《2019-2020學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)21 通電導(dǎo)線在磁場中受到的力（含解析）新人教版選修3-1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)21 通電導(dǎo)線在磁場中受到的力（含解析）新人教版選修3-1（7頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、課時(shí)分層作業(yè)(二十一) (時(shí)間：40分鐘　分值：100分) [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分) 1．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I時(shí)，該“V”形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為(　　) A．BIL　　　　　　　 B．2BIL C．0.5BIL D．0 A　[導(dǎo)線在磁場內(nèi)有效長度為2Lsin 30°＝L，故該“V”形通電導(dǎo)線受到安培力大小為BIL，A正確。] 2．(多選)如圖所示，在方框中有一能產(chǎn)生磁場的裝置，現(xiàn)在在方框右邊放一通電直導(dǎo)線(電流方

2、向如圖中箭頭方向)，發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線受到向右的作用力，則方框中放置的裝置可能是(　　) A　　　　　B　　　　　C　　　D CD　[通電螺線管在通電直導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁場向右，由左手定則可知直導(dǎo)線受安培力垂直紙面向里，A錯(cuò)誤；垂直紙面的通電直導(dǎo)線在通電直導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁場使通電直導(dǎo)線一邊轉(zhuǎn)動(dòng)一邊靠近，B錯(cuò)誤；通電圓環(huán)在通電直導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外，由左手定則可知通電直導(dǎo)線所受安培力向右，C正確；D中兩通電直導(dǎo)線電流反向，互相排斥，D正確。] 3．如圖所示，兩個(gè)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(dòng)，若兩線圈內(nèi)通以大小不等的同向電流，則它們的運(yùn)動(dòng)情況是(　　) A．

3、都繞圓柱轉(zhuǎn)動(dòng) B．以不等的加速度相向運(yùn)動(dòng) C．以相等的加速度相向運(yùn)動(dòng) D．以相等的加速度相背運(yùn)動(dòng) C　[同向環(huán)形電流間相互吸引，雖然兩電流大小不等，但由牛頓第三定律知，兩線圈所受作用力必大小相等，C正確。] 4．下列關(guān)于磁電式電流表的說法中不正確的是(　　) A．指針穩(wěn)定后，螺旋彈簧形變產(chǎn)生的阻力與線圈所受到的安培力方向是相反的 B．通電線圈中的電流越大，電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度越大 C．在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，各處的磁場都是勻強(qiáng)磁場 D．在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，線圈所受安培力大小與電流大小有關(guān)，與所處位置無關(guān) C　[螺旋彈簧形變產(chǎn)生的阻力與安培力引起的動(dòng)力從轉(zhuǎn)動(dòng)角度來看二力方向相反。

4、電流表內(nèi)磁場是均勻輻射磁場，在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，不管線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行，線圈所在各處的磁場大小相等方向不同，所以安培力與電流大小有關(guān)而與所處位置無關(guān)，電流越大，安培力越大，指針轉(zhuǎn)過的角度越大。綜上可知，A、B、D正確，C錯(cuò)誤。] 5．(多選)如圖所示，在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導(dǎo)線a、b和c，各導(dǎo)線中的電流大小相同，其中a、c導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向內(nèi)，每根導(dǎo)線都受到另外兩根導(dǎo)線對它的安培力作用，則關(guān)于每根導(dǎo)線所受安培力的合力，以下說法正確的是(　　) A．導(dǎo)線a所受合力方向水平向右 B．導(dǎo)線c所受合力方向

5、水平向右 C．導(dǎo)線c所受合力方向水平向左 D．導(dǎo)線b所受合力為零 BD　[由安培定則確定電流磁場方向，再由磁場的疊加判定a、b、c處合磁場方向，由左手定則可得出導(dǎo)線a受合力方向向左，導(dǎo)線c受合力方向向右，導(dǎo)線b受安培力合力為零，故選B、D。] 6．如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒。在導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，下列外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向正確的是(　　) A．B＝mg，方向垂直斜面向上 B．B＝mg，方向垂直斜面向下 C．B＝mg，方向垂直斜面向下 D．B＝mg，方向垂直斜面向上 A　[

6、由左手定則可知，要使棒受力平衡，磁場方向應(yīng)為垂直斜面向上。對棒由平衡條件可得mgsin α＝BIL，解得B＝mg，A正確。] 二、非選擇題(14分) 7．長L＝60 cm、質(zhì)量m＝6.0×10－2kg、粗細(xì)均勻的金屬棒，兩端用完全相同的彈簧掛起，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4 T、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，若不計(jì)彈簧重力(g取10 m/s2)，問： (1)要使彈簧不伸長，金屬棒中電流的大小和方向如何？ (2)若在金屬棒中通入自左向右、大小為I＝0.2 A的電流，金屬棒下降x1＝1 cm；若通入金屬棒中的電流仍為0.2 A，但方向相反，這時(shí)金屬棒下降了多少？ [解析]　(1

7、)要使彈簧不伸長，則重力應(yīng)與安培力平衡，所以安培力應(yīng)向上，據(jù)左手定則可知電流方向應(yīng)向右，因mg＝BLI，所以I＝＝2.5 A。 (2)因在金屬棒中通入自左向右、大小為I＝0.2 A的電流，金屬棒下降x1＝1 cm，由平衡條件得mg＝BLI＋2kx1。當(dāng)電流反向時(shí)，由平衡條件得mg＝－BLI＋2kx2。 解得x2＝1.17 cm。 [答案]　(1)2.5 A　向右　(2)1.17 cm [能力提升練] 一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分) 1．如圖所示，放在臺秤上的條形磁鐵兩極未知，為了探明磁鐵的極性，在它中央的正上方固定一導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向外

8、的電流，則(　　) A．如果臺秤的示數(shù)增大，說明磁鐵左端是北極 B．如果臺秤的示數(shù)增大，說明磁鐵右端是北極 C．無論如何臺秤的示數(shù)都不可能變化 D．以上說法都不正確 A　[如果臺秤的示數(shù)增大，說明導(dǎo)線對磁鐵的作用力豎直向下，由牛頓第三定律知，磁鐵對導(dǎo)線的作用力豎直向上，根據(jù)左手定則可判斷，導(dǎo)線所在處磁場方向水平向右，由磁鐵周圍磁場分布規(guī)律可知，磁鐵的左端為北極，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。] 2．(多選)通電矩形線框abcd與長直通電導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，如圖所示，ab邊與MN平行。關(guān)于MN的磁場對線框的作用力，下列說法正確的是(　　) A．線框有兩條邊所受到的安培力方向相同

9、 B．線框有兩條邊所受的安培力大小相等 C．線框所受的安培力的合力方向向左 D．線框所受的安培力的合力方向向右 BD　[由安培定則可知導(dǎo)線MN在線框處所產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外，再由左手定則判斷出bc邊和ad邊所受安培力大小相等，方向相反。ab邊受到向右的安培力Fab，cd邊受到向左的安培力Fcd。因ab所處的磁場強(qiáng)，cd所處的磁場弱，故Fab＞Fcd，線框所受合力方向向右。] 3．(多選)如圖所示的裝置可演示磁場對通電導(dǎo)線的作用，電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿，當(dāng)磁鐵線圈兩端a、b，導(dǎo)軌兩端e、f分別接到兩個(gè)不同的直流電

10、源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。下列說法正確的是(　　) A．若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動(dòng) B．若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動(dòng) C．若a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動(dòng) D．若a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動(dòng) BD　[若a接正極，b接負(fù)極，則電磁鐵磁極間磁場方向向上，當(dāng)e接正極，f接負(fù)極時(shí)，由左手定則可知，金屬桿所受安培力向左，則L向左滑動(dòng)，A錯(cuò)誤；同理可判定B、D正確，C錯(cuò)誤。] 4．(多選)電磁軌道炮工作原理如圖所示。待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動(dòng)，并與軌道保持良好接觸。電流I從一條軌道

11、流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(可視為勻強(qiáng)磁場)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與I成正比。通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出?，F(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的辦法是(　　) A．只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍 B．只將電流I增加至原來的2倍 C．只將彈體質(zhì)量減至原來的一半 D．將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其他量不變 BD　[利用動(dòng)能定理有BIlL＝mv2－0，B＝kI，解得v＝，B、D正確。] 二、非選擇題(本題共2小題，共26分) 5．(12分)如圖所示，光滑的平行導(dǎo)軌間距為L，傾角為θ

12、，處在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌中接入電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r的直流電源，電路中有一阻值為R的電阻，其余電阻不計(jì)，將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放，求導(dǎo)體棒在釋放時(shí)的瞬時(shí)加速度的大小。 [解析]　 對導(dǎo)體棒受力分析，如圖所示。 由牛頓第二定律得mgsin θ－BILcos θ＝ma 由閉合電路歐姆定律得E＝I(R＋r) 由以上兩式解得a＝gsin θ－。 [答案]　gsin θ－ 6．(14分)如圖所示，電源電動(dòng)勢E＝2 V，內(nèi)電阻r＝0.5 Ω，豎直導(dǎo)軌電阻可忽略，金屬棒的質(zhì)量m＝0.1 kg，電阻R＝0.5 Ω，它與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4(最大靜摩擦力等于

13、滑動(dòng)摩擦力)，有效長度L＝0.2 m。為了使金屬棒能夠靠在導(dǎo)軌外面靜止不動(dòng)，我們施加一與紙面成30°角向里且與金屬棒垂直的磁場，問磁場方向是斜向上還是斜向下？磁感應(yīng)強(qiáng)度B的范圍是多大？(g取10 m/s2) [解析]　 甲 以靜止的金屬棒為研究對象，其受力情況如圖所示。 金屬棒對導(dǎo)軌一定有壓力，根據(jù)左手定則可知磁場方向斜向下。 根據(jù)平衡條件，如圖甲，若摩擦力Ff方向向上，則 B1ILsin 30°＋μB1ILcos 30°＝mg 乙 如圖乙，若摩擦力方向向下，則 B2ILsin 30°－μB2ILcos 30°＝mg 其中電流I＝ 代入數(shù)據(jù)解得B1＝2.95 T，B2＝16.27 T， 故所求磁感應(yīng)強(qiáng)度的范圍是2.95 T≤B≤16.27 T。 [答案]　斜向下　2.95 T≤B≤16.27 T - 7 -