1.1安培力 课时作业（Word版含解析）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
1.1安培力
课时作业（解析版）
1．关于磁场和磁感线，下列说法正确的是（　　）
A．磁感线是为了形象地描述磁场而假想的曲线
B．磁感线一定是从极出发，终止于极
C．两个不同的磁体靠近时，磁感线可能相交
D．磁场对通电导线的安培力一定不为零
2．如图，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直磁场放置，将两点接入电压恒定的电源两端，通电时电阻丝段受到的安培力为，则此时三根电阻丝受到的安培力的合力大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
3．如图所示，质量m=0.5kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度为L=1m的光滑绝缘框架上，磁场垂直于框架平面向下（磁场仅存在于绝缘框架内），右侧回路电源的电动势E=8V、内电阻r=1Ω、额定功率为8W、额定电压为4V的电动机正常工作，则磁场的磁感应强度为（g=10m/s2，sin37°=0.6）（　　）
A．1.5T
B．1T
C．2T
D．1.73T
4．两根互相平行的通电直导线a、b的横截面如图所示，a、b中的电流方向已在图中标出。导线a中电流产生的磁场的磁感线环绕方向和导线b所受的安培力的方向分别是（　　）
A．顺时针，向左
B．顺时针，向右
C．逆时针，向左
D．逆时针，向右
5．如图所示，水平放置的平行导轨接有一直流电源，导轨上固定有两根仅长度不同的导体棒，导体棒的电阻与其长度成正比，导轨电阻不计。现将装置置于竖直向下的匀强磁场中，闭合开关K后，则它们受到安培力的大小关系为（　　）
A．
B．
C．
D．与无法比较
6．如图所示，两根水平放置、相互平行的长直导线中通有大小相等、方向垂直纸面向里的恒定电流，为两导线水平连线的中点，、为其水平连线垂直平分线上的两点，且到点的距离相等，在点再放置一条平行于两根导线的不通电长直导线，则（　　）
A．两通电导线之间存在相互排斥的安培力
B．、两点的磁感应强度方向相同
C．若点长直导线通入方向相反的电流，点磁感应强度方向水平向左
D．若点长直导线通入完全相同的电流，其受力方向为由
7．如图所示，一粗糙斜面固定在水平桌面上，一粗细均匀的导体框ABCD接在电路中。导体框的边长均为L，每边的电阻均为R，已知电源的电动势为E，电源内阻、导线电阻均不计；电阻，虚线ab的左侧有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B0。已知导体框AD边与斜面底边QN平行，闭合开关前、后导体框始终静止。则（　　）
A．闭合开关后，通过电阻R1的电流为
B．闭合开关后，导体框受到的摩擦力不可能为0
C．闭合开关后，BC边上的热功率为
D．闭合开关后，整个导体框受到的安培力沿斜面向上，大小为
8．通电直导线长1cm，电流强度为5A，把它放入某匀强磁场中，此时直导线所受安培力大小为0.1N，则该匀强磁场的磁感强度不可能为（　　）
A．B=1T
B．B=2T
C．B=3T
D．B=4T
9．如图所示，两根通电的长直导线平行放置，电流大小相等，方向相反。在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点，其中a、b在导线横截面连线的延长线上，c、d在导线横截面连线的垂直平分线上，且a、b及c、d关于两导线的中间位置O点对称。下列说法正确的是（　　）
A．O点的磁感应强度为0
B．两通电直导线相互排斥
C．a、b两点的磁感应强度大小相等，方向相反
D．c、d两点的磁感应强度大小相等，方向相反
10．如图所示，有一夹角为的V形导线，，置于与其所在平面相垂直的磁感应强度为的匀强磁场中。当导线中通以电流时，该通电导线受到的安培力大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
11．如图所示，倾角为的光滑导轨平行放置，两导轨间距离为L。所在空间中存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，质量为m的导体杆水平放在导轨上，通以恒定电流I时恰好静止。下列说法正确的是（　　）
A．若磁场方向竖直向上，电流方向必由A到B，且
B．若磁场方向竖直向上，电流方向必由B到A，且
C．若磁场方向竖直向下，电流方向必由A到B，且
D．若磁场方向竖直向下，电流方向必由B到A，且
12．如图所示的装置可以用来测量磁场的磁感应强度大小。电子秤上不放置任何物品时，电子秤先清零。标有角度的白纸置于电子秤上，电子秤水平放置，将多粒纽扣型强磁铁叠加后固定于纸上。将匝数为800匝、下边长为的线圈竖直固定于铁架台上，置于磁铁上方，线圈下边框所处的磁场恰好水平且垂直于线框所在平面。实验开始后，线圈中电流为时，电子秤示数为；仅改变线框中电流的方向，电子秤的示数为。忽略磁场对其余边框以及边框与边框之间的作用力，下边框所在磁场区域可视为匀强磁场，则下边框所在区域磁场的磁感应强度大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
13．用两个相同的弹簧吊着一根铜棒，铜棒所在虚线范围内有垂直于纸面的匀强磁场，棒中通以自左向右的电流（如图所示），当棒静止时，两弹簧的拉力大小均为；若将棒中的电流方向反向（大小保持不变），当棒静止时，两弹簧的拉力大小均为，且，根据以上信息，可以确定（　　）
A．磁感应强度的大小
B．磁场的方向
C．电流强度的大小
D．铜棒的长度
14．如图所示，一个条形磁铁放在水平桌面上，在它的左上方固定一直导线，导线与磁场垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则（　　）
A．磁铁对桌面压力增大
B．磁场对桌面压力减小
C．桌面对磁铁摩擦力向右
D．桌面对磁铁摩擦力向左
15．在磁场中的某同一位置放置一条导线，导线的方向与磁场方向垂直，先后在导线中通入不同的电流，导线所受的磁场力也不一样。下列四幅图中，、均各代表一组、的数据，则能正确表示与关系的是（　　）
A．
B．
C．
D．
16．如图甲所示，两光滑平行金属导轨间距为L，金属导轨所在的平面与水平面夹角为，导体棒与导轨垂直并接触良好，质量为，长度为，通过的电流为（）。
(1)沿棒方向观察，如图乙所示，为使导体棒保持静止，施加竖直向上的匀强磁场，求磁感应强度B的大小；
(2)若只改变磁场，且保持磁场的方向始终在与棒垂直的平面内，欲使导体棒保持静止。求：
①磁场方向变化的范围（取水平向右为起点，用角度表示）；
②磁感应强度B的最小值及方向。
17．如图所示，一根长为、质量为的通电直导线，垂直纸面水平放置在倾角为的光滑斜面上，导线上电流方向垂直纸面向里，电流大小。导线用平行于斜面的轻绳拴住不动。现将整个装置放在磁感应强度方向竖直向下的匀强磁场中，此时斜面对导线的支持力为零，求磁感应强度的大小。（，，）
18．下列图中标出了电流I、磁感应强度B、安培力F这三个物理量中的两个物理量的方向。已知导线垂直于磁场摆放，请标出另一物理量的方向。
19．某工程小组计划在赤道附近架设直流高压输电线路。其中一段长为20m沿东西方向的直导线，载有2.0×103A方向由东向西的电流。已知赤道附近地磁场的磁感应强度大小约为5.0×10-5T，且可视为南北方向的匀强磁场地磁场。对这段导线的作用力有多大？方向如何？
20．如图所示，将一根质量为10g、长为10cm的铝棒ab用两个完全相同的细弹簧水平悬挂在匀强磁场中。磁场的磁感应强度大小为0.2T，方向垂直于纸面向里。弹簧上端固定，下端与铝棒绝缘，铝棒通过开关与电池相连。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm，闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm，取重力加速度g=10m/s2。试判断安培力的方向，并求出电流的大小。
参考答案
1．A
【详解】
A．磁感线是为了形象地描述磁场而假想的曲线,选项A正确；
B．磁感线在磁体的外面是从N极到S极，在磁体的内部从S极到N极，是闭合的曲线，选项B错误；
C．两个不同的磁体靠近时，磁感线也不可能相交，选项C错误；
D．当通电导线与磁场方向平行时，磁场对通电导线的安培力为零，选项D错误。
故选A。
2．C
【详解】
由电路可知，流过AC、CB的电流相等，流过AB的电流是流过AC、CB电流的2倍；所以CB段受到的安培力大小也为，AB段受到的安培力大小则为。AC、CB段所受的安培力之间的夹角为，二者的合力为
方向与AB段所受的安培力方向相同，所以三根电阻丝受到的安培力的合力大小为。
故选C。
3．A
【详解】
电动机上的电流为
内电压为
则电流为
则磁场中导线的电流为
根据平衡条件
解得
故选A。
4．B
【详解】
由图可知导线a中电流方向为垂直纸面向里，导线b中的电流方向为垂直纸面向外。根据安培定则，导线a周围的磁场方向为顺时针方向；根据左手定则，导线b在导线a产生的磁场中受到安培力的方向为向右，ACD错误，B正确。
故选B。
5．B
【详解】
两导体棒并联，两端电压U相同，假设单位长度电阻为ρ，由欧姆定律可得电流分别为
受到的安培力分别为
对比可得。
故选B。
6．D
【详解】
A由于两导线中通入的是同向电流，所以两导线之间一定存在相互吸引的安培力，选项A错误；
B．由安培定则和矢量合成知识可知，点的合磁场方向水平向左，点的合磁场方向水平向右，选项B错误；
C．若点的长直导线通入方向相反的电流，则点导线中的电流在处产生的磁感应强度的方向水平向左，但不知道与原来的两根长直导线中的电流在处产生的合磁感应强度大小的关系，故无法判断处磁感应强度的方向，选项C错误；
D．由于原来的两根通电长直导线在处产生的磁感应强度方向水平向左，故由左手定则可知，若在点的长直导线通入完全相同的电流，其受力方向为，选项D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．闭合开关后，电路的总电阻
通过电阻R1的电流为
选项A错误；
B．闭合开关后，导体框受到安培力水平向右，则当安培力沿斜面向上的分力等于重力沿斜面向下的分力时，线圈受到的摩擦力为0，选项B错误；
C．闭合开关后，BC边上的电流
热功率为
选项C正确；
D．闭合开关后，整个导体框受到的安培力水平向右，大小为
选项D错误。
故选C。
8．A
【详解】
长为1cm，电流强度为5A，把它置入某磁场中某点，受到的磁场力为0.1N，当垂直放入磁场时，则
若不是垂直放入磁场时，则磁感应强度比2T还要大，即
故选A。
9．B
【详解】
A．根据安培定则，左、右导线在O点产生的磁感应强度方向都竖直向上，所以O点的合磁感应强度不等于零，
A错误；
B．根据安培定则和左手定则，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，B正确；
C．根据安培定则，左边导线、右边导线在a点的磁感应强度方向分别向下、向上，但是左边导线离a点近，产生的磁感应强度大，合磁场向下；左边导线、右边导线在b点的磁感应强度的方向分别为向上、向下，但是，右边导线离b点近，产生的磁感应强度大，合磁场方向下，所以a、b两点的磁感应强度方向相同，都向下，C错误；
D．根据安培定则，左、右导线在c点产生的磁感应强度方向分别为左上、右上，且大小相等，合磁感应强度方向竖直向上，左、右导线在d点产生的磁感应强度方向分别为右上、左上，且大小相等，合磁感应强度方向竖直向上，根据对称性，在c、d两点的合磁感应强度大小相等，所以，c、d两点的磁感应强度大小相等，方向相同，D错误。
故选B。
10．B
【详解】
导线在磁场内有效长度为
故该形通电导线受到安培力大小为
故选B。
11．B
【详解】
从侧面观察，受力分析，若磁场竖直向上或者向下，则根据左手定则，受安培力的方向不是向左就是向右，根据受力分析，受力向右才能平衡，故有
可解得
B正确。
故选B。
12．B
【详解】
设线圈的质量为m，磁场对线圈的作用力大小为F，由天平的平衡条件，有
电流方向改变后，同理可得
联立并代入数据可得
故选B。
13．B
【详解】
A．由于电流大小，棒长度不知，所以无法确定磁感应强度的大小，故A错误；
B．因为电流反向时，弹簧秤的读数F2>F1，所以可以知道电流自左向右时，导体棒受到的磁场力方向向上，根据左手定则可以确定磁场的方向为垂直纸面向里，故B正确；
C．由于磁感应强度的大小，棒长度不知，所以无法确定磁感应强度的大小，故C错误；
D．铜棒的重力为G，安培力的大小为F，则由平衡条件得
，
解得安培力大小为
铜棒的长度无法求出，故D错误。
故选B。
14．AD
【详解】
根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向，如图
在根据左手定则判断安培力方向，如左图；根据牛顿第三定律，电流对磁体的作用力向右下方，如右图，根据平衡条件，可知通电后支持力变大，静摩擦力变大，方向向左，故AD正确，BC错误。
故选AD。
15．BC
【详解】
在匀强磁场中，当电流方向与磁场垂直时所受安培力为
由于磁场强度和导线长度不变，因此与的关系图象为过原点的直线，故AD错误，BC正确。
故选BC。
16．(1)2T；(2)磁感应强度B方向；1.6T，方向垂直于导轨平面向上
【详解】
(1)受力分析如图示
①
(2)①由于G不变，N方向不变，若保持导体棒静止则导体棒合力为零：即与G和N合力二力平衡．如图所示：
据左手定则可得
磁感应强度B方向。
②据矢量三角形知：当垂直N时，安培力最小．
②
③
，方向垂直于导轨平面向上。
其他正确解法同样得分．
17．
【详解】
斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示由平衡条件得
两式联立解得
由
得
18．
【详解】
由左手定则可知，a图中安培力方向垂直于直导线指向右下方；b图中电流方向向外；c图中磁场方向向下。
19．2.0N，竖直指向地面
【详解】
由题意可知，B=5.0×10-5T，l=20m，I=2.0×103A；电流方向与磁场方向的夹角为90°。
根据安培力计算公式
=2.0×103×20×5.0×10-5N=2.0N
按照左手定则，让磁感线垂直穿过手心（手心朝南），并使四指指向西，则拇指所指方向向下（竖直指向地面），这就是安培力的方向。
20．向下，
【详解】
闭合开关后，电流由b指向a，受到的安培力向下
断开时
开关闭合后
受到的安培力为
解得