靜止時圓環中電流方向為順時針方向(俯視),故A錯誤;靜止時圓環上的各點受到的安培力的方向斜向上,如圖所示,有沿半徑向里的分力,圓環有收縮的趨勢,故B錯誤;在水平方向,根據圓環的對稱性可知,環上各點所受的安培力在水平方向上的分力的合力為零,在豎直方向上的分力的合力與重力大小相等,設圓環上各點受到的安培力與豎直方向的夾角為θ,則BI·2πRcos θ=mg,根據幾何關系有cos θ=,根據題意可得B=,靜止時圓環中的電流I=,故D正確;圓環豎直方向受到的安培力F=BI·2πRcos θ=,將圓環向上平移一小段距離后安培力將減小,由靜止釋放圓環,開始時重力大于安培力,環將加速下落,向下運動的過程中安培力增大,合力先減小,之后安培力大于重力,合力增大,圓環下落到初始靜止位置時,合外力為零,加速度為零,速度達到最大,故C錯誤。11.(多選)(2024·山東東營高二期末)如圖所示,一種將藥物透過皮膚注入體內的高壓噴射器,噴射器的泵體是一個長方體槽,泵體上部與豎直絕緣細管相連。已知槽高為h;槽的左、右兩側為導電金屬壁,間距為L,金屬壁間電壓為U;上、下、前、后均為絕緣壁,其中前、后壁間距為d,垂直于前壁向后有磁感應強度大小為B的勻強磁場。噴射器正常工作時,藥液受安培力作用被壓到細管中完成注射。已知藥液的電阻率為ρ。下列說法正確的是( )A.槽的右壁應接電源正極B.槽的左壁應接電源正極C.藥液受到的安培力大小為D.藥液受到的安培力大小為答案:BD解析:根據題意可知,藥液受到的安培力向上,根據左手定則可知,電流方向由左向右,槽的左壁應接電源正極,故A錯誤,B正確;藥液的電阻為R=ρ=,藥液受到的安培力大小為F=IBL=BL=,故C錯誤,D正確。12.(多選)(2023·安徽滁州高二階段練習)如圖所示,三條長直導線a、b、c都通以垂直紙面的電流,其中a、b兩根導線中電流方向垂直紙面向外。O點與a、b、c三條導線距離相等,且Oc⊥ab。現在O點垂直紙面放置一小段通電導線,電流方向垂直紙面向里,導線受力方向如圖所示。則可以判斷( )A.O點處的磁感應強度的方向與F相同B.長導線c中的電流方向垂直紙面向外C.長導線a中電流I1小于b中電流I2D.長導線c中電流I3小于b中電流I2答案:BC解析:根據左手定則可知,安培力的方向F與O點處的磁感應強度的方向一定垂直,故A錯誤;由題目圖,結合右手螺旋定則可知,長導線a在O處磁場方向由O指向c,同理,長導線b在O處磁場方向由c指向O,根據左手定則,可知,長導線a對O處的通電導線的安培力由O指向b,而長導線b對O處的通電導線的安培力由O指向a,要保證O處電流所受的安培力F如圖中方向,則I3對O處電流的安培力方向F3必定沿cO方向。由此可判斷長導線c中的電流方向垂直紙面向外,故B正確;根據圖中O點放置的通電導線受力方向F的特點,利用平行四邊形定則可知,長導線a對O處的通電導線的安培力F1小于長導線b對O處的通電導線的安培力F2,即有F2>F1,可知a中的電流I1小于b中電流I2,故C正確;根據上述分析,可知,長導線c中電流I3與b中電流I2大小關系不能夠確定,故D錯誤。13.(2023·江蘇高三階段練習)如圖所示,水平面內的光滑導軌平行放置,左端MM′與電路相連,右端NN′垂直放置導體ab,處在豎直向下的勻強磁場中。已知磁感應強度B=1 T,導軌間距d=0.2 m,導體ab的質量m=0.01 kg,電源電動勢E=24 V,內阻r=1 Ω,R1=4 Ω,R2=5 Ω電容C=1 000 μF。開關S先接1,穩定后再接到2,導體ab水平飛出,電容器還殘留q=0.002 C電荷。求:(1)開關S接1穩定時電容器上的電荷量Q;(2)導體ab飛出時的速度v。答案:(1)0.012 C (2)0.2 m/s解析:(1)根據題意,由閉合回路歐姆定律可得,開關S接1穩定時電路中電路為I==2.4 A則電容器兩端電壓為UC=IR2=12 V開關S接1穩定時電容器上的電荷量Q=CUC=1 000×10-6×12 C=0.012 C。(2)根據題意,設開關S接2時,導體ab中的平均電流為I1,時間為Δt,則由動量定理有BI1d·Δt=mv-0又有I1·Δt=Q-q聯立代入數據解得v=0.2 m/s。21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共29張PPT)第一章 安培力與洛倫茲力1.磁場對通電導線的作用力第2課時 安培力作用下導體的運動問題課內互動探究探究?安培力作用下導體運動方向的判斷要點提煉1.判斷導體在磁場中運動情況的常規思路(1)不管是電流還是磁體,對通電導體的作用都是通過磁場來實現的,因此必須要清楚導體所在位置的磁場分布情況。(2)結合左手定則準確判斷導體所受安培力的方向。(3)由導體的受力情況判定導體的運動方向。2.判斷導體在磁場中運動情況的幾種常用方法電流元法 把整段導線分為多段電流元,先用左手定則判斷每段電流元受安培力的方向,然后判斷整段導線所受安培力的方向,從而確定導線運動方向等效法 環形電流可等效成小磁針,通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環形電流,反過來等效也成立特殊位置法 通過轉動通電導線到某個便于分析的特殊位置,然后判斷其所受安培力的方向,從而確定其運動方向結論法 兩平行直線電流在相互作用過程中,無轉動趨勢,同向電流互相吸引,反向電流互相排斥;兩不平行的直線電流相互作用時,有轉到平行且電流方向相同的趨勢轉換研究對象法 定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題,可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力,然后由牛頓第三定律,確定磁體所受電流磁場的反作用力,從而確定磁體所受合力及運動方向典例剖析1.(多選)(2024·北大附中高二期末)如圖所示,一金屬直棒MN兩端接有細導線,懸掛于線圈正上方,為使MN垂直紙面向外運動,可以將( )A.a、c端接電源正極,b、d端接電源負極B.a、d端接電源正極,b、c端接電源負極C.b、d端接電源正極,a、c端接電源負極D.a、c端用導線連接,b端接電源正極,d端接電源負極答案:BD解析:a、c端接電源正極,b、d端接電源負極,根據安培定則可知,線圈產生的磁場方向向下,再根據左手定則可知MN受到的安培力向里,則MN垂直紙面向里運動,不符合題意要求,故A錯誤;a、d端接電源正極,b、c端接電源負極,根據安培定則可知,線圈產生的磁場方向向上,再根據左手定則可知MN受到的安培力向外,則MN垂直紙面向外運動,符合題意要求,故B正確;b、d端接電源正極,a、c端接電源負極,根據安培定則可知,線圈產生的磁場方向向上,再根據左手定則可知MN受到的安培力向里,則MN垂直紙面向里運動,不符合題意要求,故C錯誤;a、c端用導線連接,b端接電源正極,d端接電源負極,根據安培定則可知,線圈產生的磁場方向向下,再根據左手定則可知MN受到的安培力向外,則MN垂直紙面向外運動,符合題意要求,故D正確。(多選)(2024·河北滄州泊頭市第一中學高二期末)如圖所示,兩根無限長直導線a、b相互垂直,a通過細線懸掛在天花板上且可自由轉動,b通過絕緣支架固定在地面上。現同時給a通以沿導線向右的電流,給b通以沿導線向外的電流。下列說法正確的是( )對點訓練 A.剛通電流時,導線a左半部分垂直紙面向里轉,右半部分垂直紙面向外轉B.剛通電流時,導線a左半部分垂直紙面向外轉,右半部分垂直紙面向里轉C.導線a轉動90°時,細線對a的拉力大于導線的重力D.導線a轉動90°時,細線對a的拉力小于導線的重力答案:AC解析:根據安培定則可知通電電流b在其周圍產生的磁場為逆時針方向,如圖所示,將導線a處的磁場分解為豎直方向和水平方向,根據左手定則可知a導線左半部分受到的安培力垂直紙面向里,右半部分受到的安培力垂直紙面向外,轉過90°時,a、b電流方向相同,彼此安培力為引力,所以繩子拉力大于重力,故A、C正確。如圖所示,A為一個水平旋轉的橡膠盤,帶有大量均勻分布的負電荷,在圓盤正上方水平放置一根通電直導線,電流方向如圖所示。當圓盤高速繞中心軸OO′順時針(從上往下看)轉動時,通電直導線所受安培力的方向是( )對點訓練 A.豎直向上 B.豎直向下C.垂直紙面向里 D.垂直紙面向外答案:C解析:電流的方向與負電荷定向移動的方向相反,因為圓盤帶負電,轉動時,形成逆時針方向(從上往下看)的電流,根據安培定則可知,在圓盤正上方形成的磁場的有效分量方向豎直向上,根據左手定則可得直導線所受安培力的方向垂直紙面向里。故選C。探究?安培力作用下物體的平衡問題要點提煉1.解安培力作用下的平衡與解一般物體平衡方法類似,只是多畫出一個安培力。一般解題步驟為:(1)明確研究對象。(2)先把立體圖改畫成平面圖,并將題中的角度、電流的方向、磁場的方向標注在圖上。(3)正確受力分析,然后根據平衡條件:F合=0列方程求解。2.分析求解安培力時需要注意的問題(1)首先畫出通電導體所在處的磁感線的方向,再根據左手定則判斷安培力方向。(2)安培力大小與導體放置的角度有關,但一般情況下只要求導體與磁場垂直的情況,其中L為導體垂直于磁場方向的長度,為有效長度。典例剖析2.(多選)(2024·山西呂梁高二期末)如圖所示,兩平行光滑導軌相距0.2 m,處于一豎直向下的勻強磁場中,磁感應強度B大小為0.8 T。金屬棒MN的質量為10-2 kg,電阻R=8 Ω,水平放置在傾角為θ=45°的導軌上,并與導軌接觸良好,導軌電阻不計。電源電動勢E為10 V,內阻r=1 Ω,當開關S閉合時,MN處于靜止狀態。(g=10 m/s2)則( )A.金屬棒MN受到的安培力方向水平向右B.金屬棒MN受到的安培力大小為0.1 NC.變阻器R1此時的電阻值為7 ΩD.當變阻器R1滑片向左滑時,金屬棒將沿導軌下滑答案:BC如右圖所示,水平導軌間距為L=0.5 m,導軌電阻忽略不計;導體棒ab的質量m=1 kg,電阻R0=0.9 Ω,與導軌接觸良好;電源電動勢E=10 V,內阻r=0.1 Ω,電阻R=4 Ω;外加勻強磁場的磁感應強度B=5 T,方向垂直于ab,與導軌平面成α=53°角;ab與導軌間動摩擦因數為μ=0.5(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),定滑輪摩擦不計,線對ab的拉力沿水平方向,重力加速度g取10 m/s2,ab處于靜止狀態。已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。求:對點訓練 (1)通過ab的電流大小和方向;(2)ab受到的安培力大小;(3)重物重力G的取值范圍。答案:(1)2 A,方向為由a到b (2)5 N (3)0.5 N≤G≤7.5 N方向為由a到b。(2)ab受到的安培力F=ILB=2×0.5×5 N=5 N。(3)對ab受力分析,如圖所示,最大靜摩擦力:fmax=μ(mg-Fcos 53°)=3.5 N由平衡條件得,當最大靜摩擦力方向向左時:FT1=Fsin 53°+fmax=7.5 N當最大靜摩擦力方向向右時:FT2=Fsin 53°-fmax=0.5 N由于重物受力平衡,即G=FT則重物重力G的取值范圍為0.5 N≤G≤7.5 N。課堂達標檢測1.(2024·浙江高三練習)通有電流的直導線I豎直放置,且I可繞O點向各個方向轉動,電流方向如圖所示,O為I的中心,下列哪種情況將會發生( )A.導線I受磁場力的作用,繞O點逆時針方向轉動B.導線I受磁場力的作用,繞O點上端向外,下端向里轉動C.導線I受磁場力的作用,繞O點上端向里,下端向外轉動D.導線I不受磁場力的作用,故不轉動答案:C解析:磁感線分布如圖所示,用左手定則判斷通電直導線上端受安培力方向向外,下端受安培力方向也向外,上端磁感線疏松,下端磁感線密集,可知上端磁感應強度小,導線受安培力較小,下端磁感應強度較大,導線受安培力較大,所以導線I受磁場力的作用,繞O點下端向外,上端向里轉動。2.(2023·天津靜海一中高二階段練習)如圖所示,水平桌面上放條形磁鐵,磁鐵N極上方吊著導線與磁鐵垂直,導線中通入向紙內的電流,則產生的情況是( )A.彈簧的彈力變小B.彈簧可能被壓縮C.條形磁鐵對桌面壓力變大D.條形磁鐵對桌面的摩擦力向左答案:D解析:以導線為研究對象,導線所在位置的磁場方向斜向右上方,導線中電流方向向里,由左手定則可知,導線所受安培力的方向斜向右下,彈簧拉力變大,A、B錯誤;由牛頓第三定律可得,條形磁鐵受到左上方的作用力,所以條形磁鐵對桌面壓力減小,條形磁鐵對桌面的摩擦力向左,C錯誤,D正確。3.(多選)把輕質的導線圈用絕緣細線掛在磁鐵的N極附近,磁鐵的軸線穿過線圈中心且與線圈在同一平面內,如圖所示。當線圈通以圖示電流時,線圈將( )A.發生轉動同時遠離磁鐵B.發生轉動同時靠近磁鐵C.靜止不動D.從上往下看順時針轉動答案:BD解析:由安培定則可知,線圈向外的一面為S極,因為異名磁極相互吸引,因此從上往下看,線圈沿順時針方向轉動,同時靠近磁鐵,故B、D選項正確。4.(2024·廣東珠海月考)如圖,在傾角為α(α<45°)的光滑斜面上,與底邊平行放置一根長為L、質量為m、通電電流為I的直導體棒。欲使此導體棒靜止在斜面上,可加一平行于紙面的勻強磁場,在磁場方向由豎直向上沿逆時針方向轉至水平向左的過程中,關于磁感應強度B的說法正確的是(重力加速度為g)( )A.此過程中磁感應強度B逐漸增大B.此過程中磁感應強度B逐漸減小答案:C 展開更多...... 收起↑ 資源列表 人教版高中物理選擇性必修第二冊第1章1第2課時安培力作用下導體的運動問題練習含答案(教師用).doc 人教版高中物理選擇性必修第二冊第1章1第2課時安培力作用下導體的運動問題課件.ppt 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫