資源簡(jiǎn)介

1.1 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力 練習(xí)
一、單選題
1．如圖為航母上電磁彈射裝置的原理簡(jiǎn)圖，待彈射的飛機(jī)掛在導(dǎo)體棒上，導(dǎo)體棒放在處于豎直勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩平行導(dǎo)軌上。給導(dǎo)軌通以電流，導(dǎo)體棒和飛機(jī)就沿導(dǎo)軌加速，從而將飛機(jī)向右彈射出去。以下說法中正確的是（　?。?br/>①導(dǎo)體棒中的電流方向是
②導(dǎo)體棒中的電流方向是
③增大導(dǎo)軌中電流可提高飛機(jī)的彈射速度
④改變磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可改變飛機(jī)的彈射速度
A．①②③ B．②③④ C．①③ D．②④
2．如圖所示，把一根柔軟的銅制彈簧懸掛起來，使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸，再將a、b端分別與一直流電源兩極相連；發(fā)現(xiàn)彈簧開始上下振動(dòng)，電路交替通斷。則下列說法正確的是（　?。?br/>A．通入電流時(shí)，彈簧各相鄰線圈之間相互排斥
B．將a、b端的極性對(duì)調(diào)，彈簧將不再上下振動(dòng)
C．換用交流電，也可使彈簧上下振動(dòng)
D．增大電流，彈簧下端離開水銀液面的最大高度一定變小
3．在水平光滑絕緣桌面上，放置一個(gè)半徑為R的超導(dǎo)導(dǎo)線環(huán)，其中通過的電流為I。穿過導(dǎo)線環(huán)垂直桌面向下有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)線環(huán)全部位于磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則導(dǎo)線環(huán)各截面間的張力為（　?。?。
A． B． C．0 D．
4．如圖所示，將半徑為r的銅導(dǎo)線半圓環(huán)AB用兩根不可伸長(zhǎng)的絕緣繩a、b懸掛于天花板上，AB置于垂直紙面向外的大小為B的磁場(chǎng)中，現(xiàn)給導(dǎo)線通以自A向B大小為I的電流，則（　?。?br/>A．通電后兩繩拉力變小
B．通電后兩繩拉力不變
C．安培力為πBIr
D．安培力為2BIr
5．如圖所示，空間中存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出，大小、方向未知）。兩條平行金屬導(dǎo)軌間距l(xiāng)=1m，與水平面成傾角θ=37°固定，在兩導(dǎo)軌上同一高度處各有一絕緣豎直短桿。將質(zhì)量m=0.5kg的金屬棒AB置于短桿處，金屬棒與金屬導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù) =0.5?，F(xiàn)將兩導(dǎo)軌與恒流電源相連接，金屬棒中電流大小為I=3A，重力加速度的大小取10m/s2，sin37°=0.6。要使金屬棒沿導(dǎo)軌向上以a=2m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為（　?。?br/>A． B． C．1T D．2T
6．如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中，正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上放置著三根垂直于坐標(biāo)平面的無限長(zhǎng)直導(dǎo)線P、Q、R，導(dǎo)線中的電流大小相等，P和R中的電流方向向里，Q中的電流方向向外。已知無限長(zhǎng)直導(dǎo)線在某點(diǎn)形成的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離成反比，R在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。下列說法正確的是（　?。?br/>A．P受到的安培力的方向豎直向上 B．R受到的安培力的方向水平向右
C．O點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 D．P、R在Q點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下
7．如圖所示，粗細(xì)均勻的“L”型金屬棒用絕緣細(xì)線和懸吊，靜止在垂直于平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為部分水平，長(zhǎng)為部分豎直，長(zhǎng)為。給金屬棒通入大小為、方向從到的恒定電流，同時(shí)給金屬棒施加一個(gè)外力，使金屬棒仍處于原靜止?fàn)顟B(tài)，則加在金屬棒上外力的最小值為（　?。?br/>A． B． C． D．
二、多選題
8．在人工心臟機(jī)中常采用電磁泵來輸送血液，它是全部密封的，不會(huì)污染血液。它的結(jié)構(gòu)原理如圖所示，電磁泵長(zhǎng)方體輸血腔的長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩磁極提供勻強(qiáng)磁場(chǎng)，上下兩極板接入恒定電壓，血液電阻率不變，下列判斷正確的是（ ）
A．上極板接入的是正極
B．下極板接入的是正極
C．血液受到的安培力隨a的增大而增大
D．血液受到的安培力隨c的增大而增大
9．如圖所示，通有恒定電流的導(dǎo)體棒P通過兩等長(zhǎng)細(xì)線懸掛在豎直墻面上等高的A、B兩點(diǎn)。另一長(zhǎng)導(dǎo)體棒Q固定于AB連線正下方且與AB平行，其到AB的距離與細(xì)線長(zhǎng)相等，導(dǎo)體棒Q與電源（內(nèi)阻為5Ω）、滑動(dòng)變阻器（電阻最大值為15Ω）、開關(guān)構(gòu)成電路，閉合開關(guān)前滑片位于最左端，只考慮電源內(nèi)阻和滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻。已知通電直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與通電導(dǎo)線的電流大小成正比、與到通電導(dǎo)線的距離成反比。開關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒P靜止于圖示位置，細(xì)線與豎直方向夾角θ=60°?，F(xiàn)將滑動(dòng)變阻器的滑片向右緩慢滑至距變阻器左端處時(shí)停止滑動(dòng)，此時(shí)導(dǎo)體棒P靜止于某一位置，下列說法正確的是（　?。?br/>A．導(dǎo)體棒P、Q中的電流方向相同
B．此時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角為90°
C．此過程中，細(xì)線拉力大小不變
D．此過程中，電源的輸出功率先增大后減小
10．如圖所示，在光滑絕緣水平桌面上有矩形導(dǎo)體框，ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，ab、cd邊的電阻均為，其余電阻不計(jì)，整個(gè)導(dǎo)體框與電源和彈簧連接，彈簧與桌面平行，導(dǎo)體框處在垂直于桌面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。已知電源電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為，彈簧的勁度系數(shù)為。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，導(dǎo)體框再次靜止時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)了。下列說法正確的是（　?。?br/>A．磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪弊烂嫦蚶?B．磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪弊烂嫦蛲?br/>C．磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 D．磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
三、實(shí)驗(yàn)題
11．如圖所示是“探究影響通電導(dǎo)線受安培力的因素”的實(shí)驗(yàn)裝置，三塊相同的蹄形磁鐵并列放置，可以認(rèn)為磁極間的磁場(chǎng)是均勻的，實(shí)驗(yàn)時(shí)先保持導(dǎo)體棒通電部分的長(zhǎng)度不變，改變電流的大小；然后保持電流的大小不變，改變導(dǎo)體棒通電部分的長(zhǎng)度，每次實(shí)驗(yàn)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中平衡時(shí)，懸線與豎直方向的夾角記為。

(1)該實(shí)驗(yàn)運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)方法是_________。
A．微元法 B．控制變量法 C．等效替代法 D．理想模型法
(2)下列說法正確的是_________。
A．該實(shí)驗(yàn)探究了電流大小以及磁感應(yīng)強(qiáng)度大小對(duì)安培力的影響
B．該實(shí)驗(yàn)探究了磁感應(yīng)強(qiáng)度大小以及通電導(dǎo)體棒長(zhǎng)度對(duì)安培力的影響
C．如果想增大，可以把磁鐵的N極和S極對(duì)調(diào)
D．如果想減小，可以把接入電路的導(dǎo)體棒從①④兩端換成②③兩端
(3)若電流為I且接通②③時(shí)，導(dǎo)體棒受到的安培力記為F；則當(dāng)電流加倍且接通①④時(shí)，導(dǎo)體棒的安培力為 。
12．如圖所示為“探究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用”的部分實(shí)驗(yàn)裝置，通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直。請(qǐng)根據(jù)下面的實(shí)驗(yàn)操作按要求填空。
(1)如圖所示分別接通“1、4”和“2、3”，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線偏轉(zhuǎn)的角度不同，說明導(dǎo)線受到的力的大小與 有關(guān)。
(2)只上下交換磁極的位置以改變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)線受力的方向 （選填“改變”或“不改變”）。
(3)只改變導(dǎo)線中電流的方向，導(dǎo)線受力的方向 （選填“改變”或“不改變”）。
13．高二的小明同學(xué)在學(xué)習(xí)安培力后，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來測(cè)定U形磁鐵磁極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)主要步驟完成填空：
（1）在彈簧測(cè)力計(jì)下端掛一個(gè)匝數(shù)為n的矩形線框，將線框的下短邊完全置于U形磁鐵的N，S極之間的磁場(chǎng)中，并使線框的短邊水平，磁場(chǎng)方向與矩形線框的平面 （選填“平行”或“垂直”）；
（2）在電路未接通時(shí)，記錄線框靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)；
（3）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表讀數(shù)為I，記錄線框靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F，（且滿足，則線框所受安培力方向?yàn)? （選填“向上”或“向下”）；
（4）用刻度尺測(cè)出矩形線框短邊的長(zhǎng)度L；
（5）利用上述數(shù)據(jù)可得待測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 。（用題目中給出的物理量符號(hào)表示）
14．圖中虛線框內(nèi)存在一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)通過測(cè)量通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的磁場(chǎng)力，來測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。所用部分器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內(nèi)的“U”形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長(zhǎng)，E為直流電源，R為電阻箱，A為電流表，S為開關(guān)。此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線。
(1)完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟中的填空。
①按圖接線。
②保持開關(guān)S斷開，在托盤內(nèi)加入適量細(xì)沙，使D處于平衡狀態(tài)，然后用天平稱出細(xì)沙的質(zhì)量m1。
③閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)R的值使電流大小適當(dāng)，重新往托盤內(nèi)加入適量細(xì)沙，使D ，然后讀出 （請(qǐng)用文字和符合表示），并用天平稱出此時(shí)細(xì)沙的質(zhì)量m2。
④用米尺測(cè)量D的底邊長(zhǎng)度L。
(2)用測(cè)量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可以得出B= 。
(3)判定磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的方法是：若m2 m1（選填“>”“ <”或“=”），磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外；反之，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。
參考答案
題號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B C A D A C A BC BC BD
1．B
【詳解】飛機(jī)受到的安培力向右，所以根據(jù)左手定則可知電流由M指向N，設(shè)導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，導(dǎo)體棒中的電流為I,導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為x，彈射過程中飛機(jī)受的阻力恒為，則飛機(jī)受到的安培力大小為
根據(jù)牛頓第二定律則有
解得飛機(jī)加速度為
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律
聯(lián)立解得飛機(jī)的彈射速度
由此可知，增大導(dǎo)軌中電流可提高飛機(jī)的彈射速度，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可改變飛機(jī)的彈射速度，因此①錯(cuò)誤，②③④正確。
故選B。
2．C
【詳解】A．通入電流時(shí)，彈簧各相鄰線圈中電流的方向相同，根據(jù)同向電流相互吸引可知，彈簧各相鄰線圈之間相互吸引，故A錯(cuò)誤；
B．將a、b端的極性對(duì)調(diào)，彈簧各相鄰線圈中電流的方向仍然相同，它們之間相互吸引，導(dǎo)致彈簧收縮，下端離開水銀液面，電路斷開，電流消失，彈簧伸長(zhǎng)，電路導(dǎo)通，重復(fù)上述過程，水銀彈簧仍然上下振動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C．結(jié)合上面選項(xiàng)分析可知，彈簧的上下振動(dòng)與電流的方向無關(guān)，用頻率合適的交流電，也可使彈簧上下振動(dòng)，故C正確；
D．增大電流，彈簧各相鄰線圈之間相互吸引力增大，下端離開水銀液面的最大高度一定變大，故D錯(cuò)誤。
故選C。
3．A
【詳解】把導(dǎo)線環(huán)分成兩半，取其中的一半作為研究對(duì)象，兩端截面所受張力均為T，整個(gè)半環(huán)受到的安培力F，受力分析如圖
根據(jù)安培力的計(jì)算公式可得
所以
故選A。
4．D
【詳解】AB．通電流之前，銅導(dǎo)線半圓環(huán)處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件有2FT=mg；通電流之后，半圓環(huán)受到安培力，由左手定則可判斷半圓環(huán)受到的安培力方向豎直向下，根據(jù)平衡條件有2FT′=mg＋F安，可知通電后兩繩的拉力變大，故AB錯(cuò)誤；
CD．半圓環(huán)的有效長(zhǎng)度為2r，由安培力公式可知F安=2BIr，故C錯(cuò)誤，D正確。
故選D。
5．A
【詳解】對(duì)金屬棒受力分析，如圖所示
根據(jù)牛頓第二定律可得，，
聯(lián)立可得
由此可知
所以
故選A。
6．C
【詳解】ABD．三根導(dǎo)線中的電流大小相等，根據(jù)安培定則可得，在P、R、Q、O四點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向如圖所示
根據(jù)左手定則可得，P、R導(dǎo)線所受安培力方向如圖所示，故ABD錯(cuò)誤；
C．已知R在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，無限長(zhǎng)直導(dǎo)線在某點(diǎn)形成的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離成反比，P、Q在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為，由
得
則O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，故C正確。
故選C。
7．A
【詳解】要使金屬棒處于原靜止?fàn)顟B(tài)，需要施加的最小外力等于安培力的水平分力，即
故選A。
8．BC
【詳解】AB．由圖可知血液受到向里的安培力，根據(jù)左手定則，電流方向由下到上，所以下極板接入的是正極，故A錯(cuò)誤，B正確；
CD．設(shè)上下兩極板接入的恒定電壓為，血液的電阻率為，根據(jù)電阻定律可知血液的電阻為
電流為
血液受到的安培力大小為
可知血液受到的安培力隨a的增大而增大，與c無關(guān)，故C正確，D錯(cuò)誤。
故選BC。
9．BC
【詳解】A．由題意可知，兩棒互相排斥，則電流方向相反，故A錯(cuò)誤；
B．對(duì)導(dǎo)體棒受力分析，如圖
該力的矢量三角形與三角形AQP相似，由相似三角形的性質(zhì)可知
可知繩子拉力為定值，故C正確；
B．根據(jù)題意有
根據(jù)閉合電路歐姆定律有
可得
將滑動(dòng)變阻器的滑片向右緩慢滑至距變阻器左端處時(shí)停止滑動(dòng)，即滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值由減小到，則電路中的總電阻由減小到，電阻減小到原來的，故兩棒的間距將變?yōu)樵瓉淼谋叮蓭缀侮P(guān)系可知，此時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為90°，故B正確；
D．當(dāng)外電路的總電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率最大，此過程中，外電路的電阻一直大于等于電源內(nèi)阻，所以電源的輸出功率一直增大，故D錯(cuò)誤。
故選BC。
10．BD
【詳解】AB．當(dāng)開關(guān)S閉合后，彈簧伸長(zhǎng)，則安培力沿圖示中豎直向下的方向，結(jié)合左手定則，可知磁場(chǎng)垂直桌面向外，故A錯(cuò)誤，B正確；
CD．由題意可知，導(dǎo)體框合力為零，則
又
可得，故C錯(cuò)誤，D正確。
故選BD。
11．(1)B
(2)D
(3)6F
【詳解】（1）實(shí)驗(yàn)運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法。
故選B。
（2）AB．該實(shí)驗(yàn)探究了導(dǎo)體棒的通電長(zhǎng)度和電流大小對(duì)安培力的影響，A錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)安培力大小公式
及導(dǎo)體棒平衡時(shí)有
即
可知把磁鐵的N極和S極對(duì)調(diào)，不改變B的大小，故夾角不變，C錯(cuò)誤；
D．把接入電路的導(dǎo)體棒從①④兩端換成②③兩端，則L減小，故安培力減小，夾角減小，D正確。
故選D。
（3）若把電流為I且接通②③時(shí)，導(dǎo)體棒受到的安培力記為F，則，當(dāng)電流加倍且接通①④時(shí)，導(dǎo)體棒的安培力為
12．(1)導(dǎo)線長(zhǎng)度
(2)改變
(3)改變
【詳解】（1）分別接通“1、4”和“2、3”，則磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度不同，實(shí)驗(yàn)中觀察到導(dǎo)線偏轉(zhuǎn)的角度不同，說明導(dǎo)線受到的力的大小與導(dǎo)線長(zhǎng)度有關(guān)。
（2）只上下交換磁極的位置以改變磁場(chǎng)方向，根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)線受力的方向改變。
（3）只改變導(dǎo)線中電流的方向，根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)線受力的方向改變。
13． 垂直 向下
【詳解】（1）[1]應(yīng)使矩形線圈所在的平面與N、S極的連線垂直，使線圈受到的安培力沿豎直方向，這樣能使彈簧測(cè)力計(jì)保持豎直，方便測(cè)出彈簧的拉力；
（3）[2]沒通電時(shí)，對(duì)線框受力分析，線框所受重力等于彈簧測(cè)力計(jì)拉力，即
通電后，對(duì)線框受力分析，線框受重力、安培力、彈簧的拉力，三力平衡，同時(shí)根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變大可知安培力方向向下；
（5）[3]通電后滿足
解得
由安培力公式可得
解得
14．(1) 重新處于平衡狀態(tài) 電流表示數(shù)I
(2)
(3)>
【詳解】（1）[1][2]本題考查了磁場(chǎng)力作用下物體的平衡，利用平衡條件求解磁感應(yīng)強(qiáng)度，故應(yīng)使D重新處于平衡狀態(tài)；兩次細(xì)沙的重力之差與D的底邊所受磁場(chǎng)力大小相等，磁場(chǎng)力與電流大小有關(guān)，故還需讀出電流表的示數(shù)I。
（2）兩次細(xì)沙的重力之差與D的底邊所受磁場(chǎng)力相等，即
解得磁感應(yīng)強(qiáng)度為
（3）若，則安培力的方向向下，根據(jù)左手定則可得，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，反之，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。

展開更多......

收起↑