新教材2023年秋高中物理課時分層作業(yè)1磁吃通電導(dǎo)線的作用力新人教版選擇性必修第二冊

課時分層作業(yè)(一)磁場對通電導(dǎo)線的作用力題組一安培力的方向1．把一小段通電直導(dǎo)線放入磁場中，導(dǎo)線受到安培力的作用。關(guān)于安培力的方向，下列說法正確的是()A．安培力的方向一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同B．安培力的方向一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直，但不一定跟電流方向垂直C．安培力的方向一定跟電流方向垂直，但不一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直D．安培力的方向一定跟電流方向垂直，也一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直2．如圖所示，平放的鋁鍋鍋邊上焊一接線柱a，鍋中央底部焊另一接線柱b，豎直向下的強(qiáng)磁場穿過鋁鍋。在鍋中倒入一定量的水銀，若a、b經(jīng)導(dǎo)線接直流電源，水銀將會旋轉(zhuǎn)起來。下列判斷正確的是()A．若a接正極、b接負(fù)極，水銀將順時針旋轉(zhuǎn)B．若a接正極、b接負(fù)極，水銀將逆時針旋轉(zhuǎn)C．若僅將磁場反向，水銀的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒉粫淖僁．若把鍋中的水銀換成鹽水則不會旋轉(zhuǎn)3．如圖所示，長直導(dǎo)線與矩形線框同處于光滑水平面上，長直導(dǎo)線固定，線框可以在桌面上自由滑動，當(dāng)通以圖中所示電流時，矩形線框的運動情況是()A．靠近通電直導(dǎo)線B．遠(yuǎn)離通電直導(dǎo)線C．保持靜止不動D．順時針轉(zhuǎn)動題組二安培力的大小4．如圖所示，長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等，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I的電流時，關(guān)于V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小和方向，描述正確是()A．安培力大小為2BIlB．安培力大小為零C．安培力方向沿順時針方向D．安培力方向豎直向上5．(2022·江蘇連云港高二期末)如圖甲所示的揚(yáng)聲器中有一線圈，當(dāng)音頻電流信號通過線圈時，紙盆振動發(fā)出聲音。線圈所在位置的磁場呈輻射狀且方向如圖乙所示，已知線圈半徑為r，所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則通過電流為I時，單匝線圈受到的安培力大小為()A．Bir B．0C．2BIr D．2πBIr6．如圖所示，一根有質(zhì)量的金屬棒MN，兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸于a、b兩點，棒的中部處于方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，棒中通有電流，方向從M流向N，此時懸線上有拉力，為了使拉力等于零，可以()A．適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B．使磁場反向C．適當(dāng)增大電流D．使電流反向7．兩根輕質(zhì)絲線懸掛一根水平金屬棒ab，金屬棒處于垂直紙面的勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)金屬棒中通有方向由a到b的電流時，每根絲線受到的拉力大小均為0.1N。當(dāng)電流大小不變，方向由b到a時，每根絲線受到的拉力大小均為0.05N，問：(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向；(2)導(dǎo)線受到的安培力大?。?3)又經(jīng)測量，導(dǎo)線長度為20cm，電流大小為2A，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。題組三磁電式電流表8．如圖甲所示為某磁電式電流表的原理圖，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，如圖乙所示，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等，都為B，一邊長為l的正方形線圈處在磁場中，方向如圖乙，當(dāng)通有大小為I的電流時，下列說法正確的是()A．由于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相同，則該磁場為勻強(qiáng)磁場B．穿過正方形線圈的磁通量大小為Bl2C．正方形線圈的左邊導(dǎo)線受到大小為BIl、方向向上的安培力D．正方形線圈的右邊導(dǎo)線受到大小為BIl、方向向上的安培力9．(2022·重慶一中高二期中)一個條形磁鐵放在桌面上，磁鐵左上方固定一個垂直紙面方向的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中有電流流過時，磁鐵對桌面的壓力減小但仍保持靜止，則下列說法正確的是()A．電流方向指向紙面內(nèi)側(cè)，磁鐵受到向左的摩擦力B．電流方向指向紙面內(nèi)側(cè)，磁鐵受到向右的摩擦力C．電流方向指向紙面外側(cè)，磁鐵受到向左的摩擦力D．電流方向指向紙面外側(cè)，磁鐵受到向右的摩擦力10．(2022·湖北襄陽三中高二階段練習(xí))如圖所示，長為l的粗細(xì)均勻的直金屬棒AB沿中點C彎折，將金屬棒用兩根輕質(zhì)細(xì)金屬線連接固定在天花板上的兩個力傳感器上，A、B兩點在同一水平面上，金屬棒有一半處在垂直于金屬棒所在平面向外的勻強(qiáng)磁場中，靜止時∠ACB＝106°，兩金屬線豎直，通過金屬線給金屬棒通電，電流強(qiáng)度大小為I，當(dāng)電流沿ACB方向時，兩個力傳感器的示數(shù)均為F1，保持電流大小不變，將電流反向，兩力傳感器的示數(shù)均為F2。已知sin53°＝0.8，則磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A．5F1-FC．5F1-F11．(2022·黑龍江哈九中高二期中)在正三角形ABC的三個頂點A、B、C處，各固定有一根垂直于三角形的長直導(dǎo)線，每根導(dǎo)線通有大小相同的恒定電流，電流方向如圖所示，已知導(dǎo)線A受到的安培力大小為F，則導(dǎo)線C受到的安培力()A．大小為F，方向平行AB向左下B．大小為F，方向平行AB向右上C．大小為3F，方向垂直AB向右下D．大小為3F，方向垂直AB向左上12．(2022·河南洛陽高二期末)如圖所示，由粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線圍成的一個邊長為l的正方形線框abcd，線框的四個頂點均位于一個圓形區(qū)域的邊界上，ac為圓形區(qū)域的一條直徑，ac上方和下方分別存在大小均為B且方向相反的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)給線框接入從a點流入、d點流出的大小為I的恒定電流，則金屬線框受到的安培力F的大小為()A．F＝22BlI B．F＝C．F＝2BlI D．F＝013．(多選)如圖甲所示，軟導(dǎo)線放在光滑絕緣水平面上，兩端分別固定在P、Q兩點，P、Q間距離為l，空間有垂直水平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，通過P、Q兩點通入大小為I、方向如圖乙所示恒定電流，同時給軟導(dǎo)線上A點施加一個水平力，使軟導(dǎo)線形狀如圖乙所示，PA段與QA段軟導(dǎo)線長度之比為2∶3，則下列判斷正確的是()A．PA段與QA段軟導(dǎo)線受到的安培力大小之比一定為2∶3B．作用在A點的水平拉力方向一定與PQ連線垂直C．整個軟導(dǎo)線受到的安培力大小為BIlD．撤去拉力整個軟導(dǎo)線最后靜止時受到的安培力與未撤去拉力時整個軟導(dǎo)線受到的安培力大小不相等課時分層作業(yè)(一)1234568910111213DAADDCCBBCABC1．D[根據(jù)左手定則可知，安培力的方向一定跟電流方向垂直，也一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，但磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不一定跟電流方向垂直，故D正確。]2．A[由法拉第電動機(jī)模型可知，水銀在安培力的作用下轉(zhuǎn)動起來，由左手定則可知，若a接正極、b接負(fù)極，水銀將順時針旋轉(zhuǎn)，A正確，B錯誤；若僅將磁場反向，水銀的旋轉(zhuǎn)方向?qū)淖?，因為安培力的方向與磁場的方向有關(guān)，C錯誤；若把鍋中的水銀換成鹽水則也會旋轉(zhuǎn)，因為鹽水也能導(dǎo)電，也相當(dāng)于通電導(dǎo)線在磁場中會受到安培力作用，D錯誤。]3．A[根據(jù)同向電流相互吸引、異向電流相互排斥，則知線框左側(cè)的電流受到的安培力向左，右側(cè)的安培力向右，由于左側(cè)靠近電流I1，則I1對左側(cè)的安培力大于對右側(cè)的安培力，線圈所受的安培力合力方向向左，則線圈將向左運動，故A正確。]4．D[導(dǎo)線在磁場內(nèi)有效長度為2lsin30°，故該V形通電導(dǎo)線受到安培力大小為F=BI·2lsin30°=BIl，A、B錯誤；由左手定則可得安培力方向豎直向上，故C錯誤，D正確。]5．D[根據(jù)左手定則可知，通電時線圈受到垂直紙面的安培力的作用，單匝線圈安培力的大小表示F=BIl=BI×2πr=2πBIr，D正確，A、B、C錯誤。]6．C[首先對MN進(jìn)行受力分析，由左手定則得安培力向上，所以MN受豎直向下的重力G，受兩根軟導(dǎo)線的豎直向上的拉力和安培力。處于平衡時：2F+BIl=mg，重力mg恒定不變，欲使拉力F減小到0，應(yīng)增大安培力BIl，所以可增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B或增加通過金屬棒中的電流I，或二者同時增大，故A錯誤，C正確；改變電流方向或磁場方向只會改變受力方向，不會改變受力的大小，故B、D錯誤。]7．解析：(1)根據(jù)左手定則可知，磁場方向垂直紙面向外。(2)當(dāng)電流由a到b時，有mg+F=2T1當(dāng)電流由b到a時可得mg=2T2+F則F=0.05N。(3)由安培力公式F=BIl代入數(shù)據(jù)解得B=0.125T。答案：(1)垂直紙面向外(2)0.05N(3)0.125T8．C[磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相同，但方向不同，則該磁場不是勻強(qiáng)磁場，故A錯誤；因磁感應(yīng)強(qiáng)度和線圈平面平行，穿過正方形線圈的磁通量大小為零，故B錯誤；正方形線圈的左邊導(dǎo)線受到的安培力大小為BIl，由左手定則可知方向向上，故C正確；正方形線圈的右邊導(dǎo)線受到大小為BIl、方向向下的安培力，故D錯誤。]9．B[對導(dǎo)線和磁鐵進(jìn)行受力分析，其結(jié)果如圖所示：磁鐵對桌面的壓力減小，說明導(dǎo)線對磁鐵的安培力沿左向上，根據(jù)平衡條件，桌面對磁鐵的摩擦力水平向右；根據(jù)牛頓第三定律，磁鐵對導(dǎo)線的安培力右向下，根據(jù)左手定則導(dǎo)線中的電流方向指向紙面內(nèi)側(cè)，故A、C、D錯誤，B正確。故選B。]10．B[金屬棒在磁場中的有效長度為d=2×14lsin106°2=0.4l，當(dāng)電流沿ACB方向時2F1=Mg+BId，電流反向時2F2+BId=Mg，解得B=5F11．C[設(shè)兩長直導(dǎo)線間的相互作用力大小為F1，反向電流相互排斥，同向電流相互吸引，對長直導(dǎo)線A研究，根據(jù)力的合成可得2F1cos60°=F，解得F1=F，對長直導(dǎo)線C研究，根據(jù)力的合成可得，C受到的安培力為FC=2F1cos30°=3F，方向垂直AB向右下，故C正確。]12．A[由電阻定律可知，abcd支路與ad支路的電阻之比為3∶1，兩部分電路并聯(lián)，總電流為I，由并聯(lián)電路的特點可知，流過abcd支路的電流為14I，流過ad支路的電流為34I，ab、bc、cd邊受到的安培力大小都是14BIl，ad邊受到的安培力大小為34BIl。由左手定則可知，ad邊受到的安培力方向豎直向上，ab邊受到的安培力方向水平向右，bc邊受到的安培力方向豎直向下，cd邊受到的安培力方向水平向右，ab與cd邊所受安培力的合力大小為12BIl，方向水平向右，bc與ad邊所受安培力合力大小為12BIl，方向豎直向上，則線框所受安培力大小F=1213．BC[由題中條件無法得出PA段與QA段導(dǎo)線的有效長度之比為2∶