(粤教版)高中物理【选修3-1】3.3《探究安培力》课时检测及答案

第三节探究安培力

一、单项选择题

1．磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是( )

A.

N

A·m

B.

N·A

m

C.

N·A

m2

D.

N

A·m2

答案：A

2．如图所示，固定的长直导线竖直放置，通以竖直向上的直流电．在导线右侧放一可以自由移动的矩形通电线框，它们在同一平面内，则线框的运动情况是( )

A．线框平动，远离直导线

B．线框平动，靠近直导线

C．从上向下看线框顺时针转动，并靠近直导线

D．从上向下看线框逆时针转动，并远离直导线

答案：B

3．下图中磁感应强度B，电流I和安培力F之间的方向关系错误的是( )

解析：根据左手定则，F一定垂直于I和L，D错误．

答案：D

4．一段长0.2 m，通过2.5 A电流的直导线，关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况，正确的是( )

A．如果B＝2 T，F一定是1 N

B．如果F＝0，B也一定为零

C．如果B＝4 T，F有可能是1 N

D．如果F有最大值时，通电导线一定与B平行

解析：当导线与磁场方向垂直放置时，F＝BIL，力最大，当导线与磁场方向平行放置时，F＝0，当导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0

答案：C

二、双项选择题

5．如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角θ＝30°.金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好．整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中．当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态．要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是( )

A．增大磁感应强度B

B．调节滑动变阻器使电阻减小

C．增大导轨平面与水平面间的夹角θ

D．将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变

解析：对金属杆受力分析，沿导轨方向：BEd

R

－mgsin θ＝0，若想让金属杆向上运动，

则BEd

R

增大，A项正确；电阻减小，

BEd

R

增大，则B项正确；若增大θ，则mgsin θ增大，C

项错误；若电流反向，则金属杆受到的安培力反向，D项错误．

答案：AB

6．质量为m的通电细杆置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数为μ，有垂直于纸面向里的电流通过杆，杆恰好静止于导轨上．在如下图所示的A、B、C、D四个图中，杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是( )

解析：对通电杆进行受力分析如下：

根据平衡条件可以判断出C和D一定受到摩擦力的作用，正确选项为C、D.此题要求考生能够对通电杆进行正确的受力分析，并根据平衡条件进行判断．

答案：CD

7．首先对电磁作用力进行研究的是法国科学家安培．如右图所示的装置，可以探究影响安培力大小的因素，实验中如果想增大导体棒AB摆动的幅度，可能的操作是( )

A．把磁铁的N极和S极换过来

B．增大通过导体棒的电流强度I

C．把接入电路的导线从②、③两条换成①、④两条

D．更换磁性较小的磁铁

解析：安培力的大小与磁场强弱成正比，与电流强度成正比，与导线的长度成正比，B、C正确．

答案：BC

8．南极考察队队员在地球南极附近用弹簧秤竖直悬挂一未通电螺线管，如右图所示，下列说法正确的是( )

A．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧秤示数将减小

B．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧秤示数将增大

C．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧秤示数将增大

D．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧秤示数将减小

解析：分析弹簧测力计示数是否变化或怎样变化，关键在于确定螺线管与电、磁场之间的作用情况．一方面，可以将地球等效处理为一个大磁铁，地球南极相当于磁铁的N极，因而在南极附近地磁场方向近似竖直向上；另一方面，可利用安培定则确定通电螺线管在周围产生的磁场方向，再根据“同名磁极相斥，异名磁极相吸”原理可判断螺线管与地磁场之间的作用情况．

答案：AC

三、非选择题(按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)

9．如图所示，两平行光滑导轨相距为L＝20 cm，金属棒MN的质量为m＝10 g，电阻R ＝8 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝0.8 T，方向竖直向下，电源电动势E＝10 V，内阻r＝1 Ω，当开关K闭合时，MN恰好平衡，求变阻器R1的取值为多少？(设θ＝45°，g取10 m/s2)

解析：先根据左手定则判定安培力的方向，然后根据平衡条件列方程，再利用安培力公式以及闭合电路欧姆定律进行求解．

金属棒平衡时的平面受力图如图所示．

当MN平衡时，有：

mgsin θ－BILcos θ＝0，①

由闭合电路欧姆定律，得：I＝E/(R＋R1＋r)，②

由①②式联立并代入数据，得：R1＝7 Ω.

答案：7 Ω

点拨：改变观察角度，画出平面受力图，可使问题更便于分析．

10．如图所示，光滑的平行导轨倾角为θ，处在竖直向下匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内电阻为r的直流电源，电路中除电阻R外其余电阻不计；将质量为m、长度为L的导体棒放在平行导轨上恰好能够处于静止状态，求磁感应强度B.

解析：以导体棒为研究对象，对其受力分析如图所示，

可得：BIL＝mgtan θ，

I＝E/(R＋r)，

解得：B＝mg(R＋r)tan θ/EL.

答案：mg(R＋r)tan θ/EL

11．如图所示，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距L＝1 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2 kg，棒的中点用细线经滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3 kg，棒与导轨的动摩擦因数μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B＝0.2 T，方向竖直向下，为使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？(g取10 m/s2)

解析：对导体ab，由平衡条件得：F N－mg＝0，

BIL－f－F＝0，

对物体，由平衡条件得：F－Mg＝0，

又f＝μF N，

联立以上四式解得I＝20 A，由左手定则知电流方向应为由a到b.

答案：20 A 从a流向b