1.1磁场对通电导线的作用力基础巩固（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 1.1磁场对通电导线的作用力基础巩固（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 489.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-22 19:42:18 | ||
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文档简介
1.1磁场对通电导线的作用力基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B=0.1T，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度L=0.2m，导线中电流I=2A，该导线所受安培力F的大小和方向为（ ）
A．0.02N，向下 B．，向上
C．0.04N，向上 D．，向下
2．把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面接触，形成串联电路，接到直流电源上，可以看到弹簧
A．伸长 B．压缩 C．左右摆动 D．上下振动
3．赤道上某处有一竖直的避雷针，当带有负电的乌云经过避雷针的上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力的方向为（ ）
A．正东 B．正南 C．正西 D．正北
4．如图所示，用两条一样的轻质弹簧吊着一根铜棒，铜棒所在的虚线框范围内有垂直纸面的匀强磁场，棒中通入自左向右的电流。当棒静止时，两弹簧秤的示数均为，且大于铜棒重力的一半；若棒中的电流方向反向，当棒静止时，两弹簧秤的示数均为，弹簧始终处于直伸长状态，则下列选项中可以确定的是（ ）
A．磁场的方向 B．磁感应强度的大小
C．小于 D．铜棒所受重力的大小
5．如图，一绝缘光滑固定斜面处于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，通有电流I的金属细杆水平静止在斜面上．若电流变为0.5I，磁感应强度大小变为3B，电流和磁场的方向均不变，则金属细杆将（ ）
A．沿斜面加速上滑
B．沿斜面加速下滑
C．沿斜面匀速上滑
D．仍静止在斜面上
6．如图所示，两光滑平行倾斜导轨处于垂直导轨平面的磁场中(未画出)，导轨与水平方向的夹角为θ=37°，间距为L=20 cm．电源电动势E=10V，内阻不计，定值电阻R1=4Ω，开关K闭合后金属棒MN恰好静止在倾斜导轨上，已知金属棒MN的质量为m=10g，电阻为R=6Ω，则关于磁感应强度的说法正确的是( )(g取10m/s2)
A．垂直导轨平面向上，大小为B=0.3T
B．垂直导轨平面向下，大小为B=0.3T
C．垂直导轨平面向上，大小为B=0.375T
D．垂直导轨平面向下，大小为B=0.375T
7．如图所示，地面上的平行轨道和上有一辆平板小车，车上有一个通电线框，G是电源。图中虚线框1、2、3、4、5等是磁感强度大小相等的匀强磁场区域，内有垂直地面向上或向下的磁场，要使小车在图示位置时受到向右的推力，此时1、2部分的磁场方向对应下图中的
A． B．
C． D．
8．如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为L的正方形线圈中通以电流I，线圈中的a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则（ ）
A．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向不同
B．该线圈的磁通量为BL2
C．a导线受到的安培力方向向下
D．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动
9．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场中的磁感应强度．它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场中，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直．当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡．下列说法中正确的是( )
A．线圈受到的安培力大小为BIl
B．线圈受到的安培力方向水平指向纸内
C．若发现左盘向上翘起，则应增大线圈中的电流
D．若电流大小不变而方向反向，线圈仍保持平衡状态
10．倾角为的导电轨道间接有电源，轨道上有一根静止的金属杆，现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，如图所示，磁感应强度由零逐渐增加的过程中（不考虑回路中感应电动势），杆一直保持静止，则杆受到的静摩擦力（ ）
A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大
11．如图所示，长直导线与矩形线框同处于光滑水平面上，长直导线固定，线框可以在桌面上自由滑动，当通以图中所示电流时，矩形线框的运动情况是（ ）
A．靠近通电直导线 B．远离通电直导线 C．保持静止不动 D．顺时针转动
12．以下论述正确的是（ ）
A．某点的电场强度大，该点的电势一定高
B．某点的磁感应强度大，通电导线在该点的安培力大
C．某点的磁感应强度大，线圈在该处的磁通量一定大
D．某点的电势为零，检验电荷在该点的电势能一定为零
13．如图所示，直角形导线abc通以恒定电流I，两段导线的长度分别为3L和4L，导线处于垂直于导线平面的磁感应强度为B的匀强磁场中，则导线受到磁场力的合力为( )
A．3BIL，方向b→c
B．4BIL，方向b→a
C．7BIL，方向垂直于ac连线斜向上
D．5BIL，方向垂直于ac连线斜向上
14．两平行直导线cd和ef竖直放置，通电后出现如图所示现象，图中a、b两点位于两导线所在的平面内。则（ ）
A．两导线中的电流方向相同
B．两导线中的电流大小一定相同
C．b点的磁感应强度方向一定向里
D．同时改变两导线中电流方向，两导线受到的安培力方向不变
15．如图所示，一弓形线圈通以逆时针电流，在其圆弧的圆心处，垂直于纸面放一直导线，当直导线通有指向纸内的电流时，线圈将( )
A．a端向纸内、b端向纸外转动，且靠近导线
B．a端向纸内、b端向纸外转动，且远离导线
C．b端向纸内、a端向纸外转动，且靠近导线
D．b端向纸内、a端向纸外转动，且远离导线
二、填空题（共4题）
16．如图所示为直流电动机的示意图，当它接通不计内阻的电源后，转子转动方向如图所示，则A为电源________极，B为电源________极．
17．电磁炮是一种最新研制的武器.它的主要原理如图所示.1982年在澳大利亚国立大学的实验室中，就已经制成了能把质量为的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到的电磁炮（常规炮弹速度大小约为）.若轨道宽为，长为，通以的电流，则在轨道间所加的匀强磁场的感应强度为_______T，磁场力的最大功率为_______W（轨道忽略摩擦不计）.
18．如图所示，平行导轨MN和PQ上有一辆小车，车上有一个通电线框，图中虚线框A、B、C、D、E是磁场区域，内有垂直纸面的磁场。要使小车在图示位置受到向右的推力，A区域的磁场方向________，B区域磁场方向__________________________，要使小车始终受到磁场的推力作用磁场的变化规律是______________________________________________________________________________________。
19．如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的装置图。实验时，先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。每次导体棒在场内同一位置平衡时，悬线与竖直方向的夹角为。对该实验：
（1）下列说法正确的是___________
A．该实验探究了电流大小以及磁感应强度大小对安培力的影响
B．该实验探究了磁感应强度大小以及通电导体棒对安培力的影响
C．若想增大，可以把磁铁的N级和S级对调
D．若想减小，可以把接入电路的导体棒从1、4换成2、3两端
（2）若把电流为I，且接通2、3时，导体棒受到的安培力记为F1，当电流减半且接通1、4时，导体棒受到的安培力为__________________。
三、综合题（共4题）
20．如图，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，直线长度均为L，电流强度为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力。
21．如图所示，长度为L=10cm的一段直导线ab，与磁场方向垂直放置在磁感应强度的匀强磁场中.今在导线中通以I=10A的电流，方向从b流向a.导线绕固定点O转动（设） ，由图中位置在纸面内按顺时针方向转过60°角时，求：
（1）导线受到的安培力的大小和方向；
（2）如果在ab所在的竖直面上， 从图中位置绕O点转动，由纸面向纸面外转30°角时，情况又如何
22．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，磁感应强度B的方向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， 取sin37=0.6，cos37=0.8，重力加速度大小g=10m/s2．
求：（1）干路中的电流为多少安培？
（2）求磁感应强度为多少T？
23．在图（a）、（b）和（c）中，标出了通电导线的电流方向、磁场方向和磁场力方向三个中的两个，请在图中标出第三个方向（导线与磁场方向垂直）。
参考答案
1．C
【详解】
导线所受安培力大小为
根据左手定则判断可知，安培力的方向为向上。
故选C。
2．D
【详解】
当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据安培定则知，各圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了电流，开始重复上述过程．
A. 伸长与分析不符，故A错误．
B. 压缩与分析不符，故B错误．
C. 左右摆动与分析不符，故C错误．
D. 上下振动与分析相符，故D正确．
3．C
【详解】
当带有负电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电形成瞬间电流，负电电荷从上而下通过避雷针，所以电流的方向为从下而上，磁场的方向从南向北，根据左手定则，安培力的方向向西．故C正确，ABD错误．故选C.
4．A
【详解】
A．当电流自左向右、棒静止时，两弹簧秤的示数均为，且大于铜棒重力的一半，说明此时棒所受的安培力方向向下，由此可断定磁场的方向垂直纸面向外，故A正确；
B．由于弹簧秤的示数、棒所受的重力、以及棒的长度、电流强度均未知，所以无法计算磁感应强度的大小，故B错误；
C．当棒中的电流方向反向，棒所受的安培力方向向上，棒静止时，两弹簧秤的示数均为，则小于铜棒重力的一半，即
故C错误；
D．由于弹簧秤的示数、的具体值以及棒的长度、电流强度、磁感应强度的大小均未知，所以无法计算铜棒所受重力的大小，故D错误。
故选A。
5．A
【分析】
本题是一道关于安培力的共点力的平衡问题及牛顿第二定律相关知识
【详解】
最初金属细杆受到三个力作用，且合力为零，如图所示
由平衡可知，安培力
若电流变为0.5I，磁感应强度大小变为3B，则安培力
根据牛顿第二定律
故金属细杆以
的加速度沿着斜面加速上滑，故A正确，BCD错误。
故选A。
6．B
【详解】
因导体棒处于静止状态，可知受安培力沿斜面向上，由左手定则可知，磁场方向垂直导轨平面向下；由平衡条件可知：BIL=mgsin370，其中 ，解得B=0.3T，故选B.
7．A
【详解】
根据左手定则，要使小车在图示位置时受到向右的推力，即安培力向右，则磁场2向外，磁场1向里；
A．该图与结论相符，选项A正确；
B．该图与结论不相符，选项B错误；
C．该图与结论不相符，选项C错误；
D．该图与结论不相符，选项D错误；
故选A.
8．D
【详解】
A．根据磁感线疏密代表磁场强弱可知，并非处处大小相等，故A错误；
B．线圈与磁感线平行，故磁通量为零，故B错误；
C．a导线电流向外，磁场向右，根据左手定则，安培力向上，故C错误；
D．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动，故D正确；
故选D。
9．C
【解析】
线圈受到的安培力大小为nBIl，选项A错误；由左手定则可知，线圈受到的安培力方向竖直向上，选项B错误；若发现左盘向上翘起，说明线圈受到的安培力减小了，则应增大线圈中的电流，选项C正确；若电流大小不变而方向反向，则安培力变为向下，此时线圈将下沉不能保持平衡状态，选项D错误；故选C.
10．D
【详解】
加上磁场之前，对杆受力分析，受重力、支持力、静摩擦力；根据平衡条件可知：
mgsinθ=f
加速磁场后，根据左手定则，安培力的方向平行斜面向上，磁感应强度B逐渐增加的过程中，安培力逐渐增加；根据平衡条件，有：
由于安培力逐渐变大，故静摩擦力先减小后反向增加；
故选D。
11．A
【详解】
根据同向电流相互吸引、异向电流相互排斥，则知线框左侧的电流受到的安培力向左，右侧的安培力向右，由于左侧靠近电流I1，则I1对左侧的安培力大于对右侧的安培力，线圈所受的安培力合力方向向左，则线圈将向左运动．
A．描述与分析相符，故A正确.
B．描述与分析不符，故B错误.
C．描述与分析不符，故C错误.
D．描述与分析不符，故D错误.
12．D
【解析】
【详解】
A．某点的电场强度大，该点的电势不一定高，两者没有直接关系，故A错误；
B．根据公式可知，某点的磁感应强度大，通电导线在该点的安培力不一定大，如磁场方向与导线平行时，安培力为零，故B错误；
C．磁场越强的地方，B越大，线圈在该处的磁通量不一定大，当平面与磁场平行时，穿过这个面的磁通量为零，故C错误；
D．某点的电势为零，即φ=0，由公式EP=qφ知，检验电荷在该点的电势能一定为零，故D正确。
故选D。
13．D
【解析】
导线受到磁场力的合力相当于直线ac受到的安培力，由左手定则可知，安培力的方向垂直于ac连线斜向上．导线在磁场内有效长度为：，故该通电导线受到安培力大小为F=5BIL，选项D正确．故选D．
14．D
【详解】
A．根据通电导线间的相互作用力，同向相吸，异向相斥的规律可知两导线电流方向相反，所以A错误；
B．由于两导线间的安培力为相互作用力，所以两导线中的电流大小不一定相同，所以B错误；
C．由图可判断两导线电流方向相反，但具体方向不确定，所以b点的磁感应强度方向不一定向里，也可能向外，所以C错误；
D．同时改变两导线中电流方向，两导线电流方向还是相反，则两导线受到的安培力方向不变，还是相互排斥的，所以D正确；
故选D。
15．A
【详解】
试题分析：弓形通电线圈圆弧部分不受磁场力，直线部分上半部受磁场力指向纸内，下半部分受磁场力指向纸外，导致线圈转动．当转到弓形线圈平面与直导线趋于平行时，由于直线电流的磁场随着离开导线距离的增加而减弱，线圈直线部分所受安培力大于圆弧部分，因此线圈受直导线的吸引而靠近导线．故A项正确．
16．负 正
【详解】
[1][2]根据图中转动方向可知，磁感线水平向右，线框左边受到的安培力垂直纸面向外，电流方向竖直向下，线框右边受到的安培力垂直纸面向里，电流竖直向上，所以A为电源负极，B为电源正极。
17．55
【详解】
[1]．由于弹体做匀加速直线运动，由运动学公式v2=2as得
由牛顿第二定律得
F安=ma
得
F安=2.2×10-3×5×105N=1.1×103N
由安培力公式F安=BIl得
[2]．磁场力的最大功率为
18．垂直纸面向内 垂直纸面向外 磁场方向及时改变使线框左边始终处在向内的磁场中，线框的右边始终处在向外的磁场中
【详解】
[1] 要使小车能向右行驶，则电流受到的安培力向右，根据左手定则，可知：磁感线穿过掌心，安培力与磁感线垂直，且安培力与电流方向垂直，所以此时A区域磁场方向为垂直纸面向内，B区域磁场方向为垂直纸面向外
[2] 要使小车能向右行驶，则电流受到的安培力向右，根据左手定则，可知：磁感线穿过掌心，安培力与磁感线垂直，且安培力与电流方向垂直，所以此时A区域磁场方向为垂直纸面向内，B区域磁场方向为垂直纸面向外
[3] 要使小车始终受到磁场的推力作用磁场的变化规律是，磁场方向及时改变使线框左边始终处在向内的磁场中，线框的右边始终处在向外的磁场中。
19．D
【详解】
（1）[1]．AB．该实验探究了导体棒通长度和电流大小对安培力的影响，故AB错误；
C．把磁铁的N极和S极对调，不改变B的大小，故F不变，故C错误；
D．把接入电路的导体棒从1、4两端换成2、3两端，L减小，故安培力F减小，则θ减小，故D正确；
故选D。
（2）[2]．若把电流为I且接通2、3时，导体棒受到的安培力记为F1；则当电流减半且接通1、4时，导体棒的安培力为
20．FA＝BILcosα；FB＝BIL；；FD＝2BIR；FE＝0
【详解】
A图中
此时不能死记公式，而写成sinα，可理解公式本质是有效长度或有效磁场，要正确分解；
B图中，不论导线怎么放，也会在纸平面内，因此B⊥I，故
FB＝BIL
C图是两根导线组成的折线abc，整体受力实质上是两部分直导线分别受力的矢量和，其有效长度为ac（即从a→c的电流）。故
D图是从a→b的半圆形电流，分析圆弧上对称的每一小段电流，受力抵消合并后，其有效长度为ab，则
FD＝2BIR
E图中，用导线将abc接通形成闭合线圈，各导线受力的矢量和为零，故合力为零。所以，闭合的通电线圈受安培力为零，则
FE＝0
21．（1），方向垂直纸面向外（2）见解析
【详解】
由题意知，，；
（1）导线绕O点顺时针转过60°角时，B与I的夹角为，安培力的大小
安培力的方向垂直纸面向外；
（2）导线绕O点向纸面外转过30°角时，B与I仍垂直，安培力的大小
安培力的方向与原方向成120°角指向纸面外。
22．（1）4A（2）B=1.5T
【详解】
（1）电动机上的电流为：
内电压为：
则电流为：
（2）磁场中导线的电流为
根据平衡条件：，，得
23．见解析
【详解】
（a）图中，根据左手定则得，安培力方向竖直向下，如图
（b）图中，根据左手定则得，电流方向水平向左，如图
（c）图中，根据左手定则得，磁场方向垂直纸面向里，如图
一、选择题（共15题）
1．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B=0.1T，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度L=0.2m，导线中电流I=2A，该导线所受安培力F的大小和方向为（ ）
A．0.02N，向下 B．，向上
C．0.04N，向上 D．，向下
2．把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它的下端刚好跟杯里的水银面接触，形成串联电路，接到直流电源上，可以看到弹簧
A．伸长 B．压缩 C．左右摆动 D．上下振动
3．赤道上某处有一竖直的避雷针，当带有负电的乌云经过避雷针的上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力的方向为（ ）
A．正东 B．正南 C．正西 D．正北
4．如图所示，用两条一样的轻质弹簧吊着一根铜棒，铜棒所在的虚线框范围内有垂直纸面的匀强磁场，棒中通入自左向右的电流。当棒静止时，两弹簧秤的示数均为，且大于铜棒重力的一半；若棒中的电流方向反向，当棒静止时，两弹簧秤的示数均为，弹簧始终处于直伸长状态，则下列选项中可以确定的是（ ）
A．磁场的方向 B．磁感应强度的大小
C．小于 D．铜棒所受重力的大小
5．如图，一绝缘光滑固定斜面处于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，通有电流I的金属细杆水平静止在斜面上．若电流变为0.5I，磁感应强度大小变为3B，电流和磁场的方向均不变，则金属细杆将（ ）
A．沿斜面加速上滑
B．沿斜面加速下滑
C．沿斜面匀速上滑
D．仍静止在斜面上
6．如图所示，两光滑平行倾斜导轨处于垂直导轨平面的磁场中(未画出)，导轨与水平方向的夹角为θ=37°，间距为L=20 cm．电源电动势E=10V，内阻不计，定值电阻R1=4Ω，开关K闭合后金属棒MN恰好静止在倾斜导轨上，已知金属棒MN的质量为m=10g，电阻为R=6Ω，则关于磁感应强度的说法正确的是( )(g取10m/s2)
A．垂直导轨平面向上，大小为B=0.3T
B．垂直导轨平面向下，大小为B=0.3T
C．垂直导轨平面向上，大小为B=0.375T
D．垂直导轨平面向下，大小为B=0.375T
7．如图所示，地面上的平行轨道和上有一辆平板小车，车上有一个通电线框，G是电源。图中虚线框1、2、3、4、5等是磁感强度大小相等的匀强磁场区域，内有垂直地面向上或向下的磁场，要使小车在图示位置时受到向右的推力，此时1、2部分的磁场方向对应下图中的
A． B．
C． D．
8．如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为L的正方形线圈中通以电流I，线圈中的a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则（ ）
A．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向不同
B．该线圈的磁通量为BL2
C．a导线受到的安培力方向向下
D．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动
9．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场中的磁感应强度．它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场中，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直．当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡．下列说法中正确的是( )
A．线圈受到的安培力大小为BIl
B．线圈受到的安培力方向水平指向纸内
C．若发现左盘向上翘起，则应增大线圈中的电流
D．若电流大小不变而方向反向，线圈仍保持平衡状态
10．倾角为的导电轨道间接有电源，轨道上有一根静止的金属杆，现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，如图所示，磁感应强度由零逐渐增加的过程中（不考虑回路中感应电动势），杆一直保持静止，则杆受到的静摩擦力（ ）
A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大
11．如图所示，长直导线与矩形线框同处于光滑水平面上，长直导线固定，线框可以在桌面上自由滑动，当通以图中所示电流时，矩形线框的运动情况是（ ）
A．靠近通电直导线 B．远离通电直导线 C．保持静止不动 D．顺时针转动
12．以下论述正确的是（ ）
A．某点的电场强度大，该点的电势一定高
B．某点的磁感应强度大，通电导线在该点的安培力大
C．某点的磁感应强度大，线圈在该处的磁通量一定大
D．某点的电势为零，检验电荷在该点的电势能一定为零
13．如图所示，直角形导线abc通以恒定电流I，两段导线的长度分别为3L和4L，导线处于垂直于导线平面的磁感应强度为B的匀强磁场中，则导线受到磁场力的合力为( )
A．3BIL，方向b→c
B．4BIL，方向b→a
C．7BIL，方向垂直于ac连线斜向上
D．5BIL，方向垂直于ac连线斜向上
14．两平行直导线cd和ef竖直放置，通电后出现如图所示现象，图中a、b两点位于两导线所在的平面内。则（ ）
A．两导线中的电流方向相同
B．两导线中的电流大小一定相同
C．b点的磁感应强度方向一定向里
D．同时改变两导线中电流方向，两导线受到的安培力方向不变
15．如图所示，一弓形线圈通以逆时针电流，在其圆弧的圆心处，垂直于纸面放一直导线，当直导线通有指向纸内的电流时，线圈将( )
A．a端向纸内、b端向纸外转动，且靠近导线
B．a端向纸内、b端向纸外转动，且远离导线
C．b端向纸内、a端向纸外转动，且靠近导线
D．b端向纸内、a端向纸外转动，且远离导线
二、填空题（共4题）
16．如图所示为直流电动机的示意图，当它接通不计内阻的电源后，转子转动方向如图所示，则A为电源________极，B为电源________极．
17．电磁炮是一种最新研制的武器.它的主要原理如图所示.1982年在澳大利亚国立大学的实验室中，就已经制成了能把质量为的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到的电磁炮（常规炮弹速度大小约为）.若轨道宽为，长为，通以的电流，则在轨道间所加的匀强磁场的感应强度为_______T，磁场力的最大功率为_______W（轨道忽略摩擦不计）.
18．如图所示，平行导轨MN和PQ上有一辆小车，车上有一个通电线框，图中虚线框A、B、C、D、E是磁场区域，内有垂直纸面的磁场。要使小车在图示位置受到向右的推力，A区域的磁场方向________，B区域磁场方向__________________________，要使小车始终受到磁场的推力作用磁场的变化规律是______________________________________________________________________________________。
19．如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的装置图。实验时，先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。每次导体棒在场内同一位置平衡时，悬线与竖直方向的夹角为。对该实验：
（1）下列说法正确的是___________
A．该实验探究了电流大小以及磁感应强度大小对安培力的影响
B．该实验探究了磁感应强度大小以及通电导体棒对安培力的影响
C．若想增大，可以把磁铁的N级和S级对调
D．若想减小，可以把接入电路的导体棒从1、4换成2、3两端
（2）若把电流为I，且接通2、3时，导体棒受到的安培力记为F1，当电流减半且接通1、4时，导体棒受到的安培力为__________________。
三、综合题（共4题）
20．如图，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，直线长度均为L，电流强度为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力。
21．如图所示，长度为L=10cm的一段直导线ab，与磁场方向垂直放置在磁感应强度的匀强磁场中.今在导线中通以I=10A的电流，方向从b流向a.导线绕固定点O转动（设） ，由图中位置在纸面内按顺时针方向转过60°角时，求：
（1）导线受到的安培力的大小和方向；
（2）如果在ab所在的竖直面上， 从图中位置绕O点转动，由纸面向纸面外转30°角时，情况又如何
22．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，磁感应强度B的方向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， 取sin37=0.6，cos37=0.8，重力加速度大小g=10m/s2．
求：（1）干路中的电流为多少安培？
（2）求磁感应强度为多少T？
23．在图（a）、（b）和（c）中，标出了通电导线的电流方向、磁场方向和磁场力方向三个中的两个，请在图中标出第三个方向（导线与磁场方向垂直）。
参考答案
1．C
【详解】
导线所受安培力大小为
根据左手定则判断可知，安培力的方向为向上。
故选C。
2．D
【详解】
当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据安培定则知，各圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了电流，开始重复上述过程．
A. 伸长与分析不符，故A错误．
B. 压缩与分析不符，故B错误．
C. 左右摆动与分析不符，故C错误．
D. 上下振动与分析相符，故D正确．
3．C
【详解】
当带有负电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电形成瞬间电流，负电电荷从上而下通过避雷针，所以电流的方向为从下而上，磁场的方向从南向北，根据左手定则，安培力的方向向西．故C正确，ABD错误．故选C.
4．A
【详解】
A．当电流自左向右、棒静止时，两弹簧秤的示数均为，且大于铜棒重力的一半，说明此时棒所受的安培力方向向下，由此可断定磁场的方向垂直纸面向外，故A正确；
B．由于弹簧秤的示数、棒所受的重力、以及棒的长度、电流强度均未知，所以无法计算磁感应强度的大小，故B错误；
C．当棒中的电流方向反向，棒所受的安培力方向向上，棒静止时，两弹簧秤的示数均为，则小于铜棒重力的一半，即
故C错误；
D．由于弹簧秤的示数、的具体值以及棒的长度、电流强度、磁感应强度的大小均未知，所以无法计算铜棒所受重力的大小，故D错误。
故选A。
5．A
【分析】
本题是一道关于安培力的共点力的平衡问题及牛顿第二定律相关知识
【详解】
最初金属细杆受到三个力作用，且合力为零，如图所示
由平衡可知，安培力
若电流变为0.5I，磁感应强度大小变为3B，则安培力
根据牛顿第二定律
故金属细杆以
的加速度沿着斜面加速上滑，故A正确，BCD错误。
故选A。
6．B
【详解】
因导体棒处于静止状态，可知受安培力沿斜面向上，由左手定则可知，磁场方向垂直导轨平面向下；由平衡条件可知：BIL=mgsin370，其中 ，解得B=0.3T，故选B.
7．A
【详解】
根据左手定则，要使小车在图示位置时受到向右的推力，即安培力向右，则磁场2向外，磁场1向里；
A．该图与结论相符，选项A正确；
B．该图与结论不相符，选项B错误；
C．该图与结论不相符，选项C错误；
D．该图与结论不相符，选项D错误；
故选A.
8．D
【详解】
A．根据磁感线疏密代表磁场强弱可知，并非处处大小相等，故A错误；
B．线圈与磁感线平行，故磁通量为零，故B错误；
C．a导线电流向外，磁场向右，根据左手定则，安培力向上，故C错误；
D．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动，故D正确；
故选D。
9．C
【解析】
线圈受到的安培力大小为nBIl，选项A错误；由左手定则可知，线圈受到的安培力方向竖直向上，选项B错误；若发现左盘向上翘起，说明线圈受到的安培力减小了，则应增大线圈中的电流，选项C正确；若电流大小不变而方向反向，则安培力变为向下，此时线圈将下沉不能保持平衡状态，选项D错误；故选C.
10．D
【详解】
加上磁场之前，对杆受力分析，受重力、支持力、静摩擦力；根据平衡条件可知：
mgsinθ=f
加速磁场后，根据左手定则，安培力的方向平行斜面向上，磁感应强度B逐渐增加的过程中，安培力逐渐增加；根据平衡条件，有：
由于安培力逐渐变大，故静摩擦力先减小后反向增加；
故选D。
11．A
【详解】
根据同向电流相互吸引、异向电流相互排斥，则知线框左侧的电流受到的安培力向左，右侧的安培力向右，由于左侧靠近电流I1，则I1对左侧的安培力大于对右侧的安培力，线圈所受的安培力合力方向向左，则线圈将向左运动．
A．描述与分析相符，故A正确.
B．描述与分析不符，故B错误.
C．描述与分析不符，故C错误.
D．描述与分析不符，故D错误.
12．D
【解析】
【详解】
A．某点的电场强度大，该点的电势不一定高，两者没有直接关系，故A错误；
B．根据公式可知，某点的磁感应强度大，通电导线在该点的安培力不一定大，如磁场方向与导线平行时，安培力为零，故B错误；
C．磁场越强的地方，B越大，线圈在该处的磁通量不一定大，当平面与磁场平行时，穿过这个面的磁通量为零，故C错误；
D．某点的电势为零，即φ=0，由公式EP=qφ知，检验电荷在该点的电势能一定为零，故D正确。
故选D。
13．D
【解析】
导线受到磁场力的合力相当于直线ac受到的安培力，由左手定则可知，安培力的方向垂直于ac连线斜向上．导线在磁场内有效长度为：，故该通电导线受到安培力大小为F=5BIL，选项D正确．故选D．
14．D
【详解】
A．根据通电导线间的相互作用力，同向相吸，异向相斥的规律可知两导线电流方向相反，所以A错误；
B．由于两导线间的安培力为相互作用力，所以两导线中的电流大小不一定相同，所以B错误；
C．由图可判断两导线电流方向相反，但具体方向不确定，所以b点的磁感应强度方向不一定向里，也可能向外，所以C错误；
D．同时改变两导线中电流方向，两导线电流方向还是相反，则两导线受到的安培力方向不变，还是相互排斥的，所以D正确；
故选D。
15．A
【详解】
试题分析：弓形通电线圈圆弧部分不受磁场力，直线部分上半部受磁场力指向纸内，下半部分受磁场力指向纸外，导致线圈转动．当转到弓形线圈平面与直导线趋于平行时，由于直线电流的磁场随着离开导线距离的增加而减弱，线圈直线部分所受安培力大于圆弧部分，因此线圈受直导线的吸引而靠近导线．故A项正确．
16．负 正
【详解】
[1][2]根据图中转动方向可知，磁感线水平向右，线框左边受到的安培力垂直纸面向外，电流方向竖直向下，线框右边受到的安培力垂直纸面向里，电流竖直向上，所以A为电源负极，B为电源正极。
17．55
【详解】
[1]．由于弹体做匀加速直线运动，由运动学公式v2=2as得
由牛顿第二定律得
F安=ma
得
F安=2.2×10-3×5×105N=1.1×103N
由安培力公式F安=BIl得
[2]．磁场力的最大功率为
18．垂直纸面向内 垂直纸面向外 磁场方向及时改变使线框左边始终处在向内的磁场中，线框的右边始终处在向外的磁场中
【详解】
[1] 要使小车能向右行驶，则电流受到的安培力向右，根据左手定则，可知：磁感线穿过掌心，安培力与磁感线垂直，且安培力与电流方向垂直，所以此时A区域磁场方向为垂直纸面向内，B区域磁场方向为垂直纸面向外
[2] 要使小车能向右行驶，则电流受到的安培力向右，根据左手定则，可知：磁感线穿过掌心，安培力与磁感线垂直，且安培力与电流方向垂直，所以此时A区域磁场方向为垂直纸面向内，B区域磁场方向为垂直纸面向外
[3] 要使小车始终受到磁场的推力作用磁场的变化规律是，磁场方向及时改变使线框左边始终处在向内的磁场中，线框的右边始终处在向外的磁场中。
19．D
【详解】
（1）[1]．AB．该实验探究了导体棒通长度和电流大小对安培力的影响，故AB错误；
C．把磁铁的N极和S极对调，不改变B的大小，故F不变，故C错误；
D．把接入电路的导体棒从1、4两端换成2、3两端，L减小，故安培力F减小，则θ减小，故D正确；
故选D。
（2）[2]．若把电流为I且接通2、3时，导体棒受到的安培力记为F1；则当电流减半且接通1、4时，导体棒的安培力为
20．FA＝BILcosα；FB＝BIL；；FD＝2BIR；FE＝0
【详解】
A图中
此时不能死记公式，而写成sinα，可理解公式本质是有效长度或有效磁场，要正确分解；
B图中，不论导线怎么放，也会在纸平面内，因此B⊥I，故
FB＝BIL
C图是两根导线组成的折线abc，整体受力实质上是两部分直导线分别受力的矢量和，其有效长度为ac（即从a→c的电流）。故
D图是从a→b的半圆形电流，分析圆弧上对称的每一小段电流，受力抵消合并后，其有效长度为ab，则
FD＝2BIR
E图中，用导线将abc接通形成闭合线圈，各导线受力的矢量和为零，故合力为零。所以，闭合的通电线圈受安培力为零，则
FE＝0
21．（1），方向垂直纸面向外（2）见解析
【详解】
由题意知，，；
（1）导线绕O点顺时针转过60°角时，B与I的夹角为，安培力的大小
安培力的方向垂直纸面向外；
（2）导线绕O点向纸面外转过30°角时，B与I仍垂直，安培力的大小
安培力的方向与原方向成120°角指向纸面外。
22．（1）4A（2）B=1.5T
【详解】
（1）电动机上的电流为：
内电压为：
则电流为：
（2）磁场中导线的电流为
根据平衡条件：，，得
23．见解析
【详解】
（a）图中，根据左手定则得，安培力方向竖直向下，如图
（b）图中，根据左手定则得，电流方向水平向左，如图
（c）图中，根据左手定则得，磁场方向垂直纸面向里，如图