第一章分層作業(yè)1　安培力A級(jí) 必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.一根容易形變的彈性導(dǎo)線,兩端固定。導(dǎo)線中通有電流,方向如圖中箭頭所示。當(dāng)沒有磁場(chǎng)時(shí),導(dǎo)線呈直線狀態(tài);當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),下列描述導(dǎo)線狀態(tài)的四幅圖正確的是(　　)2.關(guān)于通電導(dǎo)線所受安培力F的方向、磁場(chǎng)B的方向和電流I的方向之間的關(guān)系,下列說法正確的是(　　)A.F、B、I三者必須保持相互垂直B.F必須垂直B、I,但B、I可以不相互垂直C.B必須垂直F、I,但F、I可以不相互垂直D.I必須垂直F、B,但F、B可以不相互垂直3.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4.(2022浙江卷)利用如圖所示裝置探究勻強(qiáng)磁場(chǎng)中影響通電導(dǎo)線受力的因素,導(dǎo)線垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向放置。先保持導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度L不變,改變電流I的大小,然后保持電流I不變,改變導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度L,得到導(dǎo)線受到的力F分別與I和L的關(guān)系圖像,則下列圖像正確的是(　　)5.(多選)如圖所示,有兩根用超導(dǎo)材料制成的長(zhǎng)直平行細(xì)導(dǎo)線a、b,分別通以80 A和100 A流向相同的電流,兩導(dǎo)線構(gòu)成的平面內(nèi)有一點(diǎn)P,到兩導(dǎo)線的距離相等。下列說法正確的是(　　)A.兩導(dǎo)線受到的安培力的關(guān)系為Fb=1.25FaB.導(dǎo)線所受的安培力可以用F=ILB計(jì)算C.移走導(dǎo)線b前后,P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向改變D.在離兩導(dǎo)線所在的平面有一定距離的有限空間內(nèi),不存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置6.(多選)如圖所示,長(zhǎng)度L=10 cm的一段直導(dǎo)線ab,與磁場(chǎng)方向垂直放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=3×10-2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。若在導(dǎo)線中通以I=10 A的電流,方向從b流向a,導(dǎo)線繞固定點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng),已知lOa=3lOb,由圖中位置在紙面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),則(　　)A.圖示位置時(shí),安培力大小為3×10-2 NB.由圖示位置順時(shí)針轉(zhuǎn)過60°時(shí),安培力大小為1.5×10-2 NC.由圖示位置順時(shí)針轉(zhuǎn)過90°時(shí),安培力大小為0D.由圖示位置向紙面外轉(zhuǎn)過90°時(shí),安培力大小為07.(2023福建南平高二期末)用兩根等長(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸吊一水平通電直導(dǎo)線MN,電流方向如圖所示,已知導(dǎo)線的質(zhì)量m=1 kg,長(zhǎng)L=0.5 m,電流I=2 A,當(dāng)在導(dǎo)線所在的空間中加一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T時(shí),導(dǎo)線處于靜止?fàn)顟B(tài)。重力加速度g取10 m/s2。(1)求單根細(xì)線上拉力F的大小。(2)若將磁場(chǎng)改為垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B'的勻強(qiáng)磁場(chǎng),導(dǎo)線仍處于靜止?fàn)顟B(tài),且單根細(xì)線上的拉力大小變?yōu)樵瓉淼?倍,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B'。       B級(jí) 關(guān)鍵能力提升練8.(2023河南高二期末)如圖所示,兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線a、b相互平行放在絕緣水平面上,金屬圓環(huán)固定在兩直導(dǎo)線間的水平面上,圓環(huán)的圓心O在兩直導(dǎo)線間的中線上,圓環(huán)和兩直導(dǎo)線中均通有恒定電流,方向如圖所示,a、b中電流大小相等,兩導(dǎo)線處于靜止?fàn)顟B(tài)。若導(dǎo)線a受到桌面的摩擦力大小為f1,導(dǎo)線b受到桌面的摩擦力大小為f2,則下列判斷正確的是(　　)A.f1的方向水平向左,f2的方向水平向右B.f1的方向水平向右,f2的方向水平向左C.f1大于f2D.f1和f2大小相等9.(2023上海浦東高二期末)如圖所示,用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)導(dǎo)線框,導(dǎo)線框是由兩同心半圓弧導(dǎo)線和在同一條水平直線上的直導(dǎo)線 EF、GH 連接而成的閉合回路,導(dǎo)線框中通有圖示方向的電流,處于靜止?fàn)顟B(tài)。在半圓弧導(dǎo)線的圓心處沿垂直于導(dǎo)線框平面的方向放置一根長(zhǎng)直導(dǎo)線O。當(dāng)O中通以垂直紙面方向向里的電流時(shí)(　　)A.導(dǎo)線框保持靜止?fàn)顟B(tài)B.若沿著電流方向看,長(zhǎng)直導(dǎo)線O產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向C.半圓弧導(dǎo)線ECH受到的安培力大于半圓弧導(dǎo)線FDG受到的安培力D.從上往下看,導(dǎo)線框?qū)㈨槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)10.(2023山西忻州高二期末)如圖所示,兩根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線a、b平行放置,a、b中的電流分別為I和2I,此時(shí)a受到的安培力大小為F,當(dāng)在a、b的正中間再放置一根與a、b平行共面的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線c后,a受到的安培力大小變?yōu)?F,則此時(shí)b受到的安培力大小可能為(　　)A.F B.3FC.4F D.6F11.(多選)(2023重慶南坪中學(xué)高二期末)常導(dǎo)磁吸式磁懸浮列車是利用裝在車輛兩側(cè)轉(zhuǎn)向架上的常導(dǎo)電磁線圈和鋪設(shè)在線路導(dǎo)軌上的磁鐵,在兩者的相互作用下產(chǎn)生的吸引力使車輛浮起,軌道磁鐵受列車速度影響,速度大磁性強(qiáng),軌道磁鐵外部磁感應(yīng)強(qiáng)度隨距離增大而減小。列車運(yùn)行時(shí),通過精確控制車身線圈中的電流I磁,形成穩(wěn)定的吸引力,使車體與軌道之間始終保持10 mm的懸浮氣隙,如圖所示。下列說法正確的是????????????? (　　)A.車身懸浮時(shí)受到的豎直方向的安培力大小等于重力大小B.當(dāng)懸浮間隙小于10 mm時(shí),應(yīng)增大電流I磁C.列車滿載時(shí)懸浮較空載時(shí)所需的電流I磁小D.列車高速時(shí)更難懸浮12.如圖所示,兩平行導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37°,導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E=3 V、內(nèi)阻r=0.5 Ω的直流電源,兩導(dǎo)軌間的距離L=0.4 m,在導(dǎo)軌所在空間內(nèi)分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m=0.08 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒始終與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒的電阻R=1.0 Ω,導(dǎo)體棒恰好剛要滑動(dòng),金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì),g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:(1)導(dǎo)體棒受到的安培力;(2)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。   
參考答案第一章　磁場(chǎng)對(duì)電流的作用分層作業(yè)1　安培力1.D　解析 根據(jù)左手定則可判斷出A選項(xiàng)中導(dǎo)線所受安培力為零,B選項(xiàng)中導(dǎo)線所受安培力垂直紙面向里,C、D選項(xiàng)中導(dǎo)線所受安培力向右,由導(dǎo)線受力以后的彎曲方向與受力方向的關(guān)系可知,D正確。2.B　解析 安培力F總是與磁場(chǎng)B和電流I所決定的平面垂直,但磁場(chǎng)B與電流I(導(dǎo)線)可以垂直,也可以不垂直,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。3.A　解析 赤道上空的地磁場(chǎng)方向是由南向北的,電流方向由西向東,畫出此處磁場(chǎng)和電流的方向圖如圖所示,由左手定則可判斷出導(dǎo)線受到的安培力的方向是豎直向上的,選項(xiàng)A正確。4.B　解析 根據(jù)F=BIL可知先保持導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度L不變,改變電流I的大小,則F-I圖像是過原點(diǎn)的直線。同理保持電流I不變,改變通電部分的長(zhǎng)度L,則F-L圖像是過原點(diǎn)的直線。故選B。5.BCD　解析 兩導(dǎo)線受到的安培力是相互作用力,大小相等,故A錯(cuò)誤;導(dǎo)線所受的安培力可以用F=ILB計(jì)算,因?yàn)榇艌?chǎng)與導(dǎo)線垂直,故B正確;移走導(dǎo)線b前,導(dǎo)線b的電流較大,則P點(diǎn)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線b產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同(向里),移走導(dǎo)線b后,P點(diǎn)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線a產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同(向外),故C正確;在離兩導(dǎo)線所在的平面有一定距離的有限空間內(nèi),兩導(dǎo)線在任意點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)均不在同一條直線上,故不存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置,故D正確。6.ABC　解析 圖示位置時(shí),F安=BIL=3×10-2N,A正確;由圖示位置順時(shí)針轉(zhuǎn)過60°時(shí),F安=BILsin30°=1.5×10-2N,B正確;由圖示位置順時(shí)針轉(zhuǎn)過90°時(shí),B∥I,F安=0,C正確;由圖示位置向紙面外轉(zhuǎn)過90°時(shí),B⊥I,F安=BIL=3×10-2N,D錯(cuò)誤。7.答案 (1)4 N　(2)6 T解析 (1)根據(jù)左手定則可知,通電直導(dǎo)線所受安培力豎直向上,根據(jù)平衡條件可得2F+BIL=mg代入數(shù)據(jù)解得F=4N。(2)若將磁場(chǎng)改為垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B'的勻強(qiáng)磁場(chǎng),由左手定則可知通電直導(dǎo)線所受安培力豎直向下,根據(jù)平衡條件可得mg+B'IL=2F'由題意可知F'=8N代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得B'=6T。8.C　解析 根據(jù)右手螺旋定則可知,圓環(huán)在導(dǎo)線a處產(chǎn)生垂直紙面向外的磁場(chǎng),導(dǎo)線b在導(dǎo)線a處也產(chǎn)生垂直紙面向外的磁場(chǎng),對(duì)導(dǎo)線a,根據(jù)左手定則可知,其受到的安培力水平向右,所以摩擦力應(yīng)水平向左,根據(jù)平衡條件有f1=(B環(huán)+Bb)IL;同理,圓環(huán)在導(dǎo)線b處產(chǎn)生垂直紙面向外的磁場(chǎng),導(dǎo)線a在導(dǎo)線b處產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場(chǎng),其合磁場(chǎng)的方向可能垂直紙面向外,也可能垂直紙面向里,對(duì)導(dǎo)線b,其受到的安培力可能水平向左,也可能水平向右,所以摩擦力可能水平向右,也可能水平向左,根據(jù)平衡條件有f2=|B環(huán)'-Ba|IL,則f1>f2,故選C。9.D　解析 當(dāng)直導(dǎo)線O中通以垂直紙面方向向里的電流時(shí),由安培定則可判斷出長(zhǎng)直導(dǎo)線O產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向沿著電流方向看為順時(shí)針方向,故B錯(cuò)誤;磁感線是以O為圓心的同心圓,半圓弧導(dǎo)線與磁感線平行不受安培力,故C錯(cuò)誤;由左手定則可判斷出直導(dǎo)線EF所受的安培力方向垂直紙面向里,直導(dǎo)線GH所受的安培力方向垂直紙面向外,從上往下看,導(dǎo)線框?qū)㈨槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),故A錯(cuò)誤,D正確。10.B　解析 沒有放c之前,a、b之間的作用力大小為F,由于兩導(dǎo)線的電流方向相同,所以兩導(dǎo)線間為引力。放c之后,a受到的合安培力為2F,則c對(duì)a的作用力可能向右,大小為F;也可能向左,大小為3F。由于b的電流是a的2倍,所以c對(duì)b的作用力可能向左,大小為2F;也可能向右,大小為6F,所以b受到的合安培力向左、大小為3F或者向右、大小為5F。故選B。11.AB　解析 根據(jù)平衡條件可知車身懸浮時(shí)受到的安培力大小等于重力大小,A正確;當(dāng)懸浮間隙小于10mm時(shí),應(yīng)增大電流I磁,從而增大向上的安培力,保持10mm的懸浮間隙,B正確;列車滿載時(shí)會(huì)使車重增加,要增大安培力穩(wěn)定懸浮,根據(jù)F=BIL可知應(yīng)增大電流,列車滿載時(shí)I磁較大,C錯(cuò)誤;軌道磁鐵受列車速度影響,速度大,磁性強(qiáng),根據(jù)F=BIL,列車高速時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度更大,安培力增大,更容易懸浮,D錯(cuò)誤。12.答案 (1)0.4 N,沿兩導(dǎo)軌所在平面向上　(2)0.125解析 (1)根據(jù)閉合電路歐姆定律得I=A=2A導(dǎo)體棒受到的安培力為F安=BIL=0.4N由左手定則可知,安培力沿兩導(dǎo)軌所在平面向上。(2)對(duì)導(dǎo)體棒受力分析,將重力正交分解,沿導(dǎo)軌方向有F1=mgsin37°=0.48NF1>F安根據(jù)平衡條件可知,摩擦力沿斜面向上,所以有mgsin37°=F安+μmgcos37°解得μ=0.125。 

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1 安培力

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