2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册第一章第1节安培力及其应用

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册第一章第1节安培力及其应用
过 关 演 练
一、单选题
1． 下列说法中正确的是（ ）
A．若一小段电流在某处所受的磁场力为零，该处的磁感应强度不一定为零
B．磁场中磁感应强度大的地方，磁通量一定很大
C．磁感应强度的方向与通电直导线在该处所受磁场力方向相同
D．穿过某一面积的磁通量为零，则该处磁感应强度一定为零
2． 如图所示，“W”形导线有部分在磁场中，、与磁场边界MN垂直，ACDE为等腰梯形，下底AC长为L，上底ED长为0.6L，AE中点P和CD的中点Q在磁场的边界上，导线平面与磁场垂直，磁场的磁感应强度大小为B，给导线通入大小为I的恒定电流，导线保持静止，则导线受到的安培力大小为（ ）
A． B． C． D．
3． 如图所示为研究平行通电直导线之间相互作用的实验装置。接通电路后发现两根导线均发生形变，此时通过导线M和N的电流大小分别为I1和I2，已知I1>I2，方向均向上。若用F1和F2分别表示导线M与N受到的磁场力的大小，则下列说法中正确的是（ ）
A．F1=F2，两根导线相互排斥
B．F1=F2，两根导线相互吸引
C．F1>F2，两根导线相互排斥
D．F1>F2，两根导线相互吸引
4． 如图所示，无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I，导线正上方沿竖直方向有一绝缘细线悬挂着的正方形线框。线框中通有沿逆时针方向的恒定电流I，线框的边长为L，线框下边与直导线平行，且到直导线的距离也为L。已知在长直导线的磁场中距长直导线r处的磁感应强度大小为（k为常量），线框的质量为m，则剪断细线的瞬间，线框的加速度为（ ）
A．0 B． C． D．
5． 在恒定的匀强磁场中固定一根通电直导线，导线的方向与磁场方向垂直，如图反映的是这根导线受到的磁场力大小F与通过导线的电流I之间的关系，M、N两点各对应一组F、I的数据，其中可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
6． 如图所示装置，天平可以用来测定磁感应强度B的大小和方向，天平的右臂下面挂有一个共N匝的矩形线圈，线圈宽为l。线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面，线圈中通有如图所示方向的电流I时，在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡；当只改变电流的方向时，需要在天平左边再加上质量为m的砝码后，天平才重新达到平衡。那么（ ）
A．B的方向垂直纸面向外，大小为
B．B的方向垂直纸面向里，大小为
C．B的方向垂直纸面向外，大小为
D．B的方向垂直纸面向里，大小为
7． 如图所示，电阻忽略不计的两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度，方向垂直于金属棒ab，与导轨平面的夹角，导轨宽度为，一端与电源连接，电源电动势，内阻，一质量为的金属棒ab垂直于平行导轨放置并接触良好，连入导轨间金属棒的电阻，ab与导轨间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），拉力F为平行于金属导轨且垂直于金属棒方向，棒ab处于静止状态．已知，，则（ ）
A．通过ab的电流大小为 B．ab受到的安培力大小为3N
C．ab受到的最大静摩擦力为3.5N D．F的取值范围为
8． 用两根轻质柔软导线悬挂一根长为L、质量为m的导体棒MN在天花板上P、Q两点，空间存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向始终垂直于导体棒，对导体棒通入电流I，稳定后发现悬挂导体棒的导线偏离竖直方向某一夹角θ，如图所示。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．电流方向由M到N
B．磁场方向竖直向上时，有tan θ＝
C．磁场方向可能垂直于PQNM平面
D．若BIL9． 倾角为θ的光滑固定斜面体处于竖直向下的匀强磁场中，在斜面上有一根长为L、质量为m的导线，导线与磁场垂直，导线中电流为I，方向如图所示，导线恰能保持静止，重力加速度为g。则磁感应强度B的大小为（ ）
A． B．
C． D．
10．了解物理规律的发展过程，学会像科学家那样观察和思考，是我们学习过程中重要的一环。下列说法符合事实的是（ ）
A．安培首先通过实验发现了通电导线周围存在磁场，即发现“电生磁”的第一人
B．丹麦物理学家斯特首先提出用电场线来描述电场
C．库仑首先通过实验验证了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力遵循的规律
D．安培定则是用来判断通电导线在磁场中所受安培力方向的现律
二、多选题
11．如图所示，电阻忽略不计的两平行粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度B=5T，方向垂直于ab，与导轨平面的夹角α=53°，导轨宽度为L=0.5m，一端与电源连接。一质量m=1kg的金属棒ab垂直于两平行导轨放置并与导轨接触良好，连入导轨间的电阻R=2.5Ω，ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.5（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），拉力FT为水平向右，ab处于静止状态。已知E=6V，r=0.5Ω取g=10m/s2，sin37°=0.6，则（ ）
A．通过ab的电流大小为2A，方向由a到b B．ab受到的安培力大小为4N，方向水平向左
C．ab受到的最大静摩擦力大小为3.5N D．FT的取值范围为0.5N≤FT≤7.5N
12．如图所示，质量为、长度为的直导线用两绝缘细线悬挂于、两点，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿轴正方向的电流，且导线保持静止时细线与竖直方向的夹角为。则磁感应强度的方向和大小可能为（ ）
A．沿轴正方向， B．沿轴正方向，
C．沿轴负方向， D．沿细线向上，
13．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里。欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是（ ）
A．，方向垂直斜面向上
B．，方向竖直向下
C．，方向水平向左
D．，方向水平向左
14．如图所示，间距为L=0.3m的平行光滑金属导轨上端接有电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω的直流电源，导轨平面与水平面成θ=37°角，匀强磁场方向沿竖直方向，现把一质量为m=0.1kg，电阻为R=2.0Ω的金属棒ab垂直放在金属导轨上，使金属棒与导轨保持良好接触，金属棒恰好静止。已知g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则（ ）
A．金属棒ab的发热功率为3.0W
B．磁感应强度大小为2.5T
C．磁场方向竖直向上
D．若改变磁场方向，仍使金属棒静止在导轨上，磁感应强度的最小值为2.0T
15．下列关于磁电式电流表（结构如图所示）的说法正确的是（ ）
A．磁电式电流表最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈
B．表盘的刻度是不均匀的
C．根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向
D．优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱
三、解答题
16．电磁轨道炮是一种理想的兵器，它的主要原理图如图，炮弹置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁场力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离d=0.10m,，导轨长L=5.0m，炮弹质量m=10g。导轨上电流的方向如图中箭头所示。可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B=50.0T，若炮弹出口速度为v=1.0×103m/s，忽略摩擦力与重力的影响。求：
（1） 炮弹的加速度大小；
（2）炮弹受到的安培力大小；
（3） 通过导轨的电流I。
17．如图所示，在倾角为的斜面上，固定一宽的平行光滑金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器，电源电动势，内阻，一质量的金属棒与两导轨垂直并接触良好，其余电阻不计。整个装置处于磁感应强度、垂直于斜面向上的匀强磁场中，取。
（1）当金属棒在导轨上静止时，求金属棒受到的安培力大小以及此时滑动变阻器接入电路中的阻值；
（2）若金属棒以的加速度沿轨道运动，求滑动变阻器接入电路中的阻值。
2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册第一章第1节安培力及其应用（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A A B D C C C D C C
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 ACD BC BC BCD ACD
三、解答题
16．（1）1.0×105m/s2；（2）1.0×103N；（3）200A
17．（1）8Ω；（2）3Ω
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