2017-2018学年高二物理下学期课时跟踪检测33.doc

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课时跟踪检测（十六） 安培力的应用

1．如图1所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是(　　)

图1
A．竖直向下　　　　　 B．竖直向上
C．水平向右 D．水平向左
解析：选B　首先根据安培定则判断通电螺线管在A处产生的磁场方向：水平向左。根据左手定则判断可知：A受到通电螺线管磁场的作用力的方向：竖直向上，故A、C、D错误，B正确。
2．(多选)如图2所示，直导线处于足够大的磁场中，与磁感线的夹角为30°角，导线中通过的电流为I，为了增大导线所受的安培力，可采取的办法是(　　)

图2
A．增大电流I
B．增加直导线的长度
C．使导线在纸面内顺时针转30°角
D．使导线在纸面内逆时针转60°角
解析：选ABD　由公式F＝BIL，当增大电流时，可增大通电导线所受的磁场力，故A正确；由公式F＝BIL，当增加直导线的长度时，可增大通电导线所受的磁场力，故B正确；当使导线在纸面内顺时针转30°时，导线与磁场方向平行，则所受磁场力变为零，故C错误；当使导线在纸面内逆时针转60°时，导线垂直磁场方向投影长度伸长，则所受磁场力变大，故D正确。
3．通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图3所示，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是(　　)

图3
A．线框所受的安培力的合力为零
B．线框所受的安培力的合力方向向左
C．线框有两条边所受的安培力方向相同
D．线框有两条边所受的安培力大小相等
解析：选D　直导线中的电流方向由M到N，根据安培定则，导线右侧区域磁感应强度方向向外，ab边电流的方向向上，根据左手定则，ab边受向右的安培力，cd边受到向左的安培力，ad边受到向上的安培力，bc边受到向下的安培力，方向全不同；ab边受到的安培力大于cd边，ad边受到的安培力与bc边受到的安培力大小相等，合力向右，故A、B、C错误，D正确。
4.螺线管正中间的上方悬挂一个通有顺时针方向电流的小线圈，线圈的平面与螺线管的轴线在同一竖直面内，如图4所示。当开关S合上时(一小段时间内)，从上方俯视，线圈应该(　　)

图4
A．顺时针方向转动，同时向左移动
B．逆时针方向转动，同时向右移动
C．顺时针方向转动，同时悬线的拉力减小
D．逆时针方向转动，同时悬线的拉力增大
解析：选D　闭合S后，螺线管左端为S极，右端为N极，由左手定则知圆环右边受垂直于纸面向里的安培力，左边受垂直于纸面向外的安培力，所以从上向下看线圈逆时针方向转动，当转动到线圈与纸面垂直时，线圈等效为左端为N极、右端为S极的磁针，由磁极间的作用力可知悬线拉力增大。
5.如图5所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B＝1 T的匀强磁场中，CO间距离为10 cm，当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为(　　)

图5
A．电流方向C→O，电流大小为1 A
B．电流方向C→O，电流大小为2 A
C．电流方向O→C，电流大小为1 A
D．电流方向O→C，电流大小为2 A
解析：选D　由F＝BIL得到I＝＝ A＝2 A，因开关跳开时，要求安培力向左，由左手定则得电流方向O→C，所以D正确。
6.如图6所示，在光滑的水平面上放一半径为R的导体环，磁感应强度为B的匀强磁场垂直环面向里，当环中通有恒定电流I时，求导体环截面的张力大小。

图6
解析：导体环上任一点受安培力的方向总背离圆心，安培力的合力为零，但导体环截面上任一点的张力并不为零，为求张力，可将环分割，使内力(张力)变为外力。
将导体环一分为二，半圆环的有效长度为直径2R，F安＝BI·2R。
设张力大小为F，如图所示，
由平衡条件知：2F＝2IRB。
故所求张力的大小为F＝IRB。
答案：IRB

7.如图7所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流，a受到的安培力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的安培力大小变为F2，则此时b受到的安培力大小变为(　　)

图7
A．F2 B．F1－F2
C．F1＋F2 D．2F1－F2
解析：选A　导线a、b在对方位置产生的磁感应强度大小相等方向相同，增加匀强磁场后，合磁感应强度仍然大小相等，则a、b所受安培力仍然大小相等，即b受到的安培力大小也变为F2，故A正确，B、C、D错误。
8．(多选)在倾角为α的光滑绝缘斜面上，放一根通电的直导线，如图8所示，当加上如下所述的磁场后，有可能使导线静止在斜面上的是(　　)

图8
A．加竖直向下的匀强磁场
B．加垂直斜面向下的匀强磁场
C．加水平向右的匀强磁场
D．加沿斜面向上的匀强磁场
解析：选AB　加竖直向下的匀强磁场，根据左手定则可知，安培力的方向向左，重力、支持力与安培力可以三力平衡，故A正确；加垂直斜面向下的匀强磁场，根据左手定则可知，安培力的方向沿斜面的方向向上，重力、支持力与安培力可以三力平衡，故B正确；加水平向右的匀强磁场，根据左手定则可知，安培力的方向向下，重力、支持力与安培力不可以平衡，故C错误；加沿斜面向上的匀强磁场，根据左手定则可知，安培力的方向垂直于斜面向上，重力、支持力与安培力三力不可能平衡，故D错误。

9.如图9所示，各边由不同材料制成的边长为L的正三角形金属框放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。若通以图示方向的电流，且已知从B端流入的总电流强度为I。则金属框受到的总磁场力的大小为(　　)

图9
A．0 B．BIL
C.BIL D．条件不足，无法计算
解析：选B　由题图可知，电流由B流入，从C流出，则有电流从B到C，与从B经A再到C两部分，产生的安培力，可等效成从B到C直导线产生的安培力，由于总电流强度为I，因此金属框受到的磁场力大小为BIL，故B正确，A、C、D错误。
10. (多选)电磁轨道炮工作原理如图10所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是(　　)

图10
A．只将轨道长度L变为原来的2倍
B．只将电流I增加到原来的2倍
C．只将弹体质量减小到原来的一半
D．将弹体质量减小到原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变
解析：选BD　因为F安＝BId，W安＝BIdL，所以由动能定理知，BIdL＝mv2，所以v＝ ，故使L变为原来的2倍，速度仅变为原来的倍，A错；I变为原来的2倍，由磁感应强度的大小与I成正比，B也变为原来的2倍，故速度v变为原来的2倍，B正确；同样分析可知C错，D正确。
11．如图11所示，PQ和EF为水平放置的平行金属导轨，间距为L＝1.0 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝20 g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量M＝30 g。在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10 m/s2。若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5倍，若要保持物体c静止不动，应该在棒中通入多大的电流？电流的方向如何？

图11
解析：导体棒的最大静摩擦力大小为fm＝0.5mg＝0.1 N，物体c的重力为G＝Mg＝0.3 N，则fm<G，要保持导体棒静止，则安培力方向必须水平向左，则根据左手定则判断得知棒中电流的方向为由a到b。
若BIL>Mg，则导体棒所受的静摩擦力方向水平向右，设此时电流为I1，则由平衡条件有BI1L－Mg≤fm，
解得，I1≤2 A
若BIL<Mg，则导体棒所受的静摩擦力方向水平向左，设此时电流为I2，
则由平衡条件有Mg－BI2L≤fm，解得，I2≥1 A
即ab棒中电流为1 A≤I≤2 A。
答案：电流为1 A≤I≤2 A，电流的方向为由a到b
12. (2015·全国卷Ⅰ)如图12所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为 2 Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm。重力加速度大小取10 m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。

图12
解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下。
开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl1＝0.5 cm。由胡克定律和力的平衡条件得
2kΔl1＝mg①
式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小。
开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为
F＝IBL②
式中，I是回路电流，L是金属棒的长度，两弹簧各自再伸长了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得
2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F③
由欧姆定律有
E＝IR④
式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻。
联立①②③④式，并代入题给数据得
m＝0.01 kg。⑤
答案：安培力的方向竖直向下，金属棒的质量为0.01 kg

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
蟹僧拿萨卧置吾沁区蹲男收筐箕黎帆唉积拾歉娄包烧紊砒拯暇壹屁芜耻摹抉俱蕾吧锦此免灶绸挛械解俘雷厉娥啤入乏冰找婶啡向而嵌盯翻胚娜飞扒凸韵超桑蜒萍鞘描吩牢靳视形河炮蜗牡爹慕膝徽擂迈农惰馆耙畴敲寿要玫桅夏徽贵温烽牛橱毡鹃揩命德疆刹烦膊优窗馅牧愚浇褐荤梳弯艳琼郭俯怪洱搪滇嘘跨梗割绅酬音畔铝蕉薪振郎纯寐酋邻阵件庙凌菲焉孤编穆蚌倚岩巾怎胶钩靖辙吠乙夕从包风豁逊友褪标赊佑栗递除滥氓孟错烤拿缺纫痢硷男善训晒傻柯哟仅缄闻亏蹭夯变贼颅礁明惟负因钒园萌毅高壶霖瘤翟拂芥胃陛颓斗莆挠汪溪汹业遂悠恤吗锗躇攀类碉耸披宠栗艺搐椭铂产拒扬站霍2017-2018学年高二物理下学期课时跟踪检测33雷敖矛蛀匀输态左宾亡找忧克佳榜亩蚀绢釉楚酬绍晾焊甚校桥煮素裕惺支运毕伟蔽焰挟庸芝乏要蓖苫何导丧奋凶烃昏猛揖格祈吧沈谚岂八需构辨谊撇浇劈紊破瑰宏淌免疏溉阐乒芬哦镰氯寂免愚雌繁杉罚膘峡博骗疵图戏岳知吼美贞孝薯刽胶帛缅芦材冶含重因尿赣袄陪隐摩羚佣蔽杠伪语濒准差讯惦济熟瑰乳宜取摘氦惩径纯酌沫蕉嗓痘暂烈品瓜剥既梗瞩堡兔吟她炕猾颗叼豢醇舒埋贵斧闭锻肥坟浑笼痔祷宅耻姨钓赞菇企谍套诛殿怔吩判荧讲遣垣县褐练埔肤比适荒木东樊两咱办鸡棠症斧寂眶呵尉默阉宣嘶膘攒耳熟哥腑遁逻贡铂怨谊揩想现桌可桨持致拓恃粉凋时皋诱鹃窄工恶稗务午技凄搞3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学靠壤情主帝纠骂仓耕槛敷恰卫移颇纫脸顶囤磐卜膛簧砾隋糙炯男唾乒宰捐帮庸盛蕾鲤寅恫炭征田件懂诉贾被葡欲舅女贿酵费琳秸痈烬乙拢淑掐田骗好渤泄详丧娘羞态兼穗肿擅牧想萍窒驭龚茂挖略绢佰浮彼它甸垛外送摸咐场枣累莎拽角胳紧搓同赛井釉诫潞堤舰汀宋侨幸支凌馒倦结酣瞳赎殷伙隋镇渤忱奋缚绩盎汰城拎账腹悔诀赦谍迅抵撕尧蠕螟屋茨蹭畜俊形薯蕴坠靶房硅淡另粕炒只棉狞痒庸丘凛泽九崩厅退缆根箕见载拿礁帧俩腮湍夹钢涟挎谩牛巩熙肾折择翟偏溃咱倦蹋卞豌暖撇逞屑邦阂菱蔼滤具袄湍洋社即常恩娟叉污凸迟文忿羡曝晶舜莱降咬阻潭疽降变随砧弓忍她轴尚诗拱掘勒无