(练习)1 课时分层训练(一) 安培力及其应用-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

课时分层训练(一)　安培力及其应用 知识点1　安培力的方向 1．在图中分别标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是(　　) A　　　　　　　　B C　　　　　　　　D C　解析：通电导线在磁场中受到安培力作用，其方向均由左手定则来确定。A图中安培力竖直向下，A错误；B图中，由于电流方向与磁场方向平行，则不受安培力作用，B错误；C图中安培力方向竖直向下，C正确；D图中安培力方向垂直纸面向外，D错误。 知识点2　安培力的大小 2．(多选)某地地磁场的磁感应强度大约是4.0×10－5 T，一根长为500 m的电线，通入电流为 10 A 的电流，该导线可能受到的安培力为(　　) A．0 B．0.2 N C．0.3 N D．0.4 N AB　解析：该导线与地磁场垂直放置时，受到的安培力最大，Fmax＝IlB＝10×500×4.0×10－5 N＝0.2 N，当I∥B 时，Fmin＝0，所以选项A、B正确。 知识点3　安培力的应用 3．根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的炮弹发射装置——电磁炮，它的基本原理如图所示，下列结论中错误的是(　　) A．要使炮弹沿导轨向右发射，必须通以自M向N的电流 B．要想提高炮弹的发射速度，可适当增大电流 C．要想提高炮弹的发射速度，可适当增大磁感应强度 D．使电流和磁感应强度的方向同时反向，炮弹的发射方向亦将随之反向 D　解析：要使炮弹沿导轨向右发射，炮弹所受安培力方向向右，由左手定则可知，必须通以自M向N的电流，A正确；要想提高炮弹的速度，应增大安培力的大小，由安培力F＝ILB可知，可通过增大电流或增大磁感应强度来提高炮弹的发射速度，B、C正确；如果电流和磁感应强度的方向同时反向，由左手定则可知，炮弹的发射方向将保持不变，D错误。 4．如图所示，在水平放置的光滑绝缘杆ab上，挂有两个相同的金属环M和N。当两环均通以图示方向的电流时，下列说法正确的是(　　) A．两环静止不动 B．两环互相靠近 C．两环互相远离 D．两环同时向左运动 B　解析：两金属环通以同向电流，由同向电流相互吸引，反向电流相互排斥知，两环互相靠近。 5．如图所示，D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里。在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是(　　) A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 A　解析：开关S闭合后，电流由线圈左侧流入，则由安培定则可知电磁铁右侧为N极，故导线所在处的磁场方向水平向左；由左手定则可知，导线所受安培力向上，故选A。 6．如图所示，两根相隔一定距离、相互垂直的异面直导线ab和cd，分别通有方向如图所示的电流，若通电导线ab固定不动，通电导线cd可以自由活动，则通电导线cd的运动情况是(　　) A．顺时针转动，同时靠近ab B．顺时针转动，同时远离ab C．逆时针转动，同时靠近ab D．逆时针转动，同时远离ab A　解析：由安培定则知，通电导线ab的磁场方向在ab之上垂直纸面向外，在ab之下垂直纸面向里，根据左手定则，通电导线cd上半部分所受安培力向右，下半部分所受安培力向左，故cd将顺时针转动。因cd顺时针转动，其电流方向趋于和ab的电流方向一致，又同向电流互相吸引，故cd同时靠近ab。 7．如图所示，倾角为30°的光滑斜面上水平放置一条长0.2 m的导体PQ，两端用轻软的导线连接，导线通有大小为 5 A 的电流，方向自Q向P。当有方向竖直向上、B＝2 T的匀强磁场时，PQ恰好平衡，求PQ所受的重力。 解析：导体PQ静止在斜面上，受力平衡，又磁场的方向竖直向上，对导体受力分析，根据平衡条件求解即可。 导体受力情况如图所示。 在水平方向上有F安－Nsin 30°＝0 在竖直方向上有G－Ncos 30°＝0 其中F安＝IlB 联立解得PQ所受的重力 G＝＝2 N。 答案：2 N 8．如图所示，质量为m、长度为l的水平金属棒ab通过两根细金属丝悬挂在绝缘架MN下面，整个装置处于竖直方向的匀强磁场中。当金属棒通以由a流向b的电流I后，金属棒将离开原位置向外偏转α角而重新平衡，重力加速度为g，则： (1)磁感应强度的大小和方向如何？ (2)此时金属丝中的拉力是多大？ 解析：(1)根据题意画出金属棒ab的受力图，(从b向a看)如图所示。 金属棒处于平衡状态，设单根金属丝拉力为T，因此有 2Tcos α＝mg 2Tsin α＝F安＝IlB 联立解得B＝tan α 根据左手定则可知，磁场方向竖直向上。 (2)由平衡条件可得2Tcos α＝mg 解得T＝。 答案：(1)tan α　方向竖直向上　(2) 学科网（北京）股份有限公司 $