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A级 合格达标
1.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（ ）
A.安培力的方向可以不垂直于直导线
B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向
C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关
D.将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半
解析：由左手定则知，安培力的方向一定垂直于磁场方向，同时也垂直于电流方向，故B正确.
答案：B
2.一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（ ）
解析：根据左手定则可判断出A图中导线所受安培力为零，B图中导线所受安培力垂直纸面向里，C、D图中导线所受安培力向右，由导线受力以后的弯曲方向与受力方向的关系可知，D图正确.
答案：D
3.某地地磁场磁感应强度大小为B＝1.6×10－4 T，与水平方向夹角为53°.一正方形线圈位于水平面内，匝数为N＝10，面积S＝1.5 m2，则穿过线圈的磁通量为（ ）
A.1.44×10－4 Wb B.1.92×10－4 Wb
C.1.92×10－3 Wb D.1.44×10－5 Wb
解析：由磁通量的定义式可得：Φ＝BSsin 53°＝1.6×10－4 T×1.5 m2×0.8＝1.92×10－4 Wb，故选B.
答案：B
4.如图所示，把一根通电的硬直导线ab用绝缘轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由a向b.闭合开关S，导线a端所受安培力的方向是（ ）
A.向上 B.向下
C.垂直纸面向外 D.垂直纸面向里
解析：由安培定则知，导体棒所处的磁场竖直分量向下，由左手定则可知，导体棒a端所受的安培力方向垂直于纸面向里.
答案：D
5.如图所示，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（ ）
A.0 B.0.5BIl
C.BIl D.2BIl
解析：V形导线两部分的受力情况如图所示.其中F＝BIL，V形导线受到的安培力应为这两个力的合力，大小为F合＝2Fcos 60°＝BIl，故C项正确.
答案：C
B级 等级提升
6.在如图所示的电路中，电池均相同，当开关S分别置于a、b两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小分别为fa、fb，可判断这两段导线（ ）
A.相互吸引，fa>fb B.相互排斥，fa>fb
C.相互吸引，fa解析：当S接a时电路中的电源只用了一节干电池，当S接b时，电路的电源用了两节干电池，故电流变大，所以fa答案：D
7.如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，c为直径与b等长的半圆，长度关系为c最长，b最短，将装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，在接通电源后，三导体棒中有等大的电流通过，则三导体棒受到的安培力大小关系是（ ）
A.Fa>Fb>Fc B.Fa＝Fb＝Fc
C.FbFb＝Fc
解析：导线a的等效长度最大，b、c导线的等效长度相同，由F＝BIL可知D正确.
答案：D
8.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.BIL B.nBIL
C.nBIL D.nBIL
解析：导线的等效长度L′＝L，又匝数为n，所以线圈所受的安培力F＝nBIL′＝nBIL.
答案：D
9.如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内.当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态.为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为（ ）
A.tan θ，竖直向上 B.tan θ，竖直向下
C.sin θ，平行悬线向下 D.sin θ，平行悬线向上
解析：要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值.由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形可知，安培力的最小值为Fmin＝mgsin θ，即IlBmin＝mgsin θ，得Bmin＝sin θ，方向应平行于悬线向上，故选项D正确.
答案：D
10.如图所示，在两个倾角均为α的光滑斜面上均水平放置一相同的金属棒，棒中通以相同的电流，一个处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B1；另一个处于垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B2，两金属棒均处于静止状态.则B1、B2大小的关系为（ ）
A.B1∶B2＝1∶cos α B.B1∶B2＝1∶sin α
C.B1∶B2＝cos α∶1 D.B1∶B2＝sin α∶1
解析：当B竖直向上时，如图甲所示，有B1ILcos α＝mgsin α；当B垂直斜面时，如图乙所示，有B2IL＝mgsin α；故＝，选项A正确.
答案：A
11.水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）.现垂直于导轨搁—根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图所示.
（1）当ab棒静止时，受到的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？
解析：从b向a看截面如图所示.
（1）水平方向：Ff＝F安sin θ，①
竖直方向：FN＋F安cos θ＝mg，②
又F安＝BIL＝BL，③
联立①②③得：
FN＝mg－，Ff＝.
（2）要使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上，则有F安′＝mg，F安′＝ILBmin，I＝，得Bmin＝，根据左手定则判定磁场方向水平向右.
答案：（1）mg－ （2） 方向水平向右
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第一章 磁 场
学 习 目 标 物理与STSE
1.知道磁场对电流的作用力——安培力．
2．知道安培力的方向与电流、磁感应强度方向的关系，会用左手定则判断安培力的方向．(重点)
3．理解安培力的计算公式，会用公式计算匀强磁场中安培力的大小(重点、难点)
物理观念 1.知道左手定则，会用左手定则判断安培力的方向.
2.掌握安培力大小的计算公式.
项目 安培定则（右手螺旋定则） 左手定则
应用 判断电流的磁场方向 判断电流在磁场中的受力方向
内容 具体情况 直线电流 环形电流或通电螺线管 电流在磁场中
条件 大拇指指向电流的方向 四指弯曲的方向指向电流的环绕方向 磁感线穿过手掌心，四指指向电流方向
结果 四指弯曲方向表示磁感线的方向 大拇指指向轴线上的磁感线方向 大拇指指向电流受到的磁场力的方向
B
90
8
B
90
8
789TH
23
F
甲
B+>
B
B
B
B
B
B
|×
B
B
F B
6↓F
个B
B
D
E
垂直纸面向外
B
F垂直纸面向外
B
×
<
B
C
×
定义
培方向左手定则
大
90F
