【三维设计】2013高中物理 教师用书 第三章 第4节 应用创新演练 新人教版选修3-1.doc

【三维设计】2013高中物理 教师用书 第三章 第4节 应用创新演练 新人教版选修3-1随堂基础巩固1.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是()A.磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的B.磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直C.磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直D.磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直解析：由左手定则可知，安培力方向一定既垂直于磁场方向又垂直于电流方向，但电流方向与磁场方向不一定垂直。答案：D2.如图3413所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流，线圈将会()图3413A.纵向收缩，径向膨胀B.纵向伸长，径向膨胀C.纵向伸长，径向收缩D.纵向收缩，径向收缩解析：通电线圈每匝视为一小磁体，且排列方向一致，故纵向收缩，通电线圈又处在电流产生的磁场中，所以径向膨胀，故A对。答案：A3.如图3414所示，通电细杆ab质量为m，置于倾角为的导轨上，导轨和杆间不光滑，有电流时，杆静止在导轨上，下图是四个俯视图，标出了四种匀强磁场的方向，其中摩擦可能为零的是()图3414图3415解析：因为杆静止在导轨上，所受合力为零，如果杆和导轨无挤压或者相对于导轨无滑动的趋势，则摩擦力为零，由左手定则可知A中F水平向右，B中F竖直向上，C中F竖直向下，D中F水平向左，A、B满足题意。答案：AB4.如图3416所示，在光滑的水平面上放一半径为R的导体环，磁感应强度为B的匀强磁场垂直环面向里，当环中通有恒定电流I时，求导体环截面的张力大小。图3416解析：导体环上任一点受安培力的方向总背离圆心，安培力的合力为零，但导体环截面上任一点的张力并不为零，为求张力，可将环分割，使内力(张力)变为外力。将导体环一分为二，半圆环的有效长度为直径2R，F安BI2R。设张力大小为F，如图所示，由平衡条件知：2F2IRB。故所求张力的大小为FIRB。答案：IRB课时跟踪训练(满分50分时间30分钟)一、选择题(本大题共8个小题，每小题4分，共计32分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1.如图1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，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()图1A.0B.0.5BIlC.BIl D.2BIl解析：V形导线两部分的受力情况如图所示。其中FBIl，V形导线受到的安培力应为这两个力的合力，大小为F合2Fcos60BIl，故C项正确。答案：C2.通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图2所示，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是()图2A.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.线框所受的安培力的合力方向向左D.线框所受的安培力的合力方向向右解析：由安培定则可知导线MN在线框外所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反。ab边受到向右的安培力Fab，cd边受到向左的安培力Fcd。因ab所处的磁场强，cd所处的磁场弱，故FabFcd，线框所受合力方向向右。答案：BD3.如图3所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以()A.适当减小磁感应强度图3B.使磁场反向C.适当增大电流D.使电流反向解析：首先对MN进行受力分析，受竖直向下的重力G，受两根软导线的竖直向上的拉力和安培力。处于平衡时：2FBILmg，重力mg恒定不变，欲使拉力F减小到0，应增大安培力BIL，所以可增大磁场的磁感应强度B或增加通过金属棒中的电流I，或二者同时增大，C对。答案：C4.一根容易形变的弹性导线，两端固定。导线中通有电流，方向如图4中箭头所示。当没有磁场时，导线呈直线状态。当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是()图4解析：电流与磁场平行放置时不受磁场力，选项A错误；电流与磁场垂直放置时，由左手定则知选项D正确，B、C错误。答案：D5.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，方向相同B.该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等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场，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，故正确答案为C、D。答案：CD6.如图5所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离。其中AB固定，CD能自由活动，当直线电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸内看)()图5A.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：据电流元分析法，把电流CD等效成CO、OD两段电流。由安培定则画出CO、OD所在位置由AB电流所产生的磁场，由左手定则可判断CO、OD受力如图甲所示，可见导线CD逆时针转动。由特殊位置分析法，让CD逆时针转动90，如图乙，并画出CD此时位置，AB电流的磁感线分布，据左手定则可判断CD受力垂直于纸面向里，可见CD靠近AB，故D选项正确。答案：D7.如图6所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则()图6A.如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是北极B.如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是北极C.无论如何台秤的示数都不可能变化D.以上说法都不正确解析：如果台秤的示数增大，说明导线对磁铁的作用力竖直向下，由牛顿第三定律知，磁铁对导线的作用力竖直向上，根据左手定则可判断，导线所在处磁场方向水平向右，由磁铁周围磁场分布规律可知，磁铁的左端为北极，A正确，B、C、D错误。答案：A8.如图7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垂直纸面向外运动，可以()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 图7D.将a、c端接在交流电源的一端，b、d端接在交流电源的另一端解析：本题主要考查两个方面：电流的磁场和左手定则。要求直杆MN垂直纸面向外运动，把直杆所在处的磁场方向和直杆中的电流画出来得A、B正确。若使a、c两端(或b、d两端)的电势相对于另两端b、d(或a、c两端)的电势的高低做同步变化，线圈磁场与电流方向的关系跟上述两种情况一样，故D也正确。答案：ABD二、非选择题(本题共2小题，共18分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9. (9分)质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平轨道上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成角斜向下，如图8所示，求棒MN所受的支持力和摩擦力。图8解析：导体棒静止时受力如图。图8由平衡条件知FNmgFcos，FfFsin。安培力FILB，所以支持力FNILBcosmg；摩擦力FfILBsin。答案：ILBcosmgILBsin10. (9分)如图9所示，光滑的平行导轨倾角为，处在竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源，电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m，长度为L的导体棒由静止释放，求导体棒在释放时的瞬时加速度的大小。图9解析：对于导体棒受力分析，如图所示。mgsinBILcosmaEI(Rr)由得agsin。答案：gsin7用心 爱心 专心