【同步】高中物理魯科版(2019)選擇性必修2：第1章第1節(jié)安培力及其應(yīng)用分層作業(yè)課件

第1章第1節(jié)安培力及其應(yīng)用12345678910111213A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練141.把一小段通電直導(dǎo)線放入磁場(chǎng)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)度的方向垂直D.安培力的方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直,又跟電流方向垂直D解析

安培力的方向既垂直于磁場(chǎng)方向,又垂直于電流的方向,即垂直于磁場(chǎng)與電流所決定的平面,但電流方向與磁場(chǎng)方向不一定垂直。12345678910111213142.如圖所示,電磁炮是由電源、金屬軌道、炮彈和電磁鐵組成。當(dāng)電源接通后,磁場(chǎng)對(duì)流過炮彈的電流產(chǎn)生力的作用,使炮彈獲得極大的發(fā)射速度。下列各俯視圖正確表示磁場(chǎng)B方向的是(

)B1234567891011121314解析

由左手定則可知,A中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力向后,B中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力向前,C中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力為零,D中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向使炮彈受到的安培力為零,只有B符合實(shí)際。12345678910111213143.一根容易發(fā)生形變的彈性導(dǎo)線兩端固定,導(dǎo)線中通有電流,方向豎直向上。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、水平向右和垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個(gè)圖示正確的是(

)D解析

用左手定則可判斷出,A中導(dǎo)線所受安培力為零,B中導(dǎo)線所受安培力垂直于紙面向里,C、D中導(dǎo)線所受安培力向右,導(dǎo)線受力以后的彎曲方向應(yīng)與受力方向一致,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。12345678910111213144.如圖所示,A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠圓盤,帶有大量均勻分布的正電荷,在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線,電流方向已在圖中標(biāo)出。當(dāng)圓盤繞中心軸OO'按圖示方向高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通電直導(dǎo)線所受安培力的方向是(

)A.豎直向上 B.豎直向下C.水平向外 D.水平向里C解析

帶正電圓盤如題圖轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從上向下看,形成順時(shí)針方向的電流,根據(jù)右手螺旋定則可知,在圓盤正上方形成的磁場(chǎng)方向豎直向下,根據(jù)左手定則,通電直導(dǎo)線所受安培力的方向水平向外,故選C。12345678910111213145.如圖所示,D為置于電磁鐵兩極間的一段通電直導(dǎo)線,電流方向垂直于紙面向里。在開關(guān)S閉合后,導(dǎo)線D所受安培力的方向是(

)A.向上

B.向下C.向左

D.向右A解析

由右手螺旋定則,軟鐵芯在導(dǎo)線處的磁場(chǎng)方向向左,由左手定則,導(dǎo)線D受到的安培力方向向上,選項(xiàng)A正確。12345678910111213146.(2023上海松江一中期末)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中某處放一個(gè)長(zhǎng)度L=40cm、通電電流I=0.5A的直導(dǎo)線,測(cè)得它受到的最大磁場(chǎng)力F=1.0N;現(xiàn)將該通電導(dǎo)線從磁場(chǎng)中撤走,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(

)A.0 B.5TC.0.1T D.10TB解析

該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為

=5

T,將該通電導(dǎo)線從磁場(chǎng)中撤走,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小仍為5

T。故選B。12345678910111213147.如圖所示,MN中電流為I,導(dǎo)軌垂直于磁場(chǎng)放置,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,AK與CD相距為d,則MN所受安培力的大小F=

。

解析

題中磁場(chǎng)和電流垂直,θ角僅是導(dǎo)軌與金屬桿MN間的夾角,不是電流與磁場(chǎng)的夾角,所以MN所受安培力的大小

。1234567891011121314B級(jí)關(guān)鍵能力提升練8.(多選)如圖所示,一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直。線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為l,且∠abc=∠bcd=135°,流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I,方向如圖中箭頭所示。關(guān)于導(dǎo)線abcd所受磁場(chǎng)作用力的合力,下列說法正確的是(

)C.若在紙面內(nèi)將abcd逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30°,力的大小不變D.若在紙面內(nèi)將abcd逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°,力的大小減半AC1234567891011121314解析

整段導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度為

l,由安培力公式F=BIl可知,導(dǎo)線abcd所受磁場(chǎng)作用力的合力大小為

BIl,方向垂直bc向上。在紙面內(nèi)將abcd旋轉(zhuǎn)任何角度,安培力的大小均不變,故A、C正確,B、D錯(cuò)誤。12345678910111213149.在xOy水平面中有一通電直導(dǎo)線與y軸平行,導(dǎo)線中電流方向如圖所示,該區(qū)域有勻強(qiáng)磁場(chǎng),通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向與Oz軸正方向相同,該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向(

)A.一定沿x軸負(fù)方向B.一定沿y軸負(fù)方向C.可能沿z軸正方向D.可能沿x軸負(fù)方向D解析

由左手定則知,磁感應(yīng)強(qiáng)度一定有沿x軸負(fù)方向的分量,或者磁感應(yīng)強(qiáng)度沿x軸負(fù)方向,選D。123456789101112131410.如圖所示,三根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線P、Q、R互相平行且通過正三角形的三個(gè)頂點(diǎn),三條導(dǎo)線中通入的電流大小相等,方向垂直紙面向里;通電直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,I為通電導(dǎo)線的電流大小,r為距通電導(dǎo)線的垂直距離,k為常量;則通電導(dǎo)線R受到的安培力的方向是(

)A.垂直R,指向y軸負(fù)方向B.垂直R,指向y軸正方向C.垂直R,指向x軸正方向D.垂直R,指向x軸負(fù)方向A解析

由磁場(chǎng)的疊加可知,R處的磁場(chǎng)水平向右,由安培定則知,安培力垂直于R指向y軸負(fù)方向。123456789101112131411.(2023湖南長(zhǎng)沙期末)正六邊形線框abcdef由六根相同的導(dǎo)體棒連接而成,固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,線框頂點(diǎn)a、b與直流電源兩端相接,已知導(dǎo)體棒de受到的安培力大小為F,不考慮導(dǎo)體棒間的相互作用,則下列說法正確的是(

)A.導(dǎo)體棒ab受到的安培力大小為FB.導(dǎo)體棒ef受到的安培力大小為FC.導(dǎo)體棒cd受到的安培力大小為0.5FD.正六邊形線框abcdef所受安培力的合力為零B1234567891011121314解析

設(shè)每根導(dǎo)體棒長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R,導(dǎo)體棒de通過的電流為I,則導(dǎo)體棒de受到的安培力為F=BIL,由于導(dǎo)體棒ef、fa、bc、cd通過的電流和長(zhǎng)度跟導(dǎo)體棒de是一樣的,因此所受安培力都是F,且根據(jù)矢量疊加原理,可求得導(dǎo)體棒bc、cd、de、ef、fa受到的安培力的合力仍為F,且方向豎直向上,故B正確,C錯(cuò)誤;由于導(dǎo)體棒ab與另外五根導(dǎo)體棒bc、cd、de、ef、fa并聯(lián),電壓相等,五根導(dǎo)體棒bc、cd、de、ef、fa的總電阻為5R,故流過導(dǎo)體棒ab的電流為5I,導(dǎo)體棒ab受到的安培力為F'=B·5I·L=5F,由于導(dǎo)體棒bc、cd、de、ef、fa受到的安培力的合力為F,且兩部分受到的安培力方向均豎直向上,故正六邊形線框abcdef所受安培力的合力為F合=F+5F=6F,故A、D錯(cuò)誤。123456789101112131412.如圖所示,將閉合通電導(dǎo)線圓環(huán)平行于紙面緩慢地豎直向下放入方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則通電圓環(huán)從剛進(jìn)入磁場(chǎng)到完全進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,所受的安培力的大小(

)A.逐漸增大B.逐漸變小C.先增大后減小D.先減小后增大C解析

通電圓環(huán)受到的安培力大小F=ILB,其中I、B分別為所通電流大小、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小,L指有效長(zhǎng)度,它等于圓環(huán)所截邊界線的長(zhǎng)度。由于L先增大后減小,所以安培力先增大后減小,C正確。123456789101112131413.(多選)如圖所示,紙面內(nèi)的金屬圓環(huán)中通有電流I,圓環(huán)圓心為O、半徑為R,P、Q為圓環(huán)上兩點(diǎn),且OP垂直于OQ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里,則(

)A.整個(gè)圓環(huán)受到的安培力大小為2πBIRB.整個(gè)圓環(huán)受到的安培力大小為0C.圓弧PQ受到的安培力大小為BIRD.圓弧PQ受到的安培力大小為

BIRBD解析

根據(jù)左手定則可知,整個(gè)圓環(huán)關(guān)于圓心對(duì)稱的兩部分受到的安培力等大反向,受到的合力為0,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;圓弧PQ受到的安培力大小等于直線段PQ受到的安培力大小,為

,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。123456789101112131414.如圖所示,在與水平方向夾角為60°的光滑金屬導(dǎo)軌間有一電源,在相距1m的平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m=0.3kg的金屬棒ab,通以從b→a、I=3A的電流,磁場(chǎng)方向豎直向上,這時(shí)金屬棒恰好靜止。g取10m/s2,求:(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小;(2)ab棒對(duì)導(dǎo)軌的壓力。答案

(1)1.73T

(2)6N,方向垂直斜面