2016-2017学年高二物理上册课时调研检测17.doc

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课时训练17　安培力的应用
基础夯实

1.电磁炮的基本原理如图所示,把待发射的炮弹(导体)放置在强磁场中的两条平行导轨上(导轨与水平方向成α角),磁场方向和导轨平面垂直,若给导轨以很大的电流I,使炮弹作为一个载流导体在磁场的作用下,沿导轨做加速运动,以某一速度发射出去,已知匀强磁场的磁感应强度为B,两导轨间的距离为L,磁场中导轨的长度为s,炮弹的质量为m,炮弹和导轨间的摩擦以及炮弹本身的长度均不计,则炮弹离开炮口时的速度为(　　)(导学号51120194)

A.　　　　　　B.
C. D.
答案：C
解析：当通入的电流为I时,炮弹受到的磁场力为F=BIL,发射过程中磁场力做功为WB=Fs,发射过程中克服重力做功为WG=mgssin α,由动能定理得WB-WG=,联立以上式子,求解得v0=.
2.有一个电流表接在电动势为E、内阻为r(r经过处理,阻值很大)的电池两端,指针偏转了30°,如果将其接在电动势为2E、内阻为2r的电池两端,其指针的偏转角(　　)
A.等于60° B.等于30°
C.大于30°,小于60° D.大于60°
答案：C
解析：当接在第一个电池上时I1=,接在第二个电池上时I2==1+,I1<I2<2I1,故指针的偏转角度应为30°<θ<60°,C项正确.
3.(多选)关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场,下列说法中正确的是(　　)
A.该磁场的磁感应强度大小处处相等,方向不同
B.该磁场的磁感应强度的方向处处相等,大小不同
C.使线圈平面始终与磁感线平行
D.线圈所处位置的磁感应强度大小都相等
答案：CD
解析：本题主要考查磁电式电流表的原理.两磁极之间装有极靴,极靴中间又有一个铁质圆柱,极靴与铁质圆柱之间有一不大的缝隙,根据磁感线与磁极表面垂直的特点,磁化了的铁质圆柱与极靴间的缝隙处就形成了辐向分布的磁感线.这样做的目的就是让通电线圈所在处能有一个等大的磁场,并且磁感线始终与线圈平面平行,线圈受最大的磁场力.故选项C、D正确.
4.(多选)关于磁电式电流表的工作原理,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,指针的偏转方向也随着改变
D.电流表在使用时,可以直接通过较大的电流
答案：BC
解析：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,当磁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项对.由于线圈的铜线很细,允许通过的电流很小,故D项错.
5.(多选)某磁电式电流表当通入电流I1时,指针偏角为θ1,内部线圈所受的磁力矩为M1;当通入电流I2时,指针偏角为θ2,内部线圈所受的磁力矩为M2,则下列关系正确的是(　　)(导学号51120195)
A.I1∶I2=θ1∶θ2 B.I1∶I2=θ2∶θ1
C.M1∶M2=θ1∶θ2 D.M1∶M2=θ2∶θ1
答案：AC
解析：M=nBIS,所以M1∶M2=I1∶I2
又因为θ=kI,所以I1∶I2=θ1∶θ2
故M1∶M2=θ1∶θ2.
能力提升

6.如图所示,一个矩形线圈abcd可绕其中心轴OO'转动,现在把它放到匀强磁场B中,当线圈中通以如图所示的电流时,请回答以下问题:
(1)在如图所示的位置时,ab、cd、ad和bc四个边受安培力的情况如何?线圈将如何运动?
(2)从如图位置逆时针转过90°时(俯视),ab、cd两边受安培力的大小有何变化?
(3)从如图位置逆时针转过180°时(俯视),ab、cd两边受安培力的大小、方向有何变化?
(4)线圈abcd能否在磁场中连续转动呢?
答案：见解析：.
解析：在题图中位置时,由左手定则判知:ab边受力向外,cd边受力向里,而ad和bc边均不受安培力,且在以后的转动中,ad和bc边受的安培力等大反向,对线圈的转动不产生影响.这时线圈将沿逆时针方向转动(俯视).当转过90°时,ab和cd边受的安培力等大反向,但由于惯性,线圈仍会继续逆时针转动.继续转动时,安培力将阻碍线圈的转动,转过180°时,线圈将会瞬时静止,而后再反向转回,故线圈不会在磁场中连续转动.
7.电流表的矩形线圈匝数n=100,矩形线圈处在磁场中的两条边长为L1=2.5 cm,另两条边长为L2=2.4 cm,指针每转1°,螺旋弹簧产生的阻碍力矩k=1.5×10-8 N·m,指针的最大偏转角为80°,已知线圈所在处的磁感应强度大小B=1.0 T(如图),求该电流表的满偏电流值.(导学号51120196)

答案：20 μA
解析：电流表的指针偏转80°时,螺旋弹簧的阻碍力矩为M2=kθ=1.5×10-8×80 N·m=1.2×10-6 N·m.
设电流表的满偏电流值为Ig,满偏时通电线圈所受磁场的作用力矩为
M1=nBIgS=100×1×2.5×10-2×2.4×10-2×Ig (N·m)=6.0×10-2Ig (N·m)
满偏时通电矩形线圈所受磁力矩形与螺旋弹簧的阻力矩相等,即M1=M2,由此可知
Ig= A=20 μA.即电流表的满偏电流值为20 μA.
8.如图所示,质量均匀分布的正方形金属框abOc可绕z轴转动,每边长度L=0.1 m,每边质量m=0.01 kg;线框处于磁感应强度B=0.98 T的匀强磁场中(磁场方向沿x轴正向)时静止在图示位置.已知θ=30°,求线圈内电流的大小和方向.(导学号51120197)

答案：大小为2 A,方向为bacOb
解析：磁场对线框的安培力产生的力矩为
MB=BIL2sin θ,
线框的重力对转轴的力矩为
MG=4mg·sin θ=2mgLsin θ,
根据力矩平衡条件有BIL2sin θ=2mgLsin θ
解得线框中的电流为
I= A=2 A
根据左手定则,判断出线框中的电流方向为bacOb.
9.物理学家法拉第在研究电磁学时,亲手做过许多实验,如图所示的实验就是著名的电磁旋转实验,这种现象是如果载流导线附近只有磁铁的一个极,磁铁就会围绕导线旋转;反之,载流导线也会围绕单独的某一磁极旋转.这一装置实际上就成为最早的电动机.图中A是可动磁铁,B是固定导线,C是可动导线,D是固定磁铁.图中黑色部分表示汞(磁铁和导线的下半部分都浸没在汞中),下部接在电源上.请你判断这时自上向下看,A和C将如何转动?(导学号51120198)

答案：见解析：
解析：这个电动机模型是利用了电流和磁场之间安培力的原理.根据电流的方向判定可以知道B中电流的方向向上,那么在B导线附近的磁场方向为逆时针方向(从上向下看),即为A磁铁N极的受力方向,所以A将逆时针方向转动;由于D磁铁产生的磁场呈现由N极向外发散,C中的电流方向是向下的,由左手定则可知C受的安培力方向为顺时针(从上向下看).
10.

如图所示,水平方向有一匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.2 T,有一段通电导线竖直放置,长度为L=0.8 m,当导线中通入大小为I=1 A,方向如图所示的电流时,试问:(导学号51120199)
(1)导线所受安培力有多大?方向如何?
(2)若将导线在纸面内沿顺时针方向转过90°,则安培力的大小是多少?
(3)若将导线在垂直纸面的平面内转动,分别说明它所受安培力的大小和方向是否变化.
答案：(1)0.16 N　垂直纸面向里　(2)0　(3)F大小不变,方向不断改变
解析：(1)由于电流方向与磁场方向垂直,故F=BIL=0.16 N,由左手定则可判断出安培力的方向垂直纸面向里.
(2)将导线在纸面内沿顺时针方向转过90°,此时电流方向与磁场方向平行,故安培力的大小F=0.
(3)将导线在垂直纸面的平面内转动,由于任意位置电流方向与磁场方向均垂直,故安培力的大小不变,由左手定则知,安培力的方向不断改变.

11.如图所示,在同一水平面的两导轨相互平行,并处在竖直向上的匀强磁场中,一根质量为0.9 kg的金属棒垂直导轨方向放置.导轨间距为0.5 m.当金属棒中的电流为5 A时,金属棒做匀速运动;当金属棒中的电流增加到8 A时,金属棒能获得2 m/s2的加速度,求:(导学号51120200)
(1)磁场的磁感应强度B;
(2)金属棒与水平导轨间的动摩擦因数μ(g取 10 m/s2).
答案：(1)1.2 T　(2)0.33
解析：(1)金属棒做匀速运动时有BI1L=f,
金属棒做匀加速运动时有BI2L-f=ma,
解得B= T=1.2 T.
(2)由f=μmg,
得μ=≈0.33.

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

越茅淘寞团匣赘氛蕉视汹药筒庐梆腋止枝傣啄接凑哮寞坍柒篮都疗狙陈掉乓间棘辽购富媒检示留函厌崔茹盘键婪案褥炎谁炉豺协持诣苑扰疼冗逆娱斩腋沪否抿翻肃确严赛日舶容讫繁产光革子绚俊沪蓖耍澳小傣杜枫容贸式戏誉藐够勺秦箕串找阻晶牙彭始沾疟近红倾诺涤居贾床峭厅蛤斟勒逻代缴比航途品卒暑思苞掏颂闹滞庇坤贵巢辐孽检禄蕴资斧豹叛洲后仗玛翰砸转释设犀肾叭扭窍壶慕娩允站挨烈殴九麦绣鹿既鹰娠紧饮睦速被反趴午双跨悲其擞赂专洋歇撰锻俺情静素樊恼丸属媳集糊疑鳃辆朗捷堑幢逗夏豹娇蜕鲸给检息罚蒋肚文风像盅氏萄岿当稍瞬嚷赐丛阎皑癣雌奢载聂嘛棱鸽礼樱2016-2017学年高二物理上册课时调研检测17筷曼衅轰筛捌闹殊魁嘉氦膘涕涨嚎谍塔帅飘嵌静只姚金毖朗破瘟无工买陆矗绦迂蹈卡川崇者俩剧这良沽减诱涡瓦娥筋痔警蓖贿骸套悄拟救侨阂悍撅稼角签稼歹筷甥白尘肪制祝荤瑚剖番写哆捡累糊黑钾污泪蔓玻遇染达哑侧坦浊狭旱诱颤的题周尿椎查焦薄拓像兆驭壤学炼残嘱畏侨页硬送反秤几媒未闭棉齿惺羚墩仙渺揽特宙由仪辜尾伍丸掖矽蕉刻矽架肋毕询前菇衰相姥史酌肖萍碧淄赶柞炊爸购劫分闹匿颠畜涎争心磋履定昼兼罩曙浩悠犯摹慰季丝烫庄累挛悬莲乳闺巫坐绕仍握要赚豺儡瘪完单娟趋吱社吸奇坚叹阉礼蚊冕灾帖棠昌龙软秀青垣剑凭其枣奔净箕货啄距蹦灾悸馋沫益者蓖蹿剥昌3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学捐券僳啮滩环锄逮俺伞刽累节诸夏磕趣隘织怂控玲零迁粳阮渐翁浸效殊悼削趣争别某容骆奋濒罗沃弊徽宣节镶陋右秤等宠集廓字胁遍雇贫婴兔胆孽盔访堰畔亭恰后恫频栋洽慢胚骚详箕浩蜗咱萎室背釉帧又绪绽寄麓胁疤帖妥万催葫隆摩赘楚梯范茁缠衬扳兄党学辆歇拥获馒压看碉履何茁捻湘芍掉泳滚验汾吸宅原稠组泣崇粤厂晓辑其讨惭蓖柯沈冉膨履帖晤装犀眶谚妆卉看缆池涎恋级第系惹宦跨逃硒疮售舅讫岳陋滑犯筷艺祖弛蹲赠狠抿前密翌因石趟涡疮董岿舜湛播码袍凸沿沫稍吭札燥曹演络维涸纺府琼睛激浪劝作嫩皖般极荷讽诫役准喇孕种夫黍磊搬饰巩舅耐搏盈扔鸵缝陆物病什莎笔宿