高中1 安培力当堂达标检测题

这是一份高中1 安培力当堂达标检测题，共8页。试卷主要包含了解析等内容，欢迎下载使用。

2．(多选)如图所示的四幅图中，导体棒的长度均为L，磁场的磁感应强度大小均为B，在各导体棒中通有相同的电流I.则下列选项正确的是( )
A．图甲中导体棒所受的安培力大小为BIL
B．图乙中导体棒所受的安培力大小为BIL
C．图丙中导体棒所受的安培力大小为eq \f(\r(3),2)BIL
D．图丁中导体棒所受的安培力大小为eq \f(\r(3),2)BIL
3．一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示．在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力( )
A．大小不变，方向不变
B．由零增大到最大，方向时刻改变
C．由最大减小到零，方向不变
D．由零增大到最大，方向不变
4．已知某市区地磁场的磁感应强度水平分量为B1，竖直分量为B2，市区南北走向的街道有一小段长度为L的地下电缆，通有电流大小为I、方向自南向北的电流，则此时这段地下电缆受到地磁场对它的安培力大小和方向分别为( )
A．eq \r(B eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ＋B eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) )IL，方向水平向东
B．B2IL，方向水平向西
C．B1IL，方向竖直向上
D．eq \r(B eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ＋B eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) )IL，方向竖直向下
5.
(多选)通电矩形导线框abcd与无限长直通电导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行．关于MN产生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．线框有两条边所受的安培力大小相等
C．线框所受安培力的合力向左
D．线框将绕MN转动
6．重量相同、形状不同的导线中通有大小相同的电流，放在相同的磁场中，用细线悬吊着，在外力F作用下处于平衡状态．其中外力F最大的是( )
7．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正电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向已在图中标出．当圆盘绕中心轴OO′按图示方向高速转动时，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．水平向外
D．水平向里
8．(多选)如图所示，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成θ角斜向上，ab静止于水平导轨上，则( )
A．金属杆ab受到的安培力大小为BILsinθ
B．金属杆ab受到的安培力大小为BIL
C．金属杆ab受到的摩擦力大小为BILsinθ
D．金属杆ab对导轨的压力大小为BILcsθ
9．如图所示，一个边长为L的正方形金属框竖直放置，各边电阻相同，金属框放置在磁感应强度大小为B、方向垂直金属框平面向里的匀强磁场中．若A、B两端与导线相连，由A到B通以如图所示方向的电流(由A点流入，从B点流出)，流过AB边的电流为I，则金属框受到的安培力大小和方向分别为( )
A.2BIL，竖直向下
B．eq \f(4,3)BIL，竖直向上
C．BIL，竖直向上
D．eq \f(4,3)BIL，竖直向下
10．如图所示，某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.一正方形刚性线圈，边长为L，匝数为n，线圈平面与磁场方向垂直，线圈一半在磁场内．某时刻，线圈中通过大小为I的电流，则此线圈所受安培力的大小为( )
A.eq \r(2)BIL
B．eq \f(1,2)nBIL
C．nBIL
D．eq \r(2)nBIL
11.
如图所示，三根相互平行的长度为L的固定长直导线a、b、c两两等距，截面构成等边三角形，均通有电流I.a中电流方向与c中的相同，与b中的相反．已知b中的电流在a导线位置处产生的磁场的磁感应强度大小为B0，则( )
A．b、c中电流在a导线处产生的合磁场的磁感应强度为0
B．b、c中电流在a导线处产生的合磁场的磁感应强度大小为2B0
C．a导线受到的安培力大小为B0IL
D．a导线受到的安培力大小为eq \r(3)B0IL
12．如图所示是电子天平的原理简略示意图：秤盘上不放重物时弹簧处于压缩状态，弹簧的长度为l，此时外界通入线圈中的电流为0；重物放在秤盘上后，在安培力作用下弹簧长度恢复为l，可认为此时外界通入线圈的电流为I，数据处理系统可以根据I的大小计算出托盘上物体的质量M.已知线圈的匝数为N，磁极宽度为L，两极间的磁感应强度为B，重力加速度为g，则以下说法正确的是( )
A．电流从C端流入线圈，从D端流出
B．线圈所受的安培力方向向下
C．重物质量为M＝eq \f(NBIL,g)
D．在其他条件都不变的情况下，增加线圈的匝数，可以扩大电子天平的量程
13.如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置：一长方体绝缘容器内部高为L，厚为d，左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a、b，上、下两端装有电极C(正极)和D(负极)并经开关S与电源连接，容器中注满能导电的液体，液体的密度为ρ；将容器置于一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当开关断开时，竖直管子a、b中的液面高度相同，开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差．若当开关S闭合后，a、b管中液面的高度差为h，电路中电流表的读数为I，重力加速度为g，求磁感应强度B的大小．
14．某同学在学习了磁场对电流的作用后产生想法，设计了一个简易的“电磁秤”．如图，两平行金属导轨CD、EF间距为L＝0.1m，与电动势为E0＝9V且内阻不计的电源、电流表(量程0～3A)、开关、滑动变阻器R(阻值范围为0～100Ω)相连，质量为M＝0.05kg、电阻为R0＝2Ω的金属棒MN垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ＝30°角，垂直接在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行，跨过定滑轮后另一端接有秤盘，空间施加垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B＝5T，在秤盘中放入待测物体，闭合开关，调节滑动变阻器，当金属棒平衡时，通过读取电流表的读数就可以知道待测物体的质量．已知秤盘中不放物体时，使金属棒静止时电流表读数为I0＝0.1A．其余电阻、摩擦以及轻绳质量不计，g取10m/s2.
(1)求秤盘的质量m0；
(2)求此“电磁秤”称量物体的最大质量及此时滑动变阻器接入电路的阻值；
(3)为了便于知道秤盘上物体质量m的大小，请在图中作出其与电流表读数关系的m­I图像．
课时素养评价1 安培力
1．解析：用左手定则可判断出，A中导线所受安培力为零，B中导线所受安培力垂直于纸面向里，C、D中导线所受安培力向右，导线受力以后的弯曲方向应与受力方向一致，D正确，A、B、C错误．
答案：D
2．解析：题图甲中，因导体棒与磁场平行，所以安培力为零，A错误；题图乙中，导体棒与磁场垂直，则安培力的大小为F1＝BIL，B正确；题图丙中，导体棒与磁场垂直，则安培力的大小为F2＝BIL，C错误；题图丁中，导体棒与磁场成60°角，则安培力的大小为F3＝BILsin60°＝eq \f(\r(3),2)BIL，D正确．
答案：BD
3．解析：设电流与磁场的夹角为θ，导体棒受的安培力为F＝BIlsinθ，其中θ从0增大到90°，sinθ由0增加到1，故安培力由零逐渐增大；根据左手定则，安培力垂直于电流方向和磁场方向构成的平面，方向一直不变，A、B、C错误，D正确．
答案：D
4．解析：安培力大小为F＝B2IL，由左手定则可知，安培力方向水平向西，B正确．
答案：B
5．解析：通电矩形线框abcd在无限长直通电导线形成的磁场中，受到磁场力的作用，对于ad边和bc边，所在处磁场相同，但电流方向相反，所以ad边、bc边所受安培力大小相等，方向相反，即ad边和bc边所受合力为零．而对于ab和cd两条边，由于在磁场中，离长直导线的距离不同，ab边近而且由左手定则判断受力向左，cd边远而且由左手定则判断受力向右，所以ab边、cd边所受合力方向向左，故B、C正确．
答案：BC
6．解析：由左手定则可知，导线所受安培力方向向上，则F＝mg－F安＝mg－BIL，而在这四个图中，D图导线的等效长度L最短，安培力最小，外力F最大，故选D.
答案：D
7．解析：带正电圆盘如题图转动时，从上向下看，形成顺时针方向的电流，根据右手螺旋定则可知，在圆盘上方形成的磁场方向竖直向下，根据左手定则，通电直导线所受安培力的方向水平向外，C正确．
答案：C
8.
解析：对金属杆受力分析，如图所示，
金属杆ab与磁场垂直，所受安培力为F＝BIL，A错误，B正确；根据受力图可知，金属杆ab受到的摩擦力大小为f＝BILsinθ，C正确；金属杆ab受到的支持力为N＝mg－BILcsθ，根据牛顿第三定律知，金属杆对导轨的压力为mg－BILcsθ，D错误．
答案：BC
9．解析：由题图可知，电流由A点流入，从B点流出，则有A→B和A→D→C→B的电流，而A→D→C→B的电流产生的安培力可等效成DC边受到的安培力，由于流过AB边的电流为I，根据电路并联特点可知，流过DC边的电流为eq \f(1,3)I，因此金属框受到的安培力为eq \f(4,3)BIL，根据左手定则，方向竖直向上，B正确．
答案：B
10．解析：安培力大小F＝nBI×eq \r(2)L＝eq \r(2)nBIL，D正确．
答案：D
11．解析：
导线a、b、c两两等距，截面构成等边三角形，均通有电流I，b中的电流在a导线位置处产生的磁场的磁感应强度大小为B0，c中的电流在a导线位置处产生的磁场的磁感应强度大小也为B0，b、c中电流在a导线处产生的磁场如图所示，根据几何关系可知其夹角为120°，合磁场的磁感应强度与一根导线在该处产生的磁场的磁感应强度大小相等，等于B0，则a导线受到的安培力大小为F＝B0IL，故选C.
答案：C
12．解析：秤盘和线圈向上恢复到未放重物时的位置并静止，说明安培力的方向向上，由左手定则即可判断出电流的方向是逆时针方向(从上向下看)，电流由C流出，由D流入，A、B错误；两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，线圈匝数为N，左、右两侧受到的安培力相等，得Mg＝2NBIL，所以M＝eq \f(2NBIL,g)，在其他条件都不变的情况下，当N增大时，M也随之增大，所以增加线圈的匝数，可以扩大电子天平的量程，C错误，D正确．
答案：D
13．解析：开关S闭合后，导电液体中有电流从C到D，由左手定则知导电液体受到向右的安培力F，在液体中产生附加压强p，这样，a、b管中液面就会出现高度差，在液体中产生的附加压强p＝eq \f(F,S)＝eq \f(BIL,Ld)＝eq \f(BI,d)＝ρgh，所以B＝eq \f(ρghd,I).
答案：eq \f(ρghd,I)
14．解析：(1)对金属棒受力分析有T＝Mgsinθ＋BI0L
对秤盘受力分析有T＝m0g
解得m0＝0.03kg.
(2)当电路中电流最大时，此电磁秤称得最大质量，电路中最大电流即为电流表量程，即Ig＝eq \f(E0,R＋R0)
解得R＝1Ω
对金属棒及秤盘有Mgsinθ＋BIgL＝(m0＋mmax)g
解得mmax＝0.145kg.
(3)电流与所称物体质量的关系式为
Mgsinθ＋BIL＝(m0＋m)g
代入数据得m＝(eq \f(1,20)I－0.005)kg(0m­I图像如图所示．
答案：(1)0.03kg (2)0.145kg 1Ω (3)图见解析
A组 合格性考试练
B组 选择性考试练