2019-2020年高中物理 5.4探究安培力自我小測 滬科版選修3-11下列說法中正確的是()A磁場中某一點的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以這樣測定：把一小段通電導(dǎo)線放在該點時受到的磁場力F與該導(dǎo)線的長度L、通過的電流I乘積的比值即BB通電導(dǎo)線在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C磁感應(yīng)強(qiáng)度B只是定義式，它的大小取決于場源以及磁場中的位置，與F、I、L以及通電導(dǎo)線在磁場中的方向無關(guān)D通電導(dǎo)線所受磁場力的方向就是磁場的方向2如圖所示的天平可用來測定磁感應(yīng)強(qiáng)度。天平的右臂下面掛有一個矩形線圈。寬度為l，共N匝，線圈下端懸在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面。當(dāng)線圈中通有電流I，方向如圖時，在天平左右兩邊加上質(zhì)量各為m1、m2的砝碼，天平平衡，當(dāng)電流反向(大小不變)時，右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后，天平重新平衡，由此可知()A磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，大小為(m1m2)g/NIlB磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，大小為mg/2NIlC磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，大小為(m1m2)g/NIlD磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，大小為mg/2NIl3如圖所示，兩個完全相同的線圈套在一水平光滑絕緣圓柱上，但能自由移動，若兩線圈內(nèi)通以大小不等的同向電流，則它們的運(yùn)動情況是()A都繞圓柱轉(zhuǎn)動B以不等的加速度相向運(yùn)動C以相等的加速度相向運(yùn)動D以相等的加速度相背運(yùn)動4在一根長為0.2 m的直導(dǎo)線中通入2 A的電流，將導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，則導(dǎo)線受到的安培力的大小可能是()A0.4 N B0.2 N C0.1 N D05如圖所示，一金屬直桿MN兩端接有導(dǎo)線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi)，為使MN垂直于紙面向外運(yùn)動，可以()A將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負(fù)極B將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負(fù)極C將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負(fù)極D將a、c端接在交流電源的一端，b、d端接在交流電源的另一端6如圖所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在磁鐵右上方固定一根與磁鐵垂直的長直導(dǎo)線。當(dāng)導(dǎo)線中通以由外向內(nèi)的電流時磁鐵仍然保持靜止，則()A磁鐵受到向左的摩擦力，磁鐵對桌面的壓力減小B磁鐵受到向右的摩擦力，且對桌面的壓力減小C磁鐵受到向左的摩擦力，且對桌面的壓力增大D磁鐵不受摩擦力，對桌面的壓力不變7在等邊三角形的三個頂點a、b、c處，各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖所示。過c點的導(dǎo)線所受安培力的方向()A與ab邊平行，豎直向上 B與ab邊平行，豎直向下C與ab邊垂直，指向左邊 D與ab邊垂直，指向右邊8如圖所示，用兩根相同的細(xì)繩水平懸掛一段均勻載流直導(dǎo)線MN，電流I方向從M到N，繩子的拉力均為F。為使F0，可能達(dá)到要求的方法是()A加水平向右的磁場B加水平向左的磁場C加垂直紙面向里的磁場D加垂直紙面向外的磁場9磁場對放入其中的長為l、電流為I、方向與磁場垂直的通電導(dǎo)線有力的作用，可以用磁感應(yīng)強(qiáng)度B描述磁場力F的性質(zhì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B_。在物理學(xué)中，用類似方法描述物質(zhì)基本性質(zhì)的物理量還有_等。10如圖所示， MN、PQ為水平放置的金屬導(dǎo)軌。直導(dǎo)線ab與導(dǎo)軌垂直放置，導(dǎo)軌間距L10 cm，其電阻為0.4 ，導(dǎo)軌所在區(qū)域處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T。電池電動勢E1.5 V，內(nèi)電阻r0.18 ，電阻R1.6 ，開關(guān)S接通后直導(dǎo)線ab仍靜止不動。求直導(dǎo)線ab所受的摩擦力的大小和方向。11如圖所示，水平桌面上放置的U形金屬導(dǎo)軌，串接有電源。現(xiàn)將兩根質(zhì)量相等的裸導(dǎo)線L1和L2放在導(dǎo)軌上，方向與導(dǎo)軌垂直，導(dǎo)軌所在的平面有一個方向向上的勻強(qiáng)磁場。當(dāng)合上開關(guān)后，兩根導(dǎo)線便向右運(yùn)動，并先后脫離導(dǎo)軌右端掉到水平地面上，測得它們落地位置與導(dǎo)軌右端的水平距離分別為s1和s2，求合上開關(guān)后：(1)安培力對導(dǎo)線L1和L2所做的功之比W1W2為多少？(2)通過導(dǎo)線L1和L2的電荷量之比q1q2為多少？12下圖是導(dǎo)軌式電磁炮實驗裝置示意圖。兩根平行長直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊(即實驗用彈丸)。滑塊可沿導(dǎo)軌無摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。電源提供的強(qiáng)大電流從一根導(dǎo)軌流入，經(jīng)過滑塊，再從另一導(dǎo)軌流回電源。滑塊被導(dǎo)軌中的電流形成的磁場推動而發(fā)射。在發(fā)射過程中，該磁場在滑塊所在位置始終可以簡化為勻強(qiáng)磁場，方向垂直于紙面，其強(qiáng)度與電流的關(guān)系為BkI，比例常量k2.5106 T/A。已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距l(xiāng)1.5 cm，滑塊的質(zhì)量m30 g，滑塊沿導(dǎo)軌滑行5 m后獲得的發(fā)射速度v3.0 km/s(此過程視為勻加速運(yùn)動)。(1)求發(fā)射過程中電源提供的電流強(qiáng)度；(2)若電源輸出的能量有4%轉(zhuǎn)換為滑塊的動能，則發(fā)射過程中電源的輸出功率和輸出電壓各是多大；(3)若此滑塊射出后隨即以速度v沿水平方向擊中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度為s。設(shè)砂箱質(zhì)量為M，滑塊質(zhì)量為m，不計砂箱與水平面之間的摩擦，求滑塊對砂箱平均沖擊力的表達(dá)式。參考答案1答案：C2解析：由于當(dāng)電流反向時，右邊需再加砝碼，可判定電流反向后，安培力方向向上，因此題圖示電流方向時安培力方向向下，此時：m1gm2gmgNBIl，m為線框的質(zhì)量，電流反向后：m1g(m2m)gmgNBIl。由以上兩式可得：mg2NBIl，即B，再由左手定則可判定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向為垂直紙面向里。答案：B3解析：同向環(huán)形電流間相互吸引，雖兩電流大小不等，但據(jù)牛頓第三定律知兩線圈間的相互作用力必大小相等。答案：C4解析：因為最大的安培力FmBIL0.2 N，最小的安培力F20，故0FA0.2 N。答案：BCD5解析：將a接正極b接負(fù)極，電流方向為MN，c接正極d接負(fù)極，由右手螺旋定則可知，線圈上端為N極。由左手定則判定MN向外運(yùn)動，A正確。b接正極a接負(fù)極時電流方向為NM，d接正極c接負(fù)極，由右手螺旋定則可知線圈下端為N極，由左手定則可判定MN向外運(yùn)動，B正確。a接正極電流方向為MN，d接正極可知線圈下端為N極，由左手定則可判定MN向里運(yùn)動，C錯誤。D也是正確的。答案：ABD6解析：此題若從電流產(chǎn)生的磁場入手分析，通電直導(dǎo)線的磁場可以用安培定則判斷，但處于磁場中的不是小磁針而是大條形磁鐵，其受力如何很難判定，可能會誤認(rèn)為D選項正確。若將思維方式變換一下，先判定條形磁鐵在通電導(dǎo)線處的磁場方向；再用左手定則判斷通電導(dǎo)線在條形磁鐵的磁場中受到的安培力，如題圖所示為斜向左下方；然后根據(jù)牛頓第三定律，磁鐵受到通電導(dǎo)線的作用力應(yīng)斜向右上方。因磁鐵受力平衡，所以支持力減小，即對桌面的壓力減小，同時受到向左的摩擦力。故A選項正確。答案：A7解析：根據(jù)右手定則判斷出c處合磁場方向與ab連線平行，方向向下。由左手定則可知安培力方向向左。故A、B、D錯，C正確。答案：C8解析：不加磁場時，拉力與重力平衡，加上磁場后，拉力為零，說明磁場力與重力平衡，磁場力方向豎直向上，由左手定則知，所加磁場方向垂直紙面向里，C正確。答案：C9答案：電場強(qiáng)度10解析：導(dǎo)線處于平衡狀態(tài)，受力分析如圖所示。當(dāng)開關(guān)閉合時，電阻R與導(dǎo)線ab并聯(lián)：R并 0.32 。ab兩端的電壓為：UIR并R并0.32 V0.96 V。通過ab的電流為Iab A2.4 A。導(dǎo)線ab所受的安培力F為：FBIabL0.22.40.1 N0.048 N。由平衡條件可得：F摩F0.048 N。所以導(dǎo)線所受的摩擦力大小為0.048 N，方向水平向左。答案：0.048 N，水平向左。11解析：(1)閉合開關(guān)后，兩導(dǎo)線在安培力的作用下離開導(dǎo)軌，然后做平拋運(yùn)動。安培力對導(dǎo)線所做的功，等于導(dǎo)線做平拋運(yùn)動的初動能。由于兩導(dǎo)線做平拋運(yùn)動的飛行時間相同，所以，平拋運(yùn)動的初速度與其水平射程成正比，故：W1W2mvmvvvss。(2)設(shè)安培力作用的時間為t，則由動量定理有：BILtmv，而Itq，代入得：BLqmv，所以q1q2v1v2s1s2。答案：(1)ss(2)s1s212解析：(1)由勻加速運(yùn)動公式有a9105 m/s2，由安培力公式和牛頓第二定律，有FIBlkI2l，kI2lma，因此I8.5105 A。(2)滑塊獲得的動能是電源輸出能量的4%，即Pt4%mv2，發(fā)射過程中電源供電時間t102 s。所需電源輸出功率為P1.0109 W。由功率PIU，解得輸出電壓U1.2103 V。(3)分別對砂箱和滑塊用動能定理，有sMMv2，smmv2mv2.由牛頓定律和相對運(yùn)動smsMs，動量守恒mv(mM)v，聯(lián)立求得smv2.故平均沖擊力。答案：(1)8.5105 A(2)1.0109 W，1.2103 V(3)