高中物理 第3章 磁场 第4节 安培力的应用学业分层测评 粤教版

学力测评一、本题共7小题，每小题4分，共28分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.1.下列关于磁感应强度的说法中，正确的是（）A.一小段通电直导线放在磁感应强度为零的地方，受到的磁场力可能不为零B.一小段通电直导线放在磁场中某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度可能不为零C.一小段通电直导线放在磁场中某点不受磁场力作用，则该点磁感应强度一定为零D.一小段通电直导线放在磁场中受到的安培力为F，通电电流为I，导线长为ΔL，则磁感应强度B的大小等于F/(IΔL)解析：没有磁场的地方，通电直导线就不会受到磁场力的作用，A错.通电直导线如果平行于磁场放置则不受磁场力的作用，所以一小段通电直导线放在磁场中某点不受磁场力的作用，并不说明该点磁感应强度为零，B对、C错.是这样定义磁感应强度的：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做磁感应强度，所以D错误.答案：B2.关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是（）A.磁感线从磁体的N极出发，终止于S极B.磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向C.沿磁感线方向，磁场逐渐减弱D.在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小解析：磁感线是为了形象描述磁场而引入的闭合曲线，没有起点和终点，所以A错.通电直导线在磁场中所受的磁场力的方向与磁场垂直，B错.磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线的方向不表示磁场的强弱，故C错.通电导线在磁场中的受力不仅与磁感应强度有关，还跟导线的位置取向有关，若通电导线与磁场方向平行，则无论怎样安培力均为零，D正确.答案：D3.如图3-1所示，三根长导线通电电流大小相同，通电方向为b导线和d导线向纸里，c导线向纸外，a点为bd的中点，ac垂直于bd，且ab=ad=ac，磁场在a点处的磁感应强度的方向为（）图3-1A.垂直纸面指向纸外B.垂直纸面指向纸里C.沿纸面由a指向bD.沿纸面由a指向c解析：在多个磁体存在的空间里任意一点的磁场是这些磁体在该点产生磁场的合磁场.a点是b、d两根通电直导线的对称点，b、d两通电直导线在a点产生的磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，二者的合磁感应强度为零，则a点磁场的磁感应强度就等于c通电直导线在a点产生的磁场的磁感应强度，方向由a指向b，C正确.答案：C4.如图3-2所示，金属板abcd置于匀强磁场中，通以水平向左的恒定电流，当达到稳定状态后（）图3-2A.电子向cd边偏转，使ab边电势高于cd边电势B.电子向cd边偏转，使ab边电势低于cd边电势C.电子不再发生偏转，但ab边电势高于cd边电势D.电子不再发生偏转，但ab边电势低于cd边电势解析：电流水平向左，定向移动的电子向右，金属阳离子是不能移动的，在洛伦兹力作用下电子向ab边偏转使ab边带负电，则cd边带正电，所以ab边电势低于cd边的电势，D正确.答案：D5.一带电粒子M在相互垂直的匀强电场、匀强磁场中做匀速圆周运动，匀强电场竖直向下，匀强磁场水平且垂直纸面向里，如图3-3 所示.下列说法正确的是（）图3-3A.沿垂直纸面方向向里看，粒子M的绕行方向为顺时针方向B.运动过程中外力对粒子做功的代数和为零，故机械能守恒C.在粒子旋转一周的时间内重力做功为零D.沿垂直纸面方向向里看，粒子M的绕行方向既可以是顺时针也可以是逆时针方向解析：粒子能在竖直面内做匀速圆周运动，则该粒子一定带负电，且电场力和重力大小相等、方向相反，洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断知：该粒子沿垂直纸面方向向里看，粒子M的绕行方向为顺时针方向，A正确、D错误.由于电场力参与做功，所以粒子运动过程中机械能不守恒，B错.重力做功与路径无关，只与起点和终点有关，运动一周重力做功为零，C对.答案：AC6.一束混合的离子束，先径直穿过正交匀强电、磁场，再进入一个磁场区域后分裂成几束，如图3-4所示.若粒子的重力不计，此分裂是因为（）图3-4A.带电性质不同，有正离子又有负离子B.速度不同C.质量和电荷量的比值不同D.以上选项均不正确解析：能沿直线通过正交匀强电、磁场区域的粒子必须满足电场力与洛伦兹力大小相等，即Eq=Bqv ，所以所有沿直线通过该区域的粒子的速度相等，与带电粒子的电性无关.粒子进入偏转磁场后做匀速圆周运动，轨道半径为Bqm v R =，粒子束分裂成几束，说明它们的半径不同，这是因为他们的比荷不同所致，C 正确.答案：C7.如图3-5，在半径为R 的圆内有一磁感应强度为B 的向外的匀强磁场，一质量为m 、电荷量为q 的粒子(不计重力)，从A 点对着圆心方向垂直射入磁场，从C 点飞出，则（ ）图3-5A.粒子带正电B.粒子的轨道半径为RC.A 、C 两点相距R 3D.粒子在磁场中运动的时间为πm /3Bq解析：用左手定则判断可知粒子带正电，A 对.由几何关系可得粒子轨道半径大于R ，等于R 3，B 错.由A 、C 和粒子圆轨道的圆心构成的三角形是等边三角形，所以A 、C 两点相距R 3，C 对.粒子在磁场中运动圆弧对应的圆心角为3π，运动时间为Bqm T 36π=，D 正确.答案：ACD二、本题共9小题，共72分.第8~11小题答案填写在题内横线空白处.解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位.8.（5分）如图3-6所示，蹄形磁铁两极间的导体棒ab ，当通有自b 向a 的电流时受到向右的安培力的作用，则磁铁的上端是______________极.如果磁铁上端是S 极，导体棒中的电流方向自a 到b ，则导体棒受到的安培力的方向向______________.图3-6解析：用左手定则判断，通电直导线处在竖直向下的磁场中，即N 极在上端；用左手定则判断，导体棒受到的安培力方向向右.答案：N 右9.（5分）如图3-7所示，在轻弹簧的下端悬挂一个边长为L 的正方形金属线框.金属线框的下边放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，当线框中的电流为I 时，弹簧仍保持原长，线框恰好平衡.现断开电路，使线框中的电流为零，线框开始向下运动.当线框向下运动到最低点时，弹簧的弹性势能增加了E ，则线框下降的距离x=_____________.图3-7解析：通有电流I 时，线框受到的安培力大小等于其重力大小，即mg=BIL ，断开电源后，线框下落，只有重力和弹簧弹力做功，线框、弹簧、地球构成的系统机械能守恒，有：E-mgx=0，所以BILE mg E x ==.答案：E/ILB10.（5分）如图3-8所示，带电液滴从h 高处自由落下，进入一个匀强电场与匀强磁场的互相垂直的区域，磁场方向垂直纸面，电场强度为E ，磁感应强度为B.已知液滴在此区域中做匀速圆周运动，则圆周运动的半径R=______________.图3-8解析：带电液滴进入磁场就做匀速圆周运动，说明电场力与重力平衡，即Eq=mg 得gEq m =液滴自离磁场边界h 高处下落，下落过程中机械能守恒：221mv mgh =得：gh v 2=做匀速圆周运动所需要的向心力为洛伦兹力，满足：R m v Bqv 2=，即Bqm v R =联立方程①②③得：gh B E R 2=.答案：g hB E 211.（5分）正方形导线框abcd ，匝数为10匝，边长为20 cm ，在磁感应强度为0.2 T 的匀强磁场中围绕与B 方向垂直的转轴匀速转动，转速为120 r/min.当线框从平行于磁场位置开始转过90°时，线圈中磁通量的变化量是_____________Wb.解析：导线框与B 垂直时磁通量最大，当转过90°时磁通量为零，所以此过程磁通量的变化量就等于初始时刻的磁通量的值，即ΔΦ=BS=0.2×(0.2)2 Wb=0.008 Wb.答案：0.00812.（10分）如图3-9所示是一宽D=8 cm 的同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域，一束带电粒子(重力不计)以速度v 0垂直射入时恰好不改变运动方向.若粒子射入时内有电场，可测得粒子束穿过电场时沿竖直方向向上偏了3.2 cm ；若粒子射入时只有磁场，问：图3-9(1)粒子在磁场中的运动情况如何？(2)粒子离开磁场时偏离原方向多大距离？答案：粒子在复合场中、电场中和磁场中运动情况各有不同（1）电场和磁场共存时，带电粒子做匀速直线运动，则有：Eq=qv 0B（2）只有电场时，带电粒子只受电场力，做类平抛运动，则有：水平方向x=v 0t竖直方向y=Eqt 2/2m解①②③联立的方程组代入y=0.032 m 得qB 2/mE=10.(3)只有磁场时，带电粒子只受洛伦兹力做匀速圆周运动，则有：qBv 0=mv 02/R 得：R=mE/qB 2=0.1 m带电粒子从进入磁场到出磁场过程，设粒子在磁场中偏离原方向的距离为d ，通过几何关系得R 2=D 2+(R-d)2把R=0.1 m 、D=0.08 m 代入得d=0.04 m.13.(8分)在竖直平面内半圆形光滑绝缘管处在如图3-10所示的匀强磁场中，B=1.1 T ，管道半径R=0.8 m ，其直径AOB 在竖直线上.在管口A 处以2 m/s 的水平速度射入一个小带电球，其电荷量为10-4 C ，问：图3-10(1)小球滑到B 处的速度为多大？(2)若小球从B 处滑出的瞬间，管子对它的压力恰好为零，小球质量为多少？(取g=10 m/s 2)解析：(1)小球从A 到B ，利用动能定理mg·2R=mv b 2/2-mv a 2/2得v b =6 m/s.(2)在B 点，对小球进行受力分析,由于小球做圆周运动，所以有qv B B-mg=mv b 2/R ，得m=1.2×10-5kg.答案：（1）6 m/s (2)1.2×10-5 kg14.（12分）正电子发射计算机断层（PET ）是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段.图3-11（1）PET 所用回旋加速器示意如图，其中置于高真空中的金属D 形盒的半径为R ，两盒间距为d ，在左侧D 形盒圆心处放有粒子源S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向如图所示.质子质量为m ，电荷量为q.设质子从粒子源S 进入加速电场时的初速度不计，质子在加速器中运动的总时间为t （其中已略去了质子在加速电场中的运动时间），质子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同，加速电子时的电压大小可视为不变.求此加速器所需的高频电源频率f 和加速电压U.（2）试推证当R d 时，质子在电场中加速的总时间相对于在D 形盒中回旋的总时间可忽略不计（质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）.解析：（1）设质子加速后最大速度为v ，由牛顿第二定律有Rv m qvB 2=质子的回旋周期qB m v R T ππ22==高频电源的频率mqB T f π21==质子加速后的最大动能221mv E k =设质子在电场中加速的次数为n ，则nqU E k =又2Tn t =可解得t BR U 22π=（2）在电场中加速的总时间为vnd v nd t 221==在D 形盒中回旋的总时间为v B n t π=2故B d t t π221=1即当R d 时，t 1可忽略不计.答案：（1）t BR m qB 222ππ （2）证明略15.(11分)如图3-12所示，在足够长的竖直放置的绝缘真空管中，有一电荷量为4×10-4 C 、质量为0.1 g 的带正电的小圆柱体，恰好可在管内部自由滑动.将此管放在相互垂直的水平匀强磁场和水平匀强电场中，已知E=10 N/C ，B=5 T ，小圆柱体与管壁的动摩擦因数μ=0.2.设圆柱体在管内静止下落，图3-12(1)试说明小圆柱体运动的性质；(2)下落过程中最大和最小的加速度及与此相对应的速度大小为多少？ 解析：（1）见解析(2).(2)对小圆柱体受力分析，水平方向：N +qvB =Eq ，竖直方向：mg-μN=ma当N=0时，即mg=ma ，a=g=10 m/s 2，此时qvB=Eq 得v=E/B=10/5 m/s=2 m/s.当速度继续增大时，洛伦兹力随之增大，管壁对小圆柱体的弹力要反向增大，经受力分析得水平方向：Eq+N=qvB竖直方向：mg-μN=ma当a=0时，速度达到最大值，即mg=μ(qvB -Eq)得v max =(mg+μEq)/μqB ，代入数据得v max =4.5 m/s.16.（11分）如图3-1-3所示，x 轴上方有匀强磁场B ，下方有匀强电场E.电荷量为q 、质量为m 的粒子在y 轴上，重力不计，x 轴上有一点M(L ，0)，要使粒子在y 轴上由静止释放能达到M 点.问：图3-1-3(1)带电粒子应带何种电荷？释放位置离O点须满足什么条件？(2)粒子从出发点运动到M点经历的时间多长？解析：(1)带电粒子要在电场中向上加速，所以带电粒子应带负电荷.设释放点离原点距离为d，负电荷在电场中加速，由动能定理得：Eqd=mv2/2 ①负电荷在磁场中做匀速圆周运动，其运动半径为R，qvB=mv2/R ②又由题意得：2nR=L联立①②③式得d=qB2L2/8n2mE，n=1、2、3……(2)带电粒子实际运动到M点的时间有两部分组成.设粒子从出发点到原点的时间为t1，则在电场中运动的时间为t E=(2n-1)t1，由运动学方程d=Eqt12/2m联立④⑤式得t1=BL/2nE带电粒子在磁场中运动的时间t B=nπm/qB，所以带电粒子从出发点运动到M点的总时间为t=t E+t B=(2n-1)BL/2nE+nπm/qB，n=1,2,3……。

第四节安培力的应用A级抓基础1．两条导线相互垂直，如图所示，但相隔一段小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由活动，当直流电流按图所示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸内看)( )A．顺时针方向转动，同时靠近导线ABB．逆时针方向转动，同时离开导线ABC．顺时针方向转动，同时离开导线ABD．逆时针方向转动，同时靠近导线AB解析：本题可用下面两种方法解答．(1)电流元受力分析法：把直线电流CD等效为CO、DO两段电流元，AB电流的磁感线分布如图所示，用左手定则判定可知导线CD将逆时针转动．(2)特殊值分析法：将导线CD转过90°的特殊位置，两直线电流相互平行，方向相同相互吸引，可见CD将靠近AB，所以导线CD逆时针方向转动，同时要靠近导线AB.因此正确答案是D.答案：D2．在如图所示的电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b 两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小分别为Fa、Fb，可判断这两段导线( )A．相互吸引，Fa＞Fb B．相互排斥，Fa＞FbC．相互吸引，Fa＜Fb D．相互排斥，Fa＜Fb解析：无论电键置于a还是置于b，两导线中通过的都是反向电流，相互间作用力为斥力，A、C错误．电键置于位置b时电路中电流较大，导线间相互作用力也较大，故B错误，D正确．答案：D3．用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者等高平行放置，如图所示，当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有( )A．两导线环相互吸引B．两导线环相互排斥C．两导线环无相互作用力D．两导线环先吸引后排斥解析：通电的导线环周围能够产生磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用．由于导线环中通入的电流方向相同，二者同位置处的电流方向完全相同，相当于通入同向电流的直导线，据同向电流相互吸引的规律，判知两导线环应相互吸引，故A正确．答案：A4．如图所示的弹性线圈AB，当给它通电时下面判断正确的是( )A．当电流从A向B通过时线圈长度增加，当电流反向时线圈长度减小B．当电流从B向A通过时线圈长度增加，当电流反向时线圈长度减小C．不管电流方向如何，线圈长度都不变D．不管电流方向如何，线圈长度都减小解析：把环形电流看成无数小段的直线电流组成，当电流从A向B通过线圈时各线环的电流方向如图所示，各电流平行且同向，相互吸引，线圈长度变短，当电流从B向A通过线圈时各线环的电流方向与所示方向相反，但各电流仍平行且同向，相互吸引，线圈长度仍变短，故D正确．答案：D5．如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6×10－2 kg的通电直导线，电流强度I＝1 A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度从零开始每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中．设t＝0时，B＝0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)?解析：斜面对导线的支持力为零时导线的受力如右图所示．由平衡条件得：FTcos 37°＝F，①FTsin 37°＝mg，②由①②解得：F＝，代入数值得：F＝0.8 N，由F＝BIL得：B＝＝ T＝2 T.B与t的变化关系为B＝0.4t T，所以t＝5 s.答案：5 sB级提能力6．如图所示，一根通电的直导体棒放在倾斜的粗糙导轨上，且有图示方向的匀强磁场，处于静止状态，若增大电流强度，导体棒仍静止，则在电流增大到刚要运动的过程中，导体棒受到摩擦力的大小变化情况可能是( )A．一直减小 B．先减小后增大C．先增大后减小D．始终不变解析：由左手定则可判定安培力方向沿斜面向上，若开始时摩擦力方向沿斜面向下，则有F安＝mgsin θ＋f，而F安＝BIL，则f＝mgsin θ－F安，I增大，f减小；当f减小到0后，F安＞mgsin θ，f反方向，I增大，f增大．答案：B7．如图所示，一条形磁铁放在桌面上，一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图所示．则在这个过程中磁铁受到的摩擦力(保持静止)( )A．为零B．方向由向左变为向右C．方向保持不变D．方向由向右变为向左答案：B8．(多选)如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直于纸面向外运动，则( )A．将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B．将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极C．将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极D．将b、c端接在电源正极，a、d端接在电源负极答案：AB9．如图，水平放置的光滑的金属导轨M、N，平行地置于匀强磁场中，间距为d，磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面夹角为α，金属棒ab的质量为m，放在导轨上且与导轨垂直．电源电动势为E，定值电阻为R，其余部分电阻不计．则当电键闭合的瞬间，棒ab的加速度为多大？解析：画出导体棒ab受力的截面图，如图所示．导体棒ab所受安培力：F＝BIL，由牛顿第二定律得：Fsin α＝ma，导体棒ab中的电流：I＝，得a＝.答案：BELsin αmR10.(20xx·全国Ⅰ卷)如图所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.试判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下．开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl1＝0.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kΔl1＝mg①式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小．开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为F＝IBL②式中，I是回路电流，L是金属棒的长度，两弹簧各自再伸长了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F③由欧姆定律有。

安培力的应用一、单项选择题1．关于电流表的工作原理，下列说法正确的是( )A．当电流通过表内线圈时，线圈受安培力的作用而一直转动下去B．通过表内线圈的电流越大，指针偏转的角度也就越大C．当通过电流表的电流方向改变时，指针的偏转方向不会改变D．电流表在使用时，可以直接通过较大的电流解析：选B.当电流通过电流表内线圈时，线圈受到安培力力矩的作用发生转动，同时螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍转动的力矩，当安培力力矩与阻碍力矩平衡时，线圈停止转动；电流越大，安培力力矩越大，使得阻碍力矩也增大，指针的偏转角度也就越大，故A 项错，B项对．当改变电流方向时，线圈所受安培力力矩方向改变，使指针的偏转方向也改变，C项错．由于线圈的铜线很细允许通过的电流很小，故D项错．2．(济南高二检测)某物理兴趣小组利用课外活动时间制作了一部温控式电扇(室温较高时，电扇就会启动)，其设计图分为温控开关、转速开关及电动机三部分，如图所示，其中温控开关为甲、乙两种金属材料制成的双金属片．对电动机而言，电扇启动后，下列判断正确的是( )A．要使电扇转速加大，滑动片P应向B移动B．面对电扇，电扇沿顺时针方向转动C．面对电扇，电扇沿逆时针方向转动D．电扇有时顺时针方向转动，有时逆时针方向转动解析：选B.滑动片P向B移动时，线圈中电流减小，电扇转速减小；由左手定则可判断线圈各边所受安培力的方向，可知线圈顺时针转动．3．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( )解析：选B.由左手定则判断可知B项正确．4．(·湛江市高二调研)两条通电的直导线互相垂直，如图所示，但两导线相隔一小段距离，其中导线AB是固定的，另一条导线CD能自由转动．它们通以图示方向的直流电流时，CD导线将( )A．逆时针方向转动，同时靠近导线ABB．顺时针方向转动，同时靠近导线ABC．逆时针方向转动，同时离开导线ABD．顺时针方向转动，同时离开导线AB解析：选A.由安培定则可知直线电流产生的磁场是以直线电流为圆心的同心圆，AB中电流所产生的磁场在CD导线所在平面内的磁感线如图甲所示(俯视图甲)．由左手定则可知，CD通电导线在M点受到的磁场力垂直于纸面向里，在N点受到的磁场力垂直于纸面向外．由于磁场的对称性，M、N两点的磁场力大小相等、方向相反，使得CD通电导线转动起来，即CD电流将会转到与AB同向的位置．在图乙中，CD中的电流所受到的磁场力由左手定则可知(如图乙)，CD将向AB靠近．☆5.如图所示，A为一水平旋转的橡胶圆盘，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．当圆盘高速绕中心轴OO′转动时，通电直导线将要运动的方向是( )A．竖直向上B．竖直向下C．水平向里D．水平向外解析：选C.由电流产生磁场可知橡胶圆盘上高速转动的负电荷产生的磁场在圆盘上方是垂直圆盘向上的，再由左手定则判断通电导线所受安培力方向水平向里，故导线将水平向里运动，C对．6.如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，在导线中通以垂直纸面向里的电流，用N表示磁铁对桌面的压力，用f表示桌面对磁铁的摩擦力，导线通电后与通电前相比较( )A．N减小，f＝0 B．N减小，f≠0C．N增大，f＝0 D．N增大，f≠0解析：选C.如图所示，画出一条通过电流I处的磁感线，电流I处的磁场方向水平向左，由左手定则知电流I受安培力方向竖直向上，根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力F′方向竖直向下，所以磁铁对桌面的压力增大，而桌面对磁铁无摩擦力作用．二、双项选择题7．关于磁电式电流表，下列说法中正确的有( )A．电流表的线圈处于匀强磁场中B．电流表的线圈处于均匀辐向磁场中C．电流表的线圈转动时，安培力不变D．电流表指针的偏转角与所测电流成正比解析：选BD.匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行直线，A错；电流表的线圈转动时，所受安培力的大小不变，方向变化，C错．8.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是( )A．线框有两条边所受的安培力方向相同B．线框上下两条边所受安培力大小相等C．线框所受安培力的合力朝左D．cd边所受安培力对ab边的力矩不为零解析：选BC.直线电流的磁场分布是越靠近电流磁感应强度越大，越远离电流磁感应强度越弱．bc边与ad边对称处的磁感应强度相同，电流大小处处相同，故有安培力大小相等，由安培定则和左手定则可判定bc边与ad边安培力方向相反；同理，因ab边与cd边电流方向相反，故安培力方向也相反，但ab边所在处的磁感应强度大，所以F ab>F cd，合力应向左．因cd边所受安培力方向水平向右，以ab边为轴其力矩是零，故合力矩为零．9．质量为m的金属细杆置于倾角为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，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上，在如图所示的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：选CD.选项A中，通电细杆可能受重力、安培力、导轨的弹力作用处于静止状态，如图甲所示，所以杆与导轨间的摩擦力可能为零．当安培力变大或变小时，细杆有上滑或下滑的趋势，于是有静摩擦力产生．选项B中，通电细杆可能受重力、安培力作用处于静止状态，如图乙所示，所以杆与导轨间的摩擦力可能为零．当安培力减小时，细杆还受到导轨的弹力和沿导轨向上的静摩擦力，也可能处于静止状态．选项C 和D 中，通电细杆受重力、安培力、导轨弹力作用具有下滑趋势，故一定受到沿导轨向上的静摩擦力，如图丙、丁所示，所以杆与导轨间的摩擦力一定不为零．故正确答案为C 、D.三、非选择题10.(·南京外国语学校高二检测)如图所示，一根长L ＝0.2 m 的金属棒放在倾角θ＝37°的光滑斜面上，并通过I ＝5 A 的电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度B ＝0.6 T 竖直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？(sin 37°＝0.6)解析：从侧面对棒受力分析如图，安培力的方向由左手定则判出为水平向右，F ＝ILB ＝5×0.2×0.6 N ＝0.6 N.由平衡条件得重力mg ＝Ftan 37°＝0.8 N. 答案：0.8 N11.如图所示，两根平行金属导轨M 、N ，电阻不计，相距0.2 m ，上边沿导轨垂直方向放一个质量为m ＝5×10－2 kg 的金属棒ab ，ab 的电阻为0.5Ω.两金属导轨一端通过电阻R 和电源相连．电阻R ＝2 Ω，电源电动势E＝6 V ，电源内阻r ＝0.5 Ω，如果在装置所在的区域加一个匀强磁场，使ab 对导轨的压力恰好是零，并使ab 处于静止．(导轨光滑，g 取10 N/kg)求所加磁场磁感应强度的大小和方向．解析：因ab 对导轨压力恰好是零且处于静止，ab 所受安培力方向一定竖直向上且大小等于重力，由左手定则可以判定B 的方向应为水平向右，ab 中的电流I ＝E R ＋r ＋r ab ＝62＋0.5＋0.5A ＝2 A F ＝ILB ＝mgB ＝mg IL ＝5×10－2×102×0.2T ＝1.25 T. 答案：1.25 T 水平向右☆12.如图是一种测定磁感应强度B 的装置，在天平的一端挂个矩形线圈，它的底边放在待测的匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈匝数n ＝10，底边长L ＝20 cm.当线圈通0.2 A 电流时，天平达到平衡，然后保持电流大小不变，使电流反向，此时发现天平左盘再加入Δm ＝36 g 的砝码才能使天平平衡．求磁感应强度B 的大小．(g 取10 m/s 2)解析：原来天平平衡，左边砝码的重力等于线圈的重力与安培力的合力．当电流反向时，左盘还要加砝码才能平衡，说明后来的安培力向下，则原来的安培力方向应向上．电流反向前，G 线圈－F ＝G 砝①电流反向后，G 线圈＋F ＝G 砝＋Δmg ②F ＝nBIL ③由①②③联立解得B ＝Δmg 2nIL ＝0.036×102×10×0.2×0.2T ＝0.45 T. 答案：0.45 T。

第4节 安培力的应用1．要想提高磁电式电流表的灵敏度，不可采用的办法有( )A ．增加线圈匝数B ．增加永久性磁铁的磁感应强度C ．减少线圈面积D ．减小转轴处摩擦【答案】C【解析】当给电流表通入电流I 时，通电线圈就在磁力矩作用下转动，同时螺旋弹簧即游丝就产生一个反抗力矩，二力矩平衡时，电流表的指针就停在某一位置，于是有NBIS ＝k θ，故θ＝NBS kI .可见，电流表灵敏度将随着线圈匝数N 、线圈面积S 及磁感应强度B 的增大而提高，随着螺旋弹簧扭转系数k (即转过1°所需外力矩的大小)的增大而降低．另外，减小摩擦也有利于灵敏度的提高．故选C ．2．(2018·龙岩名校二模)如图所示，两个完全相同、所在平面互相垂直的导体圆环P 、Q 中间用绝缘细线连接，通过另一绝缘细线悬挂在天花板上，当P 、Q 中同时通有图示方向的恒定电流时，关于两线圈的转动(从上向下看)以及细线中张力的变化，下列说法正确的是( )A ．P 顺时针转动，Q 逆时针转动，转动时P 与天花板连接的细线张力不变B ．P 逆时针转动，Q 顺时针转动，转动时两细线张力均不变C ．P 、Q 均不动，P 与天花板连接的细线和与Q 连接的细线张力均增大D ．P 不动，Q 逆时针转动，转动时P 、Q 间细线张力不变【答案】A【解析】根据安培定则，P 内部产生的磁场的方向垂直于纸面向外，Q 内部产生的磁场水平向右，根据同名磁极相互排斥的特点，P 将顺时针转动，Q 逆时针转动；转动后更靠近的两点处的电流方向相同，所以两个线圈相互吸引，PQ 间细线张力减小，整体分析受力知P 与天花板连接的细线张力始终等于二者重力，不变．故A 正确，B 、C 、D 错误．3．(2018·杭州名校二模)在同一平面上有a 、b 、c 三根等间距平行放置的长直导线，依次载有电流强度大小为1 A 、2 A 和3 A 的电流，各电流的方向如图所示，则导线b 所受的合力方向是( )A．水平向左B．水平向右C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里【答案】A【解析】根据反向电流的通电导体相互排斥，可知b受到a的排斥力，同时受到c的排斥力；a的电流小于c的电流，则c对b的电场力大于a对b的电场力，所以可知导线b所受的合力方向水平向左．故A正确，B、C、D错误．4．(多选)电流表中蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布，当线圈中通入恒定电流时，线圈将发生转动，电流表的指针也随着偏转，最后停在某一偏角位置上，则在偏转过程中，随着偏转角度的增大( )A．线圈受到的安培力的力矩将逐渐增大B．线圈所受安培力的力矩将逐渐减小C．线圈所受安培力的力矩不变D．电流表中螺旋弹簧所产生的阻碍线圈转动的力矩将逐渐增大【答案】CD【解析】由M＝NBIS知，安培力矩保持不变，但螺旋弹簧的阻力矩M＝kθ随θ角的增大而增大．。

3-4 、安培力的应用一、教学内容分析（一）、内容和地位在《普通高中物理课程标准》选修 3-1 的内容标准中涉及本节的内容有“了解磁电式电表的结构和工作原理”。

本节内容为物理选修3－ 1 中第三章磁场中第四节的教学内容，它处在探究安培力之后，起到对安培力的巩固作用，同时又拓展了学生的知识面。

这一节的内容要求学生在实验与探究的基础上展开讨论加深对安培力的理解内容。

（二）、教学目标1、知识与技能·通过实验与探究，了解直流电动机的原理。

·通过观察与思考，了解磁电式电表的原理。

2、过程与方法· 经历探究直流电动机工作原理的过程，认识物理实验在提高直流电动机性能中的作用。

3、情感态度与价值观· 了解电动机的研制简史，体会科学理论催化技术发明的巨大作用，体验科学家探索自然规律的艰辛。

（三）教学重点与难点· 通电线圈在匀强磁场中所受安培力矩及磁电式电流表的工作原理。

二、教学方法（一）教法采用“实验探究、分析归纳、讨论分析”等方法，让学生经历知识的由来过程，激发学生的兴趣，从而形成自己的知识技能。

在教学过程中采用多媒体手段，增进教学的直观性，加大课堂密度，提高教学效率。

（二）学法在教学过程中让学生经历探究、讨论、分析、推理、运用等过程，充分提高学生的探究、分析、推理能力，发展学生的合理推理意识，培养学生主动探究的良好学习习惯。

三、教具多媒体平台四、教学过程教学程教师活动学生活动设计意图序在生产与生活中经常用到电动机，它是一种将电通过生活让学生明白引能转化为机械能的重要装置，是安培力的实际应用，与物理让本节课的内入另外，在做电学实验时，经常用到电压表和电流表，学生对本容和生活的新它们也是利用了安培力设计的。

节课的内联系。

课容产生兴趣。

复习已学知识：1、观察直通过参与讨1、安培力2、安培力的方向3、安培力的大小一、直流电动论，实验与流电动机机的模探究活动，1、电动机的分类：型。

3、4安培力的应用每课一练（粤教版选修3—1）知能综介训练热点集训知皈升^"^一、单项选择题1.要想提高磁电式电流表的灵敏度，不可采用的办法有（）A.增加线圈匝数Be增加永久性磁铁的磁感应强度C.减少线圈面积D.减小转轴处摩擦解析：当给电流表通入电流I时，通电线圈就在磁力矩作用下转动，同时螺旋弹簧即游线就产生一个反抗力矩,二力矩平衡时，电流表的指针就停在某一位置•于是有NBIS=k（）y故0 =错误!Z、可见，电流表灵敏度将随着线圈匝数爪线圈而积S及磁感应强度万的增大而提高，随着螺旋弹簧扭转系数& （即转过1°所需外力矩的大小）的增大而降低•另外，减小摩擦也有利于灵敏度的提高。

故选C、答案:C2。

如图3-4r o 14所示，固左的长直导线竖直放苣，通以竖直向上的宜流电。

现在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（）图3。

4. 14A.线框平动，远离直导线B.线框平动，靠近直导线C o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，并远离直导线解析：解答本题的关键就在于要了解直线电流的磁场的特点•根拯安培左则可知，在导线右方区域的磁场的磁感线分布情况如右图所示。

由左手左则可知a〃边所受的安培力向上，be 边所受的安培力向下，这两个力是一对平衡力，相互抵消•必边所受的安培力向左，cd边所受的安培力向右，但由于朋边所在位苣的磁场比cd边所在位置的磁场强，所以必边所受的向左的安培力大于边所受的向右的安培力。

所以整个线框所受的合力向左.答案：B3。

如图3。

4。

15所示，在倾角为a的光滑斜而上，垂直纸面放置一根长为厶质疑为加的直导体棒。

当导体棒中的电流/垂宜纸而向里时，欲使导体棒静止在斜而上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度万的.方向在纸而内由竖直向上逆时针至水平向左的过程中，关于万的大小的变化,正确的说法是（）A o逐渐增大B。

【金版新学案】2014-2015学年高中物理第3章磁场章末知识整合课时检测粤教版选修3-1专题一磁场对电流的作用1．+公式F＝BIL中L为导线的有效长度．2．安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心．3．安培力做功：做功的结果将电能转化成其他形式的能．4．分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤．①画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况．②用左手定则确定各段通电导线所受安培力．③据初速度方向结合牛顿定律确定导体运动情况．如图所示：在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒．当导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，关于B大小的变化，正确的说法是( )A．逐渐增大 B．逐渐减小C．先减小后增大 D．先增大后减小解析：根据外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针至水平向左的条件，受力分析，再根据力的平行四边形定则作出力的合成变化图，由此可得B大小的变化情况是先减小后增大．答案：C练习1．如右图所示，一根长度为L的均匀金属杆用两根劲度系数为k的轻弹簧水平悬挂在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．当金属棒中通有由左向右的电流I时，两根轻弹簧比原长缩短Δx后金属杆平衡，保持电流大小不变，方向相反流过金属杆时，两弹簧伸长Δx后金属杆平衡，求匀强磁场的磁感应强度B 为多大？解析：根据安培力和力的平衡条件有(设棒的重力为mg)： 当电流方向由左向右时：BIL ＝2k Δx ＋mg ， 当电流方向由右向左时：BIL ＋mg ＝2k Δx ， 将重力mg 消去得：B ＝2k ΔxIL .答案：B ＝2k ΔxIL2．如图所示，两平行金属导轨间的距离L ＝0.40 m ，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B ＝0.50 T 、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E ＝4.5 V 、内阻r ＝0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m ＝0.040 kg 的导体棒ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R ＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g 取210 /m s .已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求： (1)通过导体棒的电流； (2)导体棒受到的安培力大小； (3)导体棒受到的摩擦力．解析：(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：I＝ER＋r ＝1.5 A(2)导体棒受到的安培力：F安＝BIL＝0.30 N(3)导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1＝mgsin 37°＝0.24 N，由于F1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f；根据共点力平衡条件mgsin 37°＋f＝F安，解得：f＝0.06 N.答案：(1)I＝1.5 A (2)F安＝0.30 N(3)f＝0.06 N专题二磁场对运动电荷的作用1．带电粒子在无界匀强磁场中的运动：完整的圆周运动．2．带电粒子在有界匀强磁场中的运动：部分圆周运动(偏转)．解题一般思路和步骤：①利用辅助线确定圆心．②利用几何关系确定和计算轨道半径．③利用有关公式列方程求解．如图所示，在x轴的上方(y＞0的空间内)存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带正电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成45°角，若粒子的质量为m，电量为q，求：(1)该粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径．(2)粒子在磁场中运动的时间．解析：先作圆O′，根据题目条件过O作直线L即x轴，交圆O′于O″，即可得到粒子进入磁场的运动轨迹：过入射点O沿逆时针再经O″出射．再分别过O、O″作垂线交于O′，既为粒子作圆周运动轨迹的圆心．如图(a)这样作出的图既准确又标准，且易判断粒子做圆周运动的圆心角为270°.(1)粒子轨迹如图(b)．粒子进入磁场在洛伦兹力的作用下做圆周运动：qvB ＝m2v r，r ＝mvqB.(2)粒子运动周期：T ＝2πr v ＝2πm qB ，粒子做圆周运动的圆心角为270°，所以t ＝34T ＝3πm2qB.答案：(1)mv qB (2)3πm2qB3．(2013·广东)(双选)两个初速度大小相同的同种离子a 和b ，从O 点沿垂直磁场方向进人匀强磁场，最后打到屏P 上．不计重力，下列说法正确的有( )A ．a 、b 均带正电B ．a 在磁场中飞行的时间比b 的短C ．a 在磁场中飞行的路程比b 的短D ．a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近解析：a 、b 粒子的运动轨迹如图所示：粒子a 、b 都向下由左手定则可知，a 、b 均带正电，故A 正确；由r ＝mvqB 可知，两粒子半径相等，根据上图中两粒子运动轨迹可知a 粒子运动轨迹长度大于b 粒子运动轨迹长度，运动时间a 在磁场中飞行的时间比b 的长，故B 、C 错误；根据运动轨迹可知，在P 上的落点与O 点的距离a 比b 的近，故D 正确．故选AD.答案：AD 练习4．如图所示，分布在半径为r 的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里．电量为q 、质量为m 的带正电的粒子从磁场边缘A 点沿圆的半径AO 方向射入磁场，离开磁场时速度方向偏转了60°角．试求：(1)粒子做圆周运动的半径； (2)粒子的入射速度；(3)若保持粒子的速率不变，从A 点入射时速度的方向顺时针转过60°角，粒子在磁场中运动的时间．解析：(1)设带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动半径为R ，如图所示 ∠OO′A ＝ 30°由图可知，圆运动的半径R ＝ O′A ＝ 3r ；(2)根据牛顿运动定律， 有：Bqv ＝m v 2R 有：R ＝ mv qB ，故粒子的入射速度 v ＝3rqBm(3)当带电粒子入射方向转过60°角，如图所示，在△OAO 1中，OA ＝ r ，O 1A ＝ 3r ，∠O 1AO ＝30°，由几何关系可得，O 1O ＝r ，∠AO 1E ＝60°设带电粒子在磁场中运动所用时间为t ，由： v ＝2πR T ，R ＝mvBq有：T ＝ 2πR Bq 解出：t ＝ T 6＝πm 3qB答案：见解析☞规律小结： (1) 直线边界(进出磁场具有对称性，如图)(2)平行边界(存在临界条件，如图)(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图)专题三带电粒子在复合场中的运动1．复合场：电场、磁场、重力场共存，或其中两场共存．2．组合场：电场和磁场各位于一定得区域内，并不重叠或在同一区域，电场、磁场交替出现．3．三种场的比较4.复合场中粒子重力是否考虑的三种情况(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等一般考虑其重力． (2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的，这种情况按题目要求处理比较正规，也比较简单． (3)不能直接判断是否要考虑重力的，在受力分析与运动分析时，要结合运动状态确定是否要考虑重力．5．带电粒子在复合场中运动的应用实例 (1)速度选择器①平行板中电场强度E 和磁感应强度B 互相垂直，这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器．②带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是：qvB ＝qE 即v ＝E B .(2)磁流体发电机①磁流体发电机是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能． ②根据左手定则，右图可知B 是发电机的正极．③磁流体发电机两极间的距离为L ，等离子体的速度为v ，磁场的磁感应强度为B ，则两极板间能达到的最大电势差U ＝BLv.④外电阻R 中的电流可由闭合电路欧姆定律求出． (3)电磁流量计工作原理：如图所示，圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)，在洛伦兹力的作用下横向偏转，a 、b 间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就保持稳定，即qvB ＝qE ＝q U d ，所以v ＝UBd 因此液体流量：即Q ＝Sv ＝24d ，U Bd ＝πdU4B(4) 霍尔效应在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差，这种现象成为霍尔电势差，其原理如图所示．为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a 、b 、c ，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B 的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q 表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是( )A ．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B ．若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高C ．污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D ．污水流量Q 与U 成正比，与a 、b 无关解析：由左手定则可判断，前表面聚集负电荷，比后表面电势低，且当时，电荷不再偏转，电压表示数恒定，与污水中的离子的多少无关，A 、B 、C 均错误；由Q ＝v·1·bc 可得Q ＝UcB .可见，Q 与U 成正比，与a 、b 无关，D 正确． 答案：D 练习5．半径为r 的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A 点以速度v 0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B 点射出．∠AOB ＝120°，如图所示，则该带电粒子在磁场中运动的时间为( )A.023r v πB.03rvC. 03rv πD.03r v解析：由∠AOB＝120°可知，弧AB 所对圆心角θ＝60°，故t ＝16T ＝πm3qm ，但题中已知条件不够，没有此项选择，另想办法找规律表示t.由匀速圆周运动t ＝L ABv 0，从图中分析有R＝3r ，则AB 弧长L AB ＝R·θ＝3r×π3＝33πr ，则t ＝L AB v 0＝3πr3v 0，D 项正确．答案：D6．如下图，在平面直角坐标系xOy 内，第Ⅰ象限存在沿y 轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限以ON 为直径的半圆形区域内，存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子，从y 轴正半轴上y ＝ h 处的M 点，以速度v0垂直于y 轴射入电场，经x 轴上x ＝ 2h 处的P 点进入磁场，最后以垂直于y 轴的方向射出磁场．不计粒子重力．求：(1)电场强度的大小E.(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r.(3)粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间t.解析：粒子的运动轨迹如下图所示(1)设粒子在电场中运动的时间为t 1，x 、y 方向： 2h ＝v 0t 1，h ＝12at 2根据牛顿第二定律Eq ＝ma 求出E ＝mv 22qh(2)根据动能定理Eqh ＝12mv 2－12mv 2设粒子进入磁场时速度为v ，根据Bqv ＝m v2rr ＝2mv 0Bq(3)粒子在电场中运动的时间t 1＝2hv 0粒子在磁场中运动的周期 T ＝2πr v ＝2πm Bq设粒子在磁场中运动的时间为t 2＝38T求出t ＝t 1＋t 2＝2h v 0＋3πm4Bq答案：见解析如图(a)所示，左为某同学设想的粒子速度选择装置，由水平转轴及两个薄盘N 1、2N 构成，两盘面平行且与转轴垂直，相距为L ，盘上各开一狭缝，两狭缝夹角可调，如下图(b)；右为水平放置的长为d 的感光板，板的正上方有一匀强磁场，方向垂直纸面向外，磁感应强度为B.一小束速度不同、带正电的粒子沿水平方向射入N 1，能通过2N 的粒子经O 点垂直进入磁场．O 到感光板的距离为d2，粒子电荷量为q ，质量为m ，不计重力．(1)若两狭缝平行且盘静止，如下图(c)，某一粒子进入磁场后，竖直向下打在感光板中心点M上，求该粒子在磁场中运动的时间t.(2)若两狭缝夹角为0，盘匀速转动，转动方向如图(b)．要使穿过N 1、2N 的粒子均打到感光板1P 、1P连线上，试分析盘转动角速度ω的取值范围(设通过N 1的所有粒子在盘转一圈的时间内都能到达2N )．分析说明：(1)作圆周X ，由入射点O 、出射点M 可以确定粒子在磁场中运动的轨迹为四分之一圆周，如图(1)．(2)作圆周Y ，要使穿过N 1、2N 的粒子打到感光板的P 1，可以确定粒子在磁场中运动的轨迹为二分之一圆周，对应的粒子运动速度为最小值，如图(2)． (3)作圆周Z ，要使穿过N 1、2N 的粒子打到感光板的2P ，可以确定粒子在磁场中运动的轨迹为OP 2段圆周，对应的粒子运动速度为最大值，再找出圆心的位置，几何关系就易找出了，如图(3)．解析：(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，运动半径R ＝d4，洛伦兹力提供向心力，qvB ＝m2v R，又：2πR ＝v·T, t＝T 4，解得：t ＝πm2qB.(2)速度最小时，运动半径1R ＝d 4，L ＝v t 11，θ0＝t ω11，qv B 1＝m 211v R ，解得：ω1＝4qBd mlθ；速度最大时，22R＝(2R－d 2)2＋d2，解得：2R ＝5d 4，L ＝22v t ，θ0＝22t ω，2qv B ＝m222v R ，解得：2ω＝54qBd mlθ，所以04qBd mlθ≤ω≤54qBd ml θ.答案：(1)πm2qB (2)04qBd ml θ≤ω≤054qBd ml θ。

2019-2020学年度高中物理选修3-1第三章磁场第04节安培力的应用粤教版练习题第七十五篇第1题【单选题】如图所示，B为匀强磁场，I为通电直导线，F为磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是( ) A、B、C、D、【答案】：【解析】：第2题【单选题】如图所示，条形磁铁放在光滑的斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时，磁铁对斜面的压力为N1 ，当导线中有电流流过时，磁铁对斜面的压力为N2 ，此时弹簧的伸长量减小了，则( )A、N1 <N2 ，A中电流方向向内B、N1 <N2 ，A中电流方向向外C、N1 >N2 ，A中电流方向向内D、N1>N2 ，A中电流方向向外【答案】：【解析】：第3题【单选题】长为L的导线ab斜放在水平导轨上（导线与导轨的夹角为θ），两导轨相互平行且间距为d，匀强磁场的磁感应强度为B，如图所示，当通过ab的电流为I时，导线ab所受安培力的大小为( )①ILB ②ILBsinθ ③有误④有误．A、②③B、①④C、②④D、①③【答案】：【解析】：第4题【单选题】物体导电是由其中的自由电荷定向移动引起的，这些可以移动的自由电荷又叫载流子。

金属导体的载流子是自由电子，现代广泛应用的半导体材料分为两大类：一类是N型半导体，它的载流子为电子；另一类是P型半导体，它的载流子为“空穴”，相当于带正电的粒子，如果把某种材料制成的长方体放在匀强磁场中，磁场方向如图所示，且与前后侧面垂直，长方体中通有方向水平向右的电流，设长方体的上下表面M、N的电势分别为φM和φN ，则下列判断中正确的是( )A、如果是P型半导体，有φM>φNB、如果是N型半导体，有φM<φNC、如果是P型半导体，有φM<φND、如果是金属导体，有φM<φN【答案】：【解析】：第5题【单选题】如图所示，水平直导线中通有恒定电流I，导线正下方处有一电子初速度v0 ，其方向与电流方向相同，以后电子将( )A、沿路径a运动，曲率半径变小B、沿路径a运动，曲率半径变大C、沿路径b运动，曲率半径变小D、沿路径b运动，曲率半径变大【答案】：【解析】：第6题【单选题】初速度为v0电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子初始运动方向如图，则( )A、电子将向左偏转，速率不变B、电子将向左偏转，速率改变C、电子将向右偏转，速率不变D、电子将向右偏转，速率改变【答案】：【解析】：第7题【单选题】利用图３所示装置可测磁感应强度B，矩形线圈宽为L，共N匝，磁场垂直于纸面，当线圈中通以方向如图所示的电流I时，天平如图示那样平衡。