【精准解析】22021学年物理人教版选择性必修第二册：第一章 习题课+安培力的应用

习题课一安培力作用下导体的平衡和加速课后·训练提升基础巩固一、选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)1.如图所示,用细弹簧把一根硬直导线ab挂在蹄形磁体磁极的正上方,磁体的左端为N极、右端为S极,开始时导线处于水平静止状态,当导线中通以由a向b的电流时,导线ab的运动情况是(从上往下看) ( )A.顺时针方向转动,同时上升B.顺时针方向转动,同时下降C.逆时针方向转动,同时上升D.逆时针方向转动,同时下降,左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向外,右边一小段所受安培力的方向垂直纸面向里,从上往下看,知导线逆时针转动,当转动90°时,导线所受的安培力方向向下,所以导线的运动情况为逆时针转动,同时下降,选项A、B、C错误,D正确。

2.通有电流的导线A、B处在同一平面(纸面)内,A是固定的,B可绕垂直纸面的固定转轴O转动(O为B的中心),各自的电流方向如图所示。

下列描述正确的是( )A.因B不受磁场力的作用,故B不动B.因B上、下两部分都受到安培力,故B不动C.B绕轴O按顺时针方向转动D.B绕轴O按逆时针方向转动A上方的磁场的方向为垂直纸面向外,且离导线A的距离越远,磁场越弱,根据左手定则可知导线B上的每一小部分受到的安培力方向水平向右,由于O点的下方磁场较强,则安培力较大,因此B绕固定转轴O按逆时针方向转动,选项D正确。

3.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=mgsinθIl B.B=mgcosθIlC.B=mgtanθIl D.B=mgcotθIl受重力、斜面的支持力、安培力,根据共点力平衡有F=mgtanθ,又F=BIl,解得B=mgtanθIl,选项A、B、D错误,C正确。

4.如图所示,一个宽为l=0.2 m的U形绝缘导轨与水平面成37°倾角固定放置。

习题课安培力的应用必备知识基础练1.如图所示,在固定放置的条形磁铁S极附近悬挂一个金属线圈,线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内,当在线圈中通入沿图示方向流动的电流时,将会看到( )A.线圈向左平移B.线圈向右平移C.从上往下看,线圈顺时针转动,同时靠近磁铁D.从上往下看,线圈逆时针转动,同时靠近磁铁2.如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度。

下列各选项所示的载流线圈匝数相同,边长MN相等,将它们分别挂在天平的右臂下方。

线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态。

若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是( )3.如图所示,磁场方向竖直向下,通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2,通电导线所受安培力( )A.数值变大,方向不变B.数值变小,方向不变C.数值不变,方向改变D.数值、方向均改变4.如图所示,等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M、N与直流电源两端相接。

已知导体棒MN受到的安培力大小为F,则线框LMN受到的安培力大小为( )A.2FB.1.5FC.0.5FD.05.如图所示,一通电金属环固定在绝缘的水平面上,在其左端放置一可绕中点O自由转动且可在水平方向自由移动的竖直金属棒,中点O与金属环在同一水平面内,当在金属环与金属棒中通有图中所示方向的电流时,则( )A.金属棒始终静止不动B.金属棒的上半部分向纸面外转,下半部分向纸面里转,同时靠近金属环C.金属棒的上半部分向纸面里转,下半部分向纸面外转,同时靠近金属环D.金属棒的上半部分向纸面里转,下半部分向纸面外转,同时远离金属环关键能力提升练6.(多选)如图所示,有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b,分别通以80 A和100 A流向相同的电流,两导线构成的平面内有一点P,到两导线的距离相等。

下列说法正确的是( )A.两导线受到的安培力F a=125F bB.导线所受安培力可以用F=ILB计算C.移走导线b前后,P点的磁感应强度方向改变D.在两导线所在的平面内,存在磁感应强度为零的位置7.如图所示,U形平行金属导轨与水平面成37°角,金属杆ab横跨放在导轨上,其有效长度为0.5 m,质量为0.2 kg,与导轨间的动摩擦因数为0.1。

人教版新教科书选择性必修第二册第一章安培力和洛伦兹力复习与提高（解析版）A组1. 有人说：“通电导线放在磁感应强度为0 的位置上，所受的安培力一定为0，因此，当某位置的通电导线不受安培力时，该位置的磁感应强度一定为0。

”你认为他说的话对吗？为什么？【答案】不一定，通电导体所受安培力的大小与B、I、l及θ有关。

当θ=0，即通电导线与磁场平行时，无论磁感应强度B为多少，安培力始终为0。

2．把一根通电的硬导线放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图1-1 所示。

导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由 a 向b。

（1）描述导线的运动情况。

（2）虚线框内有产生以上弧形磁感线的磁场源，它可能是条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管、直线电流。

请你分别按每种可能考虑，大致画出它们的安放位置。

【答案】(1)通电导线的a端和b端受到的安培力分别垂直于纸面向外和垂直于纸面向内，所以导线会按俯视逆时针方向转动。

当转过一个很小的角度后，在向右的磁场分量的作用下，通电导线还会受到向下的安培力。

所以导线先转动，然后边转动边下移。

(2)如图1-4所示的四个图分别表示虛线框内的磁场源可能是条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管和电流及它们的大致位置。

3. 如图1-2所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面。

当线圈内通以图示方向的电流后，线圈的运动情况怎样？请用以下两种方法分析：（1）把整个线圈看成一个通电螺线管。

（2）把线圈截成许多小段，每小段视为通电直导线，分析磁场对各小段导线的作用力。

【答案】线圈向左运动。

【解析】(1)把整个线圈看成一个通电螺线管，根据右手螺旋定则，N极在右边，因为异名磁极互相吸引，可知线圈向左运动。

(2)把线圈分为无数段微小的通电导线，各小段所受安培力的竖直平面内分量作用效果抵消，水平分量均向左，所以整个线圈向左运动。

4．如图1-3 所示，长为2l 的直导线折成边长相等、夹角为60°的V 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。

新人教版选择性必修第二册课后作业第一章安培力与洛伦兹力带电粒子在匀强磁场中的运动一、选择题1.(多选)两个质量和电荷量均相同的带电粒子a、b,分别以速度v和2v垂直射入同一匀强磁场,其运动半径分别为r a和r b,运动的周期分别为T a和T b。

不计粒子重力,则( )A.r a>r bB.r a<r bC.T a>T bD.T a=T b2.如图所示,带电粒子(不计重力)以速度v沿垂直于磁场的方向进入一匀强磁场,在磁场中做匀速圆周运动。

设粒子做匀速圆周运动的轨迹半径为R,周期为T。

如果仅增大粒子的入射速度v,下列说法正确的是( )A.R增大B.R减小C.T增大D.T减小3.(多选)一个带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动。

如果该粒子又垂直进入另一磁感应强度为2B的匀强磁场,则( )A.粒子的速率加倍,周期减半B.粒子的速率不变,周期减半C.粒子的速率不变,轨迹半径减半D.粒子的速率减半,轨迹半径变为原来的144.质子和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,轨迹半径分别为R1和R2,周期分别为T1和T2,则下列选项正确的是( )A.R1∶R2=1∶2 T1∶T2=1∶2B.R1∶R2=1∶1 T1∶T2=1∶1C.R1∶R2=1∶1 T1∶T2=1∶2D.R1∶R2=1∶2 T1∶T2=1∶15.如图所示,虚线上方为匀强磁场区,A、B、C为虚线上三点,且AB=BC。

两个带负电的粒子P、Q(重力不计)分别从A、B两点以相同的速度沿垂直于磁场的方向射入磁场区,最终两粒子都从C点离开磁场。

设P、Q两粒子在磁场中运动的时间之比为m,P、Q两粒子的比荷之比为k,则( )A.m=1∶2,k=2∶1B.m=1∶2,k=1∶2C.m=2∶1,k=2∶1D.m=2∶1,k=1∶26.如图,三个速度大小不同的同种带电粒子沿同一方向从图示长方形区域的匀强磁场边缘射入,当它们从下边缘飞出时,相对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°,则它们在磁场中的运动时间之比为( )A.1∶1∶1B.1∶2∶3C.3∶2∶1D.√3∶√2∶17.如图所示,两相邻且范围足够大的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ的磁感应强度方向平行、大小分别为B和2B。

第一章安培力与洛伦兹力习题课:安培力的应用课后篇素养形成必备知识基础练1.固定导线c垂直纸面,可动导线ab通以如图方向的电流,用测力计悬挂在导线c的上方,导线c中通电时,以下判断正确的是()A.导线a端转向纸外,同时测力计读数减小B.导线a端转向纸外,同时测力计读数增大C.导线a端转向纸里,同时测力计读数减小D.导线a端转向纸里,同时测力计读数增大c产生的磁场在右边平行纸面斜向左上,在左边平行纸面斜向左下,在ab左右两边各取一电流元,根据左手定则,左边的电流元所受的安培力方向向外,右边的电流元所受安培力方向向内,知ab 导线逆时针方向(从上向下看)转动。

当ab导线转过90°时,两电流为同向电流,相互吸引,测力计的读数变大。

故B正确,A、C、D错误。

2.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来,在其附近放一条形磁铁,磁铁的轴线与圆环在同一个平面内,且通过圆环中心,如图所示,当圆环中通以顺时针方向的电流时,从上往下看()A.圆环顺时针转动,靠近磁铁B.圆环顺时针转动,远离磁铁C.圆环逆时针转动,靠近磁铁D.圆环逆时针转动,远离磁铁,N极在内,S极在外,根据同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,可得C项正确。

3.如图所示,A为一水平旋转的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向如图所示。

当圆盘高速绕中心轴OO'转动时,通电直导线所受磁场力的方向是()A.竖直向上B.竖直向下C.水平向里D.水平向外,形成逆时针方向的电流,由安培定则得圆盘转动产生的磁场垂直分量的方向竖直向上,再由左手定则判断得通电直导线所受磁场力方向水平向里。

4.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发射炮弹的装置——电磁炮,其原理如图所示,把待发炮弹(导体)放置在匀强磁场中的两平行导轨上,给导轨通以大电流,使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运动,并以某一速度发射出去,现要提高电磁炮的发射速度,你认为下列方案在理论上可行的是()A.减小电流I的值B.增大磁感应强度B的值C.减小磁感应强度B的值D.改变磁感应强度B的方向,使之与炮弹前进方向平行mv2,又知F=BIl,故,根据动能定理得Fs=12mv2,其中B为磁感应强度,I为电流,l为平行导轨宽度,s为导轨长度,要增大v,则需要增大I或BIls=12B,A、C错误,B正确;若改变磁感应强度B的方向,使之与炮弹前进方向平行,则安培力为零,D错误。

第一章安培力与洛伦兹力2.磁场对运动电荷的作用力课后篇巩固提升基础巩固1.在赤道平面上无风的时候,雨滴是竖直下落的。

若雨滴带负电,则它的下落方向将偏向()A.东方B.西方D.北方解析在赤道平面上地磁场方向由南向北,带负电的雨滴竖直向下运动,由左手定则可知,雨滴受向西的洛伦兹力作用,故B项正确。

答案B一束混合粒子流从一发射源射出后,进入如图所示的磁场,分离为1、2、3三束粒子流,则下列选项不正确的是()A.1带正电B.1带负电C.2不带电解析根据左手定则,带正电的粒子向左偏,即粒子1;不偏转说明不带电,即粒子2;带负电的粒子向右偏,即粒子3,故选B。

答案B)一个电子穿过某一空间而未发生偏转,则()A.此空间一定不存在磁场B.此空间可能有磁场,方向与电子速度方向平行C.此空间可能有磁场,方向与电子速度方向垂直,它们的方向均与电子速度方向垂直解析由洛伦兹力公式可知:当v的方向与磁感应强度B的方向平行时,运动电荷不受洛伦兹力作用,因此电子未发生偏转,不能说明此空间一定不存在磁场,此空间可能有磁场,磁场方向与电子速度方向平行,故选项B正确,选项A、C错误。

此空间也可能有正交的磁场和电场,它们的方向均与电子速度方向垂直,导致电子所受合力为零,故选项D正确。

答案BD如图所示,一束电子流沿管的轴线进入螺线管,忽略重力,电子在管内的运动应该是()A.当从a端通入电流时,电子做匀加速直线运动B.当从b端通入电流时,电子做匀加速直线运动C.不管从哪端通入电流,电子都做匀速直线运动,电子都做匀速圆周运动0,电子做匀速直线运动。

v∥B,F洛=如图所示,在竖直绝缘的水平台上,一个带正电的小球以水平速度v0抛出,落在地面上的A点,若加一垂直纸面向里的匀强磁场,小球仍能落到地面上,则小球的落点()A.仍在A点B.在A点左侧小球在运动中某一位置的受力如图所示,小球此时受到了斜向上的洛伦兹力的作用,小球在竖直方向的加速度a y= - 魘ኧcos <g,故小球在空中做曲线运动的时间将增加,同时水平方向上加速,故落点应在A点的右侧,选项C正确。

2.安培力的应用课后训练巩固提升一、基础巩固1.如图所示,电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成的。

当电源接通后,磁场对流过炮弹的电流产生力的作用,使炮弹获得极大的发射速度。

下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是( ),图A所示磁场方向使炮弹受到的安培力向后,图B 所示磁场方向使炮弹受到的安培力向前,图C、D所示炮弹不受安培力,只有图B符合实际。

2.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,所以它们受到的安培力的效果是相互吸引,故两环互相靠近。

3.如图所示,A为一水平放置的橡胶圆盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向如图所示。

当圆盘沿图中所示方向高速绕中心轴OO'转动时,通电直导线所受安培力的方向是( )A.竖直向上B.竖直向下C.水平向里D.水平向外,可知圆盘上方磁场向上,根据左手定则可知导线受力的方向水平向里。

4.通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内,L1是固定的,L2可绕垂直纸面的固定转轴O转动(O为L2的中心),各自的电流方向如图所示。

下列哪种情况将会发生( )A.因L2不受安培力的作用,故L2不动B.因L2上、下两部分所受的安培力平衡,故L2不动C.L2绕轴O按顺时针方向转动D.L2绕轴O按逆时针方向转动L1上方磁场的方向为垂直纸面向外,且离导线L1的距离越远的地方,磁场越弱,导线L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右,由于O点下方的磁场较强,则安培力较大,因此L2绕轴O 按逆时针方向转动,选项D正确。

5.如图所示,把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以在空间自由运动,当导线通以图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看) ( )A.顺时针方向转动,同时下降B.顺时针方向转动,同时上升C.逆时针方向转动,同时下降D.逆时针方向转动,同时上升,将导线AB分成左、中、右三部分。