2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册 1.2安培力的应用 随堂演练（解析版）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册 1.2安培力的应用 随堂演练（解析版） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 698.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 粤教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-08-22 10:19:24 | ||
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文档简介
2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
1.2安培力的应用
随堂演练（解析版）
1．在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体-盐水。如果把玻璃皿放在磁场中，液体就会旋转起来。观察发生的现象，以下关于液体转动（从上往下看）的说法正确的是（ ）
A．顺时针转动
B．逆时针转动
C．正负电极互换，同时马蹄形磁铁转180度，液体转动方向改变
D．如果盐水换成水银，水银转动方向和盐水转动方向相反
2．如图所示，一质量为、长度为的通有恒定电流的导体棒处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度与时间的关系式为（为大于零的常数，取竖直向上为正方向），导体棒与竖直导轨间的动摩擦因数为，重力加速度为。当时，导体棒由静止释放，向下运动的过程中始终与导轨良好接触且水平，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且磁场空间和墙面均足够大，则导体棒的最大速度为（ ）
A．
B．
C．
D．
3．如图所示，两绝缘细绳将长直通电导线水平悬挂在天花板上，空间存在磁感应强度为、竖直向上的匀强磁场。当导线中通一从左到右的电流，静止时细绳与竖直方向的夹角为。现欲使导线重新静止时细绳与竖直方向的夹角增为，可将磁感应强度变为（ ）
A．
B．
C．
D．
4．如图所示，通电导线均置于匀强磁场中，其中导线受安培力方向向左的是（ ）
A．
B．
C．
D．
5．下列说法正确的是（ ）
A．磁感应强度和磁通量都是矢量
B．磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量一定越大
C．由可知，某处磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受安培力成反比
D．一小段通电直导线在磁场中某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度不一定为零
6．质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线挂于等高的P、Q点，处于匀强磁场中，并建立坐标系如图所示，其中x轴沿方向，z轴竖直向上。当导线中通以沿x负方向的电流I时，导线保持静止，细线与竖直方向夹角为，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．磁感应强度的方向可能沿x轴正方向
B．磁感应强度的方向可能沿y轴正方向
C．磁感应强度的最小值为
D．磁感应强度的最大值为
7．如图所示，在倾角为θ=的斜面上，固定一平行金属导轨，现在导轨上垂直导轨放置一质量m=0.4kg的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，导轨接电源E，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，sin=0.6，cos=0.8，滑动变阻器的阻值符合要求，现闭合开关S，要保持金属棒ab在导轨上静止不动，则（ ）
A．金属棒所受安培力的方向水平向左
B．金属棒所受到的摩擦力方向一定平行斜面向上
C．金属棒所受安培力的取值范围是N≤F≤8N
D．金属棒受到的安培力的最大值为16N
8．通电直导线、与圆形通电导线环放在同一粗糙绝缘水平面上，为导线环圆心，导线、与导线环直径平行且到距离相等，当它们通有如图所示的电流后，均仍处于静止状态，则（ ）
A．点磁感应强度为0
B．导线环受到向右的摩擦力
C．导线受到的摩擦力一定向右
D．导线受到的摩擦力一定向右
9．电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示。两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说法正确的是（ ）
A．当天平示数为负时，两线圈电流方向相同
B．当天平示数为正时，两线圈电流方向相同
C．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力
D．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力小于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力
10．如图所示，在同一匀强磁场中放入通有相同电流的三条不同形状的导线，每条导线的两个端点A、B间的距离相等，且导线均垂直于磁场关于三条导线所受安培力的大小，下列说法中正确的是（ ）
A．甲导线最大
B．乙导线最大
C．丙导线最大
D．三根导线一样大
11．如图所示，将一根通以强电流的长直导线，平行放置在阴极射管的正上方，则阴极射线将（ ）
A．向上偏转
B．向下偏转
C．向纸内偏转
D．向纸外偏转
12．如图，长为L的导体棒a放置在光滑绝缘水平面上，固定的长直导线b与a平行放置在同一水平面上，导体棒a与力传感器相连。a、b中分别通有大小为Ia、Ib的恒定电流，Ia方向如图所示，Ib方向未知。导体棒a静止时，通过分析传感器数据，发现a受到b的吸引力大小为F，则Ib的方向和Ib在a处产生的磁感应强度的大小为（ ）
A．与Ia同向，
B．与Ia同向，
C．与Ia反向，
D．与Ia反向，
13．图是“探究影响通电导体在磁场中受力因素”的实验示意图。三块相同马蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，导体棒用图中1、2、3、4轻而柔软的细导线悬挂起来，它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路。认为导体棒所在位置附近为匀强磁场，最初导线1、4接在直流电源上，电源没有在图中画出。要使导体摆动的幅度增大，以下操作中可行的是（ ）
A．减少磁铁的数量
B．增大导体棒中的电流强度
C．改变导体棒中的电流方向
D．将磁铁更换成磁性较弱的
14．如图所示，在通电螺线管正上方，用绝缘细杆悬挂一根通有恒定电流的硬直导线（水平方向上被限制，不会发生转动），直导线中的电流方向由a向b，P点位于导线中点正下方，同时也位于螺线管中点正上方，当闭合开关S稳定后（ ）
A．通电螺线管在导线中点处产生的磁场方向水平向右
B．导线对通电螺线管没有作用力
C．导线b端所受安培力的方向是垂直纸面向内
D．P点的磁感应强度增强
15．如图示，在玻璃器皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放另一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃器皿中倒入导电液体，整个装置放在如图磁场中，接通电源，会发现液体旋转起来。若俯视观察液体旋转方向为（ ）
A．逆时针旋转
B．顺时针旋转
C．不旋转
D．无法判断
16．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，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=100T、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=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源，现把一个质量m=0.040kg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R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37°=0.60、cos37°=0.80，求∶
(1)通过导体棒的电流大小和方向；
(2)导体棒受到的安培力和摩擦力；
(3)若将磁场方向改为竖直向上，要使导体棒继续保持静止，且不受摩擦力作用，求此时磁场磁感应强度B2的大小。
17．如图所示，在磁感应强度的匀强磁场中，有一个与水平面成角的导电滑轨，滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab，磁场方向与滑轨所在平面垂直且向里。已知接在滑轨中的电源电动势，内阻，滑动变阻器R的阻值足够大。ab杆长，质量，电阻，杆与滑轨间的动摩擦因数，滑轨的电阻忽略不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取，，，要使ab杆在滑轨上保持静止，求：
(1)电流的最小值；
(2)若磁场方向可以变化，求滑动变阻器的最大功率。
18．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，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=0.50T、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=6.0V、内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量m=0.08kg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=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2已知sin37°=0.60、cos37°=0.80，求：
(1)
通过导体棒ab的电流大小；
(2)
导体棒受到的安培力；
(3)
导体棒受到的摩擦力。
19．某同学设计了如图所示装置测量磁场的磁感应强度。一质量为0.2kg、长为20cm、电阻为2Ω金属棒ab，用两根相同的轻弹簧水平悬挂在方向垂直于纸面向外的待测匀强磁场中，每根弹簧的强度系数为50N/m，弹簧上端固定。下段与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12V、内阻为1Ω的电池相连，断开开关，系统处于静止状态，闭合开关，系统重新静止后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.2cm，重力加速度大小取10m/s2，求：
(1)闭合开关后，通过金属棒的电流；
(2)待测磁场的磁感应强度大小。
20．水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为，M和P之间接入电动势为、内阻的直流电源。现垂直于导轨搁一根质量为、电阻为的导体棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为，方向与水平面夹角为且指向右斜上方，如图所示。ab棒处于静止状态，g取求：
（1）ab棒受到支持力和摩擦力各为多少？
（2）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？
参考答案
1．B
【详解】
AB．由于在圆柱形电极和边缘间形成电流，电流在磁场中受安培力而发生转动，从上往下看，根据左手定则，液体沿逆时针方向旋转，A错误B正确；
C．若正负电极互换，同时马蹄形磁铁转180度，则液体转动方向不发生变化，C错误；
D．虽然盐水是靠正负粒子导电，水银是金属靠自由电子导电，但是电流方向不变，则盐水换成水银后，受到安培力方向不变，动方向相同，D错误。
故选B。
2．D
【详解】
当加速度为零时，即
导体棒的速度最大，导体棒经时间速度达到最大，因为加速度
所以最大速度
D正确。
故选D。
3．C
【详解】
通一从左到右大小为的电流静止时，通电导线受力平衡，，细绳与竖直方向的夹角由增为，重新静止时，安培力与重力的比值增大为原来的3倍，可将磁感应强度变为3B.
故选C。
4．A
【详解】
A．
由左手定则可判断安培力方向水平向左，A正确；
B．由左手定则可判断安培力方向水平向右，B错误；
C．磁场方向与电流的方向平行，安培力为0，C错误；
D．由左手定则可判断安培力方向垂直纸面向里，D错误。
故选A。
5．D
【详解】
A．磁感应强度是矢量，磁通量是标量，故A错误；
B．磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量不一定大，还与磁感应强度和面积夹角有关，故B错误；
C．由可知，这是比值定义，磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受安培力无关，故C错误；
D．一小段通电直导线在磁场中某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度不一定为零，可能两者相互平行，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．若磁感应强度的方向沿x轴正方向，则导线不受安培力，直导线不会偏转，选项A错误；
B．当磁场沿y正方向时，由左手定则可知，导线受到的安培力竖直向下，直导线不会偏转，选项B错误；
C．当磁感应强度最小时，安培力方向与细线垂直，此时
解得磁感应强度的最小值
所以C正确；
D．因安培力的最大值为无穷大，则磁感应强度最大值为无穷大，选项D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．由左手定则可以判断金属棒所受安培力的方向水平向右，故选项A错误；
BCD．当金属棒刚好不向上运动时，金属棒受到的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向下，设金属棒受到的安培力大小为F1，其受力分析如图甲所示，则由平衡条件得
FN=F1sinθ＋mgcosθ
F1cosθ=mgsinθ＋fmax
fmax=μFN
联立以上三式并代入数据解得F1=8N；
当金属棒刚好不向下运动时，设金属棒受到的安培力大小为F2，其受力分析如图乙所示，则由平衡条件得
FN′=F2sinθ＋mgcosθ
F2cosθ＋fmax′=mgsinθ
fmax′=μFN′
联立以上三式并代入数据解得F2=N，所以金属棒受到的安培力的取值范围为
N≤F≤8N
故选项C正确，B、D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．使用右手定则，判断圆形通电导线产生的磁场，圆内沿纸面向外，圆外沿纸面向内。导线在点感应磁场沿纸面向内，导线在点感应磁场沿纸面向外。但题目未给出、及圆形导线电流大小，故点有场强方向无法判断。故错误；
B．导线在圆形导线感应磁场沿纸面向内，圆形导线左半圆受安培力向右，右半圆受安培力向左，但左半圆离导线距离近，故对圆形导线总安培力向右。导线在圆形导线感应磁场沿纸面向外，同理对圆形导线总安培力向左。但未知、导线电流大小，故无法判断圆形导线合力方向，故B错误；
C．圆形导线在处产生磁场沿纸面向里，故受到安培力向左。导线在处产生磁场沿纸面向里，故受到安培力向左。故合力向左，则必定受向右摩擦力。故C正确；
D．圆形导线在处产生磁场沿纸面向里，故受到安培力向左。导线在处产生磁场沿纸面向外，故受到安培力向右。因未知圆形导线和导线电流大小，故导线受安培力方向无法判断。故D错误；
故选C。
9．A
【详解】
A．当天平示数为负时，说明两线圈相互吸引，两线圈电流方向相同，故A正确；
B．当天平示数为正时，说明两线圈相互排斥，两线圈电流方向相反，故B错误；
CD．线圈Ⅰ和线圈Ⅱ之间的作用力是一对相互作用力，二者等大反向，故C错误，D错误；
故选择：A。
10．D
【详解】
在垂直于磁场的平面内，放置通电导线，通电导线所受的安培力大小
如果通电导线是弯曲的，则通电导线长度l相当于从起点到终点的线段长度，因此甲、乙、丙三段通电导线的等效长度相等，三段通电导线在磁场中的所受的安培力大小相等。
故选D。
11．B
【详解】
根据右手定则，阴极射线管所在处的磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则，洛伦兹力向下。
故选B。
12．B
【详解】
根据同向电流相吸，异向电流相斥，则它们的电流方向相同，a受到的安培力为F，电流为Ia，长度为L，则由磁感应强度的定义可知
故选B。
13．B
【详解】
根据安培力公式
可知，要使导体摆动的幅度增大，就要使安培力增大，即增大磁感应强度、电流，也可以增加磁体的数量。故ACD错误，B正确。
故选B。
14．D
【详解】
A．由右手螺旋定则，通电螺线管在导线中点处产生的磁场方向水平向左，所以A错误；
B．由左手定则可知，通电螺线管对导线有安培力作用，由牛顿第三定律，导线对通电螺线管也有反作用力，所以B错误；
C．由左手定则，导线b端所受安培力的方向是垂直纸面向外。所以C错误；
D．通电螺线管在导线p点处产生的磁场方向水平向左，导线在P点处的磁场方向垂直于纸面向内，由平行四边形定则，P点处的合磁感应强度增强，所以D正确；
故选D。
15．A
【详解】
依题意，电流沿半径向外，磁场方向向下，根据左手定则，安培力方向逆时针，液体逆时针方向旋转。
故选A。
16．(1)1.5A，电流方向由b指向a；(2)0.6N，方向沿斜面向上，0.36N，方向沿斜面向下；(3)0.5T
【详解】
(1)根据闭合电路欧姆定律得
电流方向由b指向a；
(2)由F安=BIL可得
导体棒所受的安培力为
F安=BIL=0.6N
由左手定则可知，安培力的方向沿斜面向上。
沿斜面方向上，导体棒重力分力
由于F1由平衡条件有
解得
方向沿斜面向下.
(3)当磁场的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，对导体棒受力分析如图，
则有
解得
17．(1)
；(2)
【详解】
(1)当杆受到向上的摩擦力最大时，电流最小，受力分析有
解得
(2)如果不考虑导体棒是否平衡，把导体棒电阻等效为电源内阻，则当内外电阻相等时，滑动变阻器上功率最大，此时有
如果考虑导体棒的平衡则分析受力，如图所示先合成支持力与摩擦力，合力为
解得：
其中是与N之间的夹角，可知这两个力的合力与竖直方向的夹角恒定，要使ab杆在滑轨上保持静止，受力分析如图，则最小的安培力为
则最小电流为
此电流
滑动变阻器上的功率为
结合输出功率与电流的关系图像可知在电流大于时电流越小，功率越大，所以当电流取时既保证了平衡也保证了电阻的功率达到最大，最大值为
18．(1)2.0A；(2)0.40N；(3)0.08N
【详解】
(1)根据闭合电路欧姆定律，可知通过导体棒的电流大小为
(2)
导体棒受到的安培力大小为
安培力的方向是沿斜面向上；
(3)
对导体棒受力分析，假设摩擦力沿斜面向上，沿斜面方向有
代入数据得
摩擦力的方向是沿斜面向上
19．(1)4A；(2)0.25T
【详解】
(1)
闭合开关后，通过金属棒的电流为
解得
(2)根据左手定则，安培力向下，所以弹簧伸长了0.2cm，则有
解得
20．(1)，；(2)，与导轨平行且向右
【详解】
(1)根据闭合电路欧姆定律
则导体棒受到的安培力
再对导体棒进行受力分析并正交分解，所满足的关系为
代入数据解得
（2）若导体棒所受的支持力为零，则导体棒受到的安培力应与重力等大方向
B的值最小时，B的方向应该是与导轨平行且向右，大小满足的关系为
代入数据解得
1.2安培力的应用
随堂演练（解析版）
1．在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体-盐水。如果把玻璃皿放在磁场中，液体就会旋转起来。观察发生的现象，以下关于液体转动（从上往下看）的说法正确的是（ ）
A．顺时针转动
B．逆时针转动
C．正负电极互换，同时马蹄形磁铁转180度，液体转动方向改变
D．如果盐水换成水银，水银转动方向和盐水转动方向相反
2．如图所示，一质量为、长度为的通有恒定电流的导体棒处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度与时间的关系式为（为大于零的常数，取竖直向上为正方向），导体棒与竖直导轨间的动摩擦因数为，重力加速度为。当时，导体棒由静止释放，向下运动的过程中始终与导轨良好接触且水平，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且磁场空间和墙面均足够大，则导体棒的最大速度为（ ）
A．
B．
C．
D．
3．如图所示，两绝缘细绳将长直通电导线水平悬挂在天花板上，空间存在磁感应强度为、竖直向上的匀强磁场。当导线中通一从左到右的电流，静止时细绳与竖直方向的夹角为。现欲使导线重新静止时细绳与竖直方向的夹角增为，可将磁感应强度变为（ ）
A．
B．
C．
D．
4．如图所示，通电导线均置于匀强磁场中，其中导线受安培力方向向左的是（ ）
A．
B．
C．
D．
5．下列说法正确的是（ ）
A．磁感应强度和磁通量都是矢量
B．磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量一定越大
C．由可知，某处磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受安培力成反比
D．一小段通电直导线在磁场中某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度不一定为零
6．质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线挂于等高的P、Q点，处于匀强磁场中，并建立坐标系如图所示，其中x轴沿方向，z轴竖直向上。当导线中通以沿x负方向的电流I时，导线保持静止，细线与竖直方向夹角为，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．磁感应强度的方向可能沿x轴正方向
B．磁感应强度的方向可能沿y轴正方向
C．磁感应强度的最小值为
D．磁感应强度的最大值为
7．如图所示，在倾角为θ=的斜面上，固定一平行金属导轨，现在导轨上垂直导轨放置一质量m=0.4kg的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，导轨接电源E，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，sin=0.6，cos=0.8，滑动变阻器的阻值符合要求，现闭合开关S，要保持金属棒ab在导轨上静止不动，则（ ）
A．金属棒所受安培力的方向水平向左
B．金属棒所受到的摩擦力方向一定平行斜面向上
C．金属棒所受安培力的取值范围是N≤F≤8N
D．金属棒受到的安培力的最大值为16N
8．通电直导线、与圆形通电导线环放在同一粗糙绝缘水平面上，为导线环圆心，导线、与导线环直径平行且到距离相等，当它们通有如图所示的电流后，均仍处于静止状态，则（ ）
A．点磁感应强度为0
B．导线环受到向右的摩擦力
C．导线受到的摩擦力一定向右
D．导线受到的摩擦力一定向右
9．电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示。两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说法正确的是（ ）
A．当天平示数为负时，两线圈电流方向相同
B．当天平示数为正时，两线圈电流方向相同
C．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力
D．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力小于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力
10．如图所示，在同一匀强磁场中放入通有相同电流的三条不同形状的导线，每条导线的两个端点A、B间的距离相等，且导线均垂直于磁场关于三条导线所受安培力的大小，下列说法中正确的是（ ）
A．甲导线最大
B．乙导线最大
C．丙导线最大
D．三根导线一样大
11．如图所示，将一根通以强电流的长直导线，平行放置在阴极射管的正上方，则阴极射线将（ ）
A．向上偏转
B．向下偏转
C．向纸内偏转
D．向纸外偏转
12．如图，长为L的导体棒a放置在光滑绝缘水平面上，固定的长直导线b与a平行放置在同一水平面上，导体棒a与力传感器相连。a、b中分别通有大小为Ia、Ib的恒定电流，Ia方向如图所示，Ib方向未知。导体棒a静止时，通过分析传感器数据，发现a受到b的吸引力大小为F，则Ib的方向和Ib在a处产生的磁感应强度的大小为（ ）
A．与Ia同向，
B．与Ia同向，
C．与Ia反向，
D．与Ia反向，
13．图是“探究影响通电导体在磁场中受力因素”的实验示意图。三块相同马蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，导体棒用图中1、2、3、4轻而柔软的细导线悬挂起来，它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路。认为导体棒所在位置附近为匀强磁场，最初导线1、4接在直流电源上，电源没有在图中画出。要使导体摆动的幅度增大，以下操作中可行的是（ ）
A．减少磁铁的数量
B．增大导体棒中的电流强度
C．改变导体棒中的电流方向
D．将磁铁更换成磁性较弱的
14．如图所示，在通电螺线管正上方，用绝缘细杆悬挂一根通有恒定电流的硬直导线（水平方向上被限制，不会发生转动），直导线中的电流方向由a向b，P点位于导线中点正下方，同时也位于螺线管中点正上方，当闭合开关S稳定后（ ）
A．通电螺线管在导线中点处产生的磁场方向水平向右
B．导线对通电螺线管没有作用力
C．导线b端所受安培力的方向是垂直纸面向内
D．P点的磁感应强度增强
15．如图示，在玻璃器皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放另一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃器皿中倒入导电液体，整个装置放在如图磁场中，接通电源，会发现液体旋转起来。若俯视观察液体旋转方向为（ ）
A．逆时针旋转
B．顺时针旋转
C．不旋转
D．无法判断
16．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，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=100T、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=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源，现把一个质量m=0.040kg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R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37°=0.60、cos37°=0.80，求∶
(1)通过导体棒的电流大小和方向；
(2)导体棒受到的安培力和摩擦力；
(3)若将磁场方向改为竖直向上，要使导体棒继续保持静止，且不受摩擦力作用，求此时磁场磁感应强度B2的大小。
17．如图所示，在磁感应强度的匀强磁场中，有一个与水平面成角的导电滑轨，滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab，磁场方向与滑轨所在平面垂直且向里。已知接在滑轨中的电源电动势，内阻，滑动变阻器R的阻值足够大。ab杆长，质量，电阻，杆与滑轨间的动摩擦因数，滑轨的电阻忽略不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取，，，要使ab杆在滑轨上保持静止，求：
(1)电流的最小值；
(2)若磁场方向可以变化，求滑动变阻器的最大功率。
18．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，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=0.50T、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=6.0V、内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量m=0.08kg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=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2已知sin37°=0.60、cos37°=0.80，求：
(1)
通过导体棒ab的电流大小；
(2)
导体棒受到的安培力；
(3)
导体棒受到的摩擦力。
19．某同学设计了如图所示装置测量磁场的磁感应强度。一质量为0.2kg、长为20cm、电阻为2Ω金属棒ab，用两根相同的轻弹簧水平悬挂在方向垂直于纸面向外的待测匀强磁场中，每根弹簧的强度系数为50N/m，弹簧上端固定。下段与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12V、内阻为1Ω的电池相连，断开开关，系统处于静止状态，闭合开关，系统重新静止后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.2cm，重力加速度大小取10m/s2，求：
(1)闭合开关后，通过金属棒的电流；
(2)待测磁场的磁感应强度大小。
20．水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为，M和P之间接入电动势为、内阻的直流电源。现垂直于导轨搁一根质量为、电阻为的导体棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为，方向与水平面夹角为且指向右斜上方，如图所示。ab棒处于静止状态，g取求：
（1）ab棒受到支持力和摩擦力各为多少？
（2）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？
参考答案
1．B
【详解】
AB．由于在圆柱形电极和边缘间形成电流，电流在磁场中受安培力而发生转动，从上往下看，根据左手定则，液体沿逆时针方向旋转，A错误B正确；
C．若正负电极互换，同时马蹄形磁铁转180度，则液体转动方向不发生变化，C错误；
D．虽然盐水是靠正负粒子导电，水银是金属靠自由电子导电，但是电流方向不变，则盐水换成水银后，受到安培力方向不变，动方向相同，D错误。
故选B。
2．D
【详解】
当加速度为零时，即
导体棒的速度最大，导体棒经时间速度达到最大，因为加速度
所以最大速度
D正确。
故选D。
3．C
【详解】
通一从左到右大小为的电流静止时，通电导线受力平衡，，细绳与竖直方向的夹角由增为，重新静止时，安培力与重力的比值增大为原来的3倍，可将磁感应强度变为3B.
故选C。
4．A
【详解】
A．
由左手定则可判断安培力方向水平向左，A正确；
B．由左手定则可判断安培力方向水平向右，B错误；
C．磁场方向与电流的方向平行，安培力为0，C错误；
D．由左手定则可判断安培力方向垂直纸面向里，D错误。
故选A。
5．D
【详解】
A．磁感应强度是矢量，磁通量是标量，故A错误；
B．磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量不一定大，还与磁感应强度和面积夹角有关，故B错误；
C．由可知，这是比值定义，磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受安培力无关，故C错误；
D．一小段通电直导线在磁场中某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度不一定为零，可能两者相互平行，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．若磁感应强度的方向沿x轴正方向，则导线不受安培力，直导线不会偏转，选项A错误；
B．当磁场沿y正方向时，由左手定则可知，导线受到的安培力竖直向下，直导线不会偏转，选项B错误；
C．当磁感应强度最小时，安培力方向与细线垂直，此时
解得磁感应强度的最小值
所以C正确；
D．因安培力的最大值为无穷大，则磁感应强度最大值为无穷大，选项D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．由左手定则可以判断金属棒所受安培力的方向水平向右，故选项A错误；
BCD．当金属棒刚好不向上运动时，金属棒受到的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向下，设金属棒受到的安培力大小为F1，其受力分析如图甲所示，则由平衡条件得
FN=F1sinθ＋mgcosθ
F1cosθ=mgsinθ＋fmax
fmax=μFN
联立以上三式并代入数据解得F1=8N；
当金属棒刚好不向下运动时，设金属棒受到的安培力大小为F2，其受力分析如图乙所示，则由平衡条件得
FN′=F2sinθ＋mgcosθ
F2cosθ＋fmax′=mgsinθ
fmax′=μFN′
联立以上三式并代入数据解得F2=N，所以金属棒受到的安培力的取值范围为
N≤F≤8N
故选项C正确，B、D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．使用右手定则，判断圆形通电导线产生的磁场，圆内沿纸面向外，圆外沿纸面向内。导线在点感应磁场沿纸面向内，导线在点感应磁场沿纸面向外。但题目未给出、及圆形导线电流大小，故点有场强方向无法判断。故错误；
B．导线在圆形导线感应磁场沿纸面向内，圆形导线左半圆受安培力向右，右半圆受安培力向左，但左半圆离导线距离近，故对圆形导线总安培力向右。导线在圆形导线感应磁场沿纸面向外，同理对圆形导线总安培力向左。但未知、导线电流大小，故无法判断圆形导线合力方向，故B错误；
C．圆形导线在处产生磁场沿纸面向里，故受到安培力向左。导线在处产生磁场沿纸面向里，故受到安培力向左。故合力向左，则必定受向右摩擦力。故C正确；
D．圆形导线在处产生磁场沿纸面向里，故受到安培力向左。导线在处产生磁场沿纸面向外，故受到安培力向右。因未知圆形导线和导线电流大小，故导线受安培力方向无法判断。故D错误；
故选C。
9．A
【详解】
A．当天平示数为负时，说明两线圈相互吸引，两线圈电流方向相同，故A正确；
B．当天平示数为正时，说明两线圈相互排斥，两线圈电流方向相反，故B错误；
CD．线圈Ⅰ和线圈Ⅱ之间的作用力是一对相互作用力，二者等大反向，故C错误，D错误；
故选择：A。
10．D
【详解】
在垂直于磁场的平面内，放置通电导线，通电导线所受的安培力大小
如果通电导线是弯曲的，则通电导线长度l相当于从起点到终点的线段长度，因此甲、乙、丙三段通电导线的等效长度相等，三段通电导线在磁场中的所受的安培力大小相等。
故选D。
11．B
【详解】
根据右手定则，阴极射线管所在处的磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则，洛伦兹力向下。
故选B。
12．B
【详解】
根据同向电流相吸，异向电流相斥，则它们的电流方向相同，a受到的安培力为F，电流为Ia，长度为L，则由磁感应强度的定义可知
故选B。
13．B
【详解】
根据安培力公式
可知，要使导体摆动的幅度增大，就要使安培力增大，即增大磁感应强度、电流，也可以增加磁体的数量。故ACD错误，B正确。
故选B。
14．D
【详解】
A．由右手螺旋定则，通电螺线管在导线中点处产生的磁场方向水平向左，所以A错误；
B．由左手定则可知，通电螺线管对导线有安培力作用，由牛顿第三定律，导线对通电螺线管也有反作用力，所以B错误；
C．由左手定则，导线b端所受安培力的方向是垂直纸面向外。所以C错误；
D．通电螺线管在导线p点处产生的磁场方向水平向左，导线在P点处的磁场方向垂直于纸面向内，由平行四边形定则，P点处的合磁感应强度增强，所以D正确；
故选D。
15．A
【详解】
依题意，电流沿半径向外，磁场方向向下，根据左手定则，安培力方向逆时针，液体逆时针方向旋转。
故选A。
16．(1)1.5A，电流方向由b指向a；(2)0.6N，方向沿斜面向上，0.36N，方向沿斜面向下；(3)0.5T
【详解】
(1)根据闭合电路欧姆定律得
电流方向由b指向a；
(2)由F安=BIL可得
导体棒所受的安培力为
F安=BIL=0.6N
由左手定则可知，安培力的方向沿斜面向上。
沿斜面方向上，导体棒重力分力
由于F1
解得
方向沿斜面向下.
(3)当磁场的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，对导体棒受力分析如图，
则有
解得
17．(1)
；(2)
【详解】
(1)当杆受到向上的摩擦力最大时，电流最小，受力分析有
解得
(2)如果不考虑导体棒是否平衡，把导体棒电阻等效为电源内阻，则当内外电阻相等时，滑动变阻器上功率最大，此时有
如果考虑导体棒的平衡则分析受力，如图所示先合成支持力与摩擦力，合力为
解得：
其中是与N之间的夹角，可知这两个力的合力与竖直方向的夹角恒定，要使ab杆在滑轨上保持静止，受力分析如图，则最小的安培力为
则最小电流为
此电流
滑动变阻器上的功率为
结合输出功率与电流的关系图像可知在电流大于时电流越小，功率越大，所以当电流取时既保证了平衡也保证了电阻的功率达到最大，最大值为
18．(1)2.0A；(2)0.40N；(3)0.08N
【详解】
(1)根据闭合电路欧姆定律，可知通过导体棒的电流大小为
(2)
导体棒受到的安培力大小为
安培力的方向是沿斜面向上；
(3)
对导体棒受力分析，假设摩擦力沿斜面向上，沿斜面方向有
代入数据得
摩擦力的方向是沿斜面向上
19．(1)4A；(2)0.25T
【详解】
(1)
闭合开关后，通过金属棒的电流为
解得
(2)根据左手定则，安培力向下，所以弹簧伸长了0.2cm，则有
解得
20．(1)，；(2)，与导轨平行且向右
【详解】
(1)根据闭合电路欧姆定律
则导体棒受到的安培力
再对导体棒进行受力分析并正交分解，所满足的关系为
代入数据解得
（2）若导体棒所受的支持力为零，则导体棒受到的安培力应与重力等大方向
B的值最小时，B的方向应该是与导轨平行且向右，大小满足的关系为
代入数据解得
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