§1-1-磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力-(備作業(yè))(原卷版)VIP

第1課時(shí)第1課時(shí)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力第一章安培力與洛倫茲力一、單選題：１.海影號(hào)電磁推進(jìn)試驗(yàn)艦艇如圖甲所示，船體下部的大洞使海水前后貫通。艦艇沿海平面截面圖如圖乙所示，其與海水接觸的兩側(cè)壁M和N分別連接艦艇內(nèi)電源的正極和負(fù)極，艦艇內(nèi)超導(dǎo)體在M、N間產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，使M、N間海水受到磁場(chǎng)力作用被推出，艦艇因此前進(jìn)。要使圖乙中的艦艇向左前進(jìn)，則所加磁場(chǎng)的方向應(yīng)為()A．水平向左 B．水平向右C．豎直向上 D．豎直向下２.已知長(zhǎng)沙市區(qū)地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B約為4．0×10－5T，其水平分量約為3．0×10－5T。若市區(qū)一高層建筑安裝了高50m的豎直金屬桿作為避雷針，在某次雷雨天氣中，當(dāng)帶有正電的烏云經(jīng)過(guò)避雷針的上方時(shí)，經(jīng)避雷針開(kāi)始放電，電流方向自上而下，大小為1．0×105A，此時(shí)金屬桿受到地磁場(chǎng)對(duì)它的安培力的方向和大小分別為()A．方向向西，大小約為150NB．方向向西，大小約為200NC．方向向東，大小約為150ND．方向向東，大小約為200N３．電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)的動(dòng)能殺傷武器。如圖所示為某款電磁炮的軌道，該軌道長(zhǎng)10m，寬2m。若發(fā)射質(zhì)量為100g的炮彈，從軌道左端以初速度為零開(kāi)始加速，當(dāng)回路中的電流恒為100A時(shí)，最大速度可達(dá)2km/s，假設(shè)軌道間磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，不計(jì)空氣及摩擦阻力。下列說(shuō)法正確的是()A．磁場(chǎng)方向豎直向下B．磁場(chǎng)方向?yàn)樗较蛴褻．電磁炮的加速度大小為4×105m/s2D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為100T４．如圖所示，臺(tái)秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來(lái)，此時(shí)臺(tái)秤讀數(shù)為F1?，F(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向里，當(dāng)加上電流后，臺(tái)秤讀數(shù)為F2，則以下說(shuō)法正確的是()A．F1>F2 B．F1<F2C．彈簧長(zhǎng)度將變長(zhǎng) D．彈簧長(zhǎng)度將不變５．如圖所示為電磁炮的簡(jiǎn)化原理示意圖，它由兩條水平放置的平行光滑長(zhǎng)直軌道組成。軌道間放置一個(gè)導(dǎo)體滑塊作為彈頭。當(dāng)電流從一條軌道流入，經(jīng)彈頭從另一條軌道流回時(shí)，在兩軌道間產(chǎn)生磁場(chǎng)，彈頭就在安培力推動(dòng)下以很大的速度射出去。不計(jì)空氣阻力，將該過(guò)程中安培力近似處理為恒力，為了使彈頭獲得更大的速度，可適當(dāng)()A.減小平行軌道間距B．增大軌道中的電流C．縮短軌道的長(zhǎng)度D．增大彈頭的質(zhì)量６.如圖所示，通電導(dǎo)線在紙面內(nèi)由Ⅰ位置繞垂直紙面的固定軸轉(zhuǎn)到Ⅱ位置，其他條件不變，該導(dǎo)線所受安培力大小()A.變大B．變小C．不變 D．不能確定７.如圖所示的天平可用來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。天平的右臂下面掛一個(gè)矩形線圈，寬為L(zhǎng)，共N匝，線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面。當(dāng)線圈中通有電流I(方向如圖所示)，且在天平兩邊分別加上質(zhì)量為m1、m2的砝碼時(shí)，天平平衡；當(dāng)電流反向(大小不變)時(shí)，右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后，天平又重新平衡。由此可知()A．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，大小為eq\f(m1－m2g,NIL)B．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，大小為eq\f(mg,2NIL)C．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，大小為eq\f(m1－m2g,NIL)D．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，大小為eq\f(mg,2NIL)８.利用如圖所示的裝置探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用，導(dǎo)體棒用兩軟導(dǎo)線懸掛且水平地放在三個(gè)蹄形磁鐵之間，當(dāng)a、b兩端與電源相接構(gòu)成閉合回路時(shí)，導(dǎo)體棒向右擺動(dòng)，軟導(dǎo)線偏離豎直方向一個(gè)小角度后靜止。忽略磁鐵外部磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒的影響。下列說(shuō)法正確的是()A．如果僅將磁場(chǎng)反向，導(dǎo)體棒仍向右擺動(dòng)B．如果僅將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，導(dǎo)體棒仍向右擺動(dòng)C．如果將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)的同時(shí)將磁場(chǎng)反向，導(dǎo)體棒仍向右擺動(dòng)D．如果僅撤走一個(gè)蹄形磁鐵，則軟導(dǎo)線偏離豎直方向的角度不變９.如圖所示，在傾角為30°的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長(zhǎng)為l、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒中電流為I。要使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，需要外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值不可能為()A．eq\f(2mg,Il)B．eq\f(mg,Il)C．eq\f(mg,2Il)D．eq\f(mg,3Il)１０.電流天平是一種測(cè)量磁場(chǎng)力的裝置，如圖所示。兩相距很近的多匝通電平行線圈Ⅰ和Ⅱ，線圈Ⅰ固定，線圈Ⅱ置于天平托盤(pán)上。當(dāng)兩線圈均無(wú)電流通過(guò)時(shí)，天平示數(shù)恰好為零。下列說(shuō)法正確的是()A.兩線圈電流方向相同時(shí)，天平示數(shù)為正數(shù)B．兩線圈電流方向相反時(shí)，天平示數(shù)為負(fù)數(shù)C．線圈Ⅰ的匝數(shù)越少，天平越靈敏D．線圈Ⅱ的匝數(shù)越多，天平越靈敏１１.把一通電直導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中，它受到安培力的作用，則()A．安培力的方向一定和磁場(chǎng)方向垂直，同時(shí)一定和電流方向垂直B．安培力的方向一定和磁場(chǎng)方向垂直，但不一定和電流方向垂直C．安培力的方向一定和電流方向垂直，但不一定和磁場(chǎng)方向垂直D．安培力方向、磁場(chǎng)方向、電流方向三者一定相互垂直１２.長(zhǎng)為l的通電直導(dǎo)線放在傾角為θ的光滑斜面上，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，當(dāng)B方向豎直向上，電流為I1時(shí)導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)，若B方向改為垂直斜面向上，則電流為I2時(shí)導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)，電流比值eq\f(I1,I2)應(yīng)為()A.eq\f(1,cosθ)B．cosθC．sinθD．eq\f(1,sinθ)１３.如圖所示，通電導(dǎo)線在紙面內(nèi)由Ⅰ位置繞垂直紙面的固定軸轉(zhuǎn)到Ⅱ位置，其他條件不變，該導(dǎo)線所受安培力大小()A.變大B．變小C．不變 D．不能確定二．多選題：1４.(2021·浙江6月選考)如圖所示，有兩根用超導(dǎo)材料制成的長(zhǎng)直平行細(xì)導(dǎo)線a、b，分別通以80A和100A流向相同的電流，兩導(dǎo)線構(gòu)成的平面內(nèi)有一點(diǎn)P，到兩導(dǎo)線的距離相等。下列說(shuō)法正確的是()A．兩導(dǎo)線受到的安培力Fb＝1.25FaB．導(dǎo)線所受的安培力可以用F＝ILB計(jì)算C．移走導(dǎo)線b前后，P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向改變D．在離兩導(dǎo)線所在的平面有一定距離的有限空間內(nèi)，不存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置1５．如圖所示，在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極P(圖中未畫(huà)出)，緊貼邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極Q，并把它們與電源的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體?，F(xiàn)在把玻璃皿放在如圖所示的磁場(chǎng)中，下列判斷正確的是()A.若P接電源的正極，Q接電源的負(fù)極，俯視時(shí)液體逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B．若P接電源的正極，Q接電源的負(fù)極，俯視時(shí)液體順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．若兩電極之間接50Hz正弦交流電，液體不轉(zhuǎn)動(dòng)D．若兩電極之間接50Hz正弦交流電，液體不斷往返轉(zhuǎn)動(dòng)1６．如圖所示，兩根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線a、b平行放置，a、b中的電流大小分別為2I和I，電流方向如圖中箭頭所示，此時(shí)a受到的安培力大小為F。若在a、b的正中間再放置一根與a、b平行共面的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線c后，a受到的安培力大小變?yōu)?F，則b受到的安培力可能是()A．大小為eq\f(F,2)，方向向左 B．大小為eq\f(F,2)，方向向右C．大小為eq\f(3F,2)，方向向右 D．大小為eq\f(3F,2)，方向向左１７.如圖所示，直導(dǎo)線處于足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與磁感線成θ＝30°角，導(dǎo)線中通過(guò)的電流為I，為了增大導(dǎo)線所受的安培力，可采取的辦法是()A．增大電流IB．增加直導(dǎo)線的長(zhǎng)度C．使導(dǎo)線在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)30°角D．使導(dǎo)線在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)45°角１８.超導(dǎo)電磁船是一種不需要螺旋槳推進(jìn)的低噪聲船。電磁船的簡(jiǎn)化原理圖如圖所示，MN和CD是與電源相連的兩個(gè)電極，MN與CD之間的部分區(qū)域有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)由超導(dǎo)線圈產(chǎn)生，其獨(dú)立電路部分未畫(huà)出)，通電的海水會(huì)受到安培力的作用，船體就在海水的反作用力推動(dòng)下運(yùn)動(dòng)。以下說(shuō)法正確的是()A．電磁船將電能轉(zhuǎn)化為船的機(jī)械能，效率可高達(dá)100%B．僅改變電流的方向，就能控制船前進(jìn)或者后退C．僅將磁場(chǎng)方向改變90°，就能控制船前進(jìn)或者后退D．僅將磁場(chǎng)方向改變180°，就能控制船前進(jìn)或者后退三、非選擇題：1９.畫(huà)出圖中通電直導(dǎo)線A受到的安培力的方向。２０．質(zhì)量為m＝0.02kg的通電細(xì)桿ab置于傾角為θ＝37°的平行放置的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度d＝0.2m，桿ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直且方向向下，如圖所示?，F(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸頭，為使桿ab靜止不動(dòng)，求通過(guò)ab桿的電流范圍為多少？(g取10m/s2)２１．粗細(xì)均勻的直導(dǎo)線ab的兩端懸掛在兩根相同的彈簧下邊，ab恰好處在水平位置(如圖所示)。已知ab的質(zhì)量為m＝10g，長(zhǎng)度l＝60cm，沿水平方向與ab垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4T(取重力加速度g＝9.8m/s2)。(1)要使兩根彈簧能處在自然狀態(tài)，既不被拉長(zhǎng)，也不被壓縮，ab中應(yīng)沿什么方向、通過(guò)多大的電流。(2)當(dāng)導(dǎo)線中有方向從a到b、大小為0.2A的電流通過(guò)時(shí)，兩根彈簧均被拉長(zhǎng)了Δx＝1mm，求該彈簧的勁度系數(shù)。２２．如圖所示，兩平行導(dǎo)軌間的距離L＝0.40m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ＝37°，在導(dǎo)軌所在的平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.50T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金屬