高中沪科版 (2019)1.1 安培力课时练习

这是一份高中沪科版 (2019)1.1 安培力课时练习，共12页。
【基础】第1节安培力-1优选练习一．填空题1．如图所示的白炽灯是利用电流的______（选填“磁效应”或“热效应”）使通电的灯丝发热。达到______（选填“白炽状态”或”黑热状态”）。当用一块蹄形磁铁慢慢的靠近发光的白炽灯泡，可以看到灯泡的灯丝______（选填“颤抖起来”或者“一直不动”）因为通过白炽灯的电流是______。（选填“交流电”或者“直流电”）2．匀强磁场中有一根长度为0.5m重力为5N垂直于纸面水平放置的导体棒，用细线悬挂于O点，当导体棒通入方向垂直纸面向内的4A电流时，处于如图所示的静止状态，图中细线与竖直方向成30°夹角。磁场磁感应强度的最小值为________T，方向是___________。3．电磁炮是一种最新研制的武器.它的主要原理如图所示.1982年在澳大利亚国立大学的实验室中，就已经制成了能把质量为的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到的电磁炮（常规炮弹速度大小约为）.若轨道宽为，长为，通以的电流，则在轨道间所加的匀强磁场的感应强度为_______T，磁场力的最大功率为_______W（轨道忽略摩擦不计）. 4．霍尔效应是电磁基本现象之一，我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图甲所示，在一半导体薄片的P．Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M．N间出现电压UH，这个现象称为霍尔效应，UH称为霍尔电压，且满足UH=k，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数。某同学欲通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。(1)若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，所加电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“＋”接线柱与___________（选填“M”或“N”）端通过导线相连。(2)已知薄片厚度d=0.40 mm，该同学保持磁感应强度B=0.10 T不变，改变电流I的大小，测量相应的UH值，记录数据如下表所示。I（×10-3 A）3.06.09.012.015.018.0UH（×10-3 V）1.02.03.04.05.06.0根据表中数据，求出该半导体薄片的霍尔系数为___________×10-3 V·m·A-1·T-1（保留2位有效数字）。(3)该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图乙所示的测量电路，S1．S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）。为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向___________（选填“a”或“b”），S2掷向___________（选填“c”或“d”）。为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一阻值合适的定值电阻串联在电路中。在保持其他连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件___________和___________（填器件字母代号）之间。5．如图所示，已知导体棒中通有电流I，导体棒长度为L，磁场磁感应强度为B，当导体棒按下面几种方式放置时，写出导体棒所受安培力的大小．F=________       F=_________       F=________      F=________6．如图所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I时(方向顺时针，如图)时，在天平左．右两边各加上质量分别为m1．m2的砝码，天平平衡．当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡．由此可知：磁感应强度的方向为________，大小为________． 7．如图，右手握住通电直导线，让伸直的拇指方向与电流的方向一致，那么，弯曲的四指所指的方向就是________的环绕方向。8．如图所示，一根长为L的细铝棒用两个劲度系数均为k的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，当铝棒中通过的电流为I，方向从左向右时，弹簧缩短，则该磁场的磁感强度为_______. 9．匀强磁场中有一段长为30cm的长直导线，它与磁场方向垂直，当通过2A的电流时，受到磁场力大小为6×10－3N，则磁场的磁感应强度为______T；当导线长度缩短为原来一半时，磁场的磁感应强度是______T。10．图示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着匝数为n的矩形线圈，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中不通过电流时，调节砝码使两臂达到平衡。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡，这时需要在右盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂达到新的平衡。(1)磁感应强度________（用已知量和测量得到的量n．m．L表达）；(2)当，，，，时，可计算得________T。11．某同学设计了一个利用电磁铁来探究安培力的实验，其原理如图所示。
 （1）在U形铁芯上缠绕线圈，给线圈通电，为了使线圈产生的磁场对放置在铁芯中间的通电直导线产生图示的安培力F，则在U形铁芯上的线圈应怎样绕线？请在图中画出线圈绕线方式的示意图。（__________）（2）如果要增大安培力，可采取的措施是___________．___________或___________。12．如图，在同一水平面内的两导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量的金属棒放在宽为的导轨上当金属棒中通以的电流时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到时，金属棒获得的加速度，则磁场的磁感强度为_______T. 13．如图所示，水平放置的两平行金属导轨间距为0.5m，其上垂直于导轨放置质量为0.05kg的直金属棒，整个装置放在方向跟导轨平行的匀强磁场中，当闭合开关S时，金属棒中的电流为2.0A时，它对轨道的压力恰好为零，取，则金属棒所受到的安培力大小为_____N，匀强磁场的磁感应强度大小为___T。14．如图中，竖直放置的直导线旁有一通电的环形线圈，其环面与直导线在同一平面。当导线通以电流I时，环形线圈向右平移，则环形线圈里电流的方向是________（选填“逆时针”或“顺时针”），直导线受到环形线圈的作用力方向是_________。15．如图所示为“探究磁场对通电导线的作用”的实验装置，其线框下端与磁场方向垂直。请根据下面的实验操作按要求填空。
 (1)在接通电路前先观察并记录弹簧测力计的读数F0。(2)接通电路，调节滑动变阻器使电流表读数为I1，观察并记录弹簧测力计此时的读数F1（F1>F0），则线框受到磁场的安培力F安=_____。(3)在探究安培力与电流的对应关系时，保持磁场及线框不变，只调节滑动变阻器，记录电流表的读数为I2，I3，…，弹簧测力计的读数为F2，F3，…，并分别计算出F2-F0，F3-F0，…。通过实验可发现，磁场对通电导线作用力的大小与电流大小成正比，实验中所采用的实验方法是______（选填“控制变量法”．“等效替代法”或“理想模型法”）。16．若某通电导线长度为L，电流大小为I，放在磁场强度为B的磁场中，当导线与磁场线平面平行时，所受安培力F为___________；当导线与磁场线平面垂直时，所受安培力F为___________。17．在匀强磁场中有一根长为的导线，它与磁场方向垂直.当通以电流时，它受到的作用力为，则该磁场的磁感强度是_______T；当导线在原位置缩短为原长的一半时，磁感强度为_______T 18．某小组利用如图所示的装置测定磁极间的磁感应强度，在力传感器下端挂一个n匝矩形线圈，将线圈的短边完全置于磁极之间的磁场（可视为匀强磁场）中并使平面与磁极的连线垂直。断开电路，线圈静止时力传感器的读数为F1；接通电路，线圈中的电流强度为I时，力传感器的读数为F2（F2<F1），则线圈所受的安培力F=___________；已知线圈短边的长度为L，则磁极间磁场的磁感应强度B=___________。
参考答案与试题解析1．【答案】热效应    白炽状态    颤抖起来    交流电    【解析】[1][2]白炽灯是利用电流的热效应，使灯丝温度达到一定程度后进入白炽状态，从而发光。[3][4]磁铁靠近灯丝时，灯丝中有电流受磁场力的作用而使灯丝移动，因灯丝中通的是交流电，电流大小．方向都变化，故灯丝受的安培力的大小．方向也变化，所以灯丝就颤动起来。2．【答案】1.25    沿绳并指向左上方    【解析】【来源】2021届上海市长宁区高三（下）第二次教学质量检测物理试题 [1][2]对导体棒受力分析如图所示，
绝缘线与竖直方向的夹角为θ=30°，磁感应强度B最小时，导体棒所受安培力与绝缘线应垂直，据平衡条件可得mgsin30°=F=BminIL解得最小的磁感应强度为根据左手定则可判断磁感应强度的方向沿绳并指向左上方。3．【答案】55        【解析】【详解】[1]．由于弹体做匀加速直线运动，由运动学公式v2=2as得由牛顿第二定律得F安=ma得F安=2.2×10-3×5×105N=1.1×103N由安培力公式F安=BIl得[2]．磁场力的最大功率为4．【答案】M    1.3    b    c    E    S1（或S2）    【解析】【来源】山东省2021年普通高中学业水平等级考试名校仿真模拟物理试题07 【分析】【详解】(1)[1]根据半导体材料是空穴导电，即相当于正电荷移动导电，结合左手定则可以判定通电过程中，正电荷向M侧移动，因此用电压表测M．N两点间电压时，应将电压表的“＋”接线柱与M端相接。(2)[2]根据题目中给出的霍尔电压和电流．磁场以及薄片厚度的关系式UH＝k可得≈1.3×10－3 V·m·A－1·T－1(3)[3][4][5][6]根据电路图可知，要使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向b，S2掷向c，为了保证测量安全，在保证其他连接不变的情况下，加入的定值电阻应该接在干路上，即接在E和S1（或S2）之间。5．【答案】BIL；     BIL；    BIL；    0    【解析】【来源】海南华侨中学三亚学校2018-2019学年高二12月月考物理试题 【详解】当导体棒与磁场垂直时受的安培力最大，平行时受安培力为零，则从左到右，导体棒所受安培力的大小分别为：BIL．BIL．BIL．0.【点睛】此题关键是搞清四个导体棒的放置方式，知道导体棒与磁场垂直时受的安培力最大，最大值为BIL，平行时受安培力为零.6．【答案】垂直纸面向里        【解析】【详解】因为B的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以需要在右边加砝码．则有mg=2NBIL，所以B=故答案为7．【答案】磁感线【解析】【来源】山西省晋中市和诚中学2019-2020学年高二下学期3月物理试题 【分析】【详解】根据安培定则的内容判定线电流的磁感线的方法是：右手握住导线，让大拇指所指的方向跟电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。8．【答案】【解析】【详解】[1]．不通电时mg=2k△L电流自左向右时有：mg=BIL+2k（△L-△x）由以上三式可得：9．【答案】0.01    0.01    【解析】[1]由磁场力公式可知[2]磁感应强度是磁场本身的性质，与放置的电流大小．导线长度和所受磁场力大小无关。所以磁感应强度仍是0.01T。10．【答案】    1    【解析】【来源】山西省孝义市2019-2020学年高二（上）期末考试物理试题 (1)[1]当线圈中通有电流时，线圈在磁场中会受到安培力作用。由题意可知，当两臂再次达到平衡时，右盘中增加的砝码的重力与线圈所受安培力相等，为又得(2)[2]将题目中给出的数据代入(1)中推出的表达式中，得11．【答案】    增大电流I1    增大电流I2    增加铁芯上绕线的匝数    【解析】（1）[1]根据左手定则可知，要使通电直导线中产生图示的安培力，则磁场方向向上，即U形铁芯下端为N极，上端为S极，故绕线方式如图所示
 （2）[2][3][4]根据可知，如果要增大安培力，可采取的措施是增大电流I1．增大电流I2或增加铁芯上绕线的匝数。 12．【答案】4.8【解析】【详解】[1]．金属棒匀速运动的时候满足：BI1L=f    …①加速运动的时候满足：BI2L-f=ma …②联立①②代入数据得：B=4.8T13．【答案】0.5    0.5    【解析】【来源】湖南省郴州市2019-2020学年高二学业水平考试模拟监测物理试题 【分析】【详解】[1]导体棒对轨道压力为零，说明导体棒所受重力与安培等大反向，则[2]根据安培力的表达式可知磁感应强度14．【答案】逆时针    水平向左    【解析】【来源】2020届上海市长宁区高三（下)二模物理试题 【分析】【详解】[1][2]直导线中的电流方向由下向上，根据安培定则，导线右侧区域磁感应强度方向向内，环形线圈被直导线排斥向右平移，依据左手定则与右手螺旋定则，可知，环形线圈里电流的方向逆时针；依据牛顿第三定律，可知，环形线圈被直导线排斥向右平移，那么直导线受到环形线圈的作用方向是向左。15．【答案】    控制变量法    【解析】(2)[1]弹簧测力计的示数增大，是由于导线受到了安培力的作用，所以；(3)[2]控制其他物理量不变，只变化电流，观察安培力随电流的变化情况，这个实验方法是控制变量法。16．【答案】0        【解析】【来源】湖南省茶陵县第三中学2019-2020学年高二（下)开学考试物理试题 【分析】【详解】[1]当导线与磁场线平面平行时，导线不受安培力的作用，安培力F为零；[2] 当导线与磁场线平面垂直时，所受安培力F为17．【答案】0.1    0.1    【解析】【详解】[1]．由F=BIL可得磁感应强度为：[2]．磁感应强度与导线长度无关，当导线的长度在原位置缩短为原来的一半时，磁感应强度仍为0.1T．18．【答案】        【解析】[1]设线圈的重力为mg，依题意解得[2]依题意解得