1.1安倍力 课后练习（word 含答案）

1.1安倍力
一、选择题（共15题）
1．长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，导线所受安培力的大小是（　　）
A．BIL·sin B．BIL·cos C．0 D．BIL
2．A、B、C三根通电长直导线均水平固定且互相平行，导线通入大小相等的恒定电流，方向如图所示，其中导线A，B垂直纸面且在同一水平面上，导线C垂直纸面并在导线A的正下方。下列说法正确的是（　　）
A．导线B对导线A的安培力方向竖直向上
B．导线C对导线A的安培力方向竖直向下
C．若解除导线C的固定，则其仍可能处于静止状态
D．若把导线C固定在导线A和导线B正中间，则导线C受到的安培力为0
3．悬挂的线圈与条形磁铁位于同一平面内，当线圈中通入逆时针方向电流的瞬间，线圈将（　　）
A．发生转动，同时靠近磁铁
B．发生转动，同时远离磁铁
C．不发生转动，只靠近磁铁
D．不发生转动，只远离磁铁
4．如图所示，一根金属棒两端用细导线连接后悬挂于a、b两点，棒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到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 B．使磁场反向 C．适当减小电流 D．适当增大磁场区域的宽度
5．如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现（ ）．
A．线圈向磁铁平移
B．线圈远离磁铁平移
C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁
D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁
6．如图（a）所示，置于倾角为θ的导轨上的通电导体棒ab，恰好保持静止，在图（b）的四个侧视图中，标出了四种可能的匀强磁场方向，图（b）中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是( )
A． B． C． D．
7．在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极B，沿边缘内壁放一个圆环形电极A，把A、B分别与电源的两极相连，然后在玻璃皿中放人导电液体．现把玻璃皿放在如图所示的磁场中，液体就会旋转起来．若从上向下看，下列判断正确的是
A．A接电源正极，B接电源负极，液体顺时针旋转
B．A接电源负极，B接电源正极，液体顺时针旋转
C．A、B与50Hz交流电源相接，液体持续旋转
D．磁场N、S极互换后，重做该实验发现液体旋转方向不变
8．下列几幅图中表示磁场对电流作用，方向判断错误的是（ ）
A． B． C． D．
9．质量为M的通电细杆置于倾角为θ的光滑导轨上，有垂直于纸面向里的电流I通过细杆，在如图所示的A、B、C、D四个图中，能使细杆沿导轨向上运动且磁感应强度最小的是（　　）
A． B．
C． D．
10．如图所示，匀强磁场中有一通以abcda方向如图的稳定电流的矩形线abcd，可绕其中心轴转动，则在转动过程中
A．ab和cd两边始终无磁场力作用
B．ab和cd两边所受磁场力大小和方向在转动过程中不断变化
C．线圈在磁场力作用下转动过程中合力始终不为零
D．ab、cd两边受到磁场力的大小和方向在转动过程中始终保持不变
11．如图所示是某同学自制的灵敏电流表简易图，在光滑的倾角为θ的斜面上，有两个劲度系数均为k的绝缘轻质弹簧，上端固定在斜面的横梁PQ上，下端和一质量为m的均匀细金属杆MN相连．在矩形区域abcd内有磁感应强度为B、方向垂直斜面向里的匀强磁场，磁场边界ab的长度为l1，bc的长度为l2，MN的长度为l3，且l3>l1，用柔软的金属导线将金属杆M、N两端分别和正、负接线柱A、B相连．当MN中没有电流通过且处于静止状态时，MN与ad、bc中点连线重合，指针指在标尺的零刻度；当MN中有电流通过时，指针所指示数可表示电流的大小，且规定电流方向从M指向N时为正．已知MN、PQ始终和斜面底边相平行，柔软导线对MN没有力的作用，弹簧的压缩、拉伸均在弹性限度内，重力加速度为g，则(　　)
A．灵敏电流表的示数为零时，每条弹簧的伸长量为
B．弹簧的弹力为零时，灵敏电流表的示数为，电流是从A接线柱流入的
C．电流表的刻度不均匀，且零刻度线上方的刻度线分布较密集
D．电流表零刻度线下方为负值，最大刻度值为
12．如图所示，三根通电直导线R、Q、R互相平行，通过正三角形的三个顶点三条导线通入大小相等，方向垂直纸面向里的电流，则R处的磁感应强度B及所受的安培力F的方向分别是（　　）
A．B沿x正轴方向，F垂直R，指向y轴负方向
B．B沿x正轴方向，F垂直R，指向y轴正方向
C．B沿y正轴方向，F垂直R，指向x轴正方向
D．B沿y正轴方向，F垂直R，指向x轴负方向
13．如图所示，竖直放置的等边三角形abc，其中a、b两点在同一竖直线上，在三角形的三个顶点处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示。则下列说法正确的是
A．c处的磁感应强度的方向竖直向下
B．过c点的导线所受安培力的方向与ab边平行，竖直向下
C．过c点的导线所受安培力的方向与ab边垂直，指向左边
D．过c点的导线所受安培力的方向与ab边垂直，指向右边
14．如图是地磁场的分布图，已知地球自转方向是自西向东，下列说法正确的是（　　）
A．磁感线是磁场中真实存在的曲线
B．如果地磁场是地球表面带电产生的，则地球带负电
C．地磁场的北极在地理位置的南极附近
D．赤道处一根通有竖直向下方向电流的导体棒受到的安培力向西
15．如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，用两根等长的绝缘细线水平悬挂金属棒MN，通以M到N的电流，平衡时两悬线与竖直方向的夹角均为。如果仅改变下列某一个条件，即可使得变大的是（　　）
A．两悬线等长变短 B．金属棒质量变大
C．磁感应强度变大 D．棒中的电流变大
二、填空题
16．如图所示，质量为的金属杆静止于相距的两水平轨道上，并由一轨道向另一轨道输送的电流。若金属杆与轨道间的动摩擦因数为0.3，欲使杆向右匀速滑动，则两轨间的磁场方向应为竖直向_____，其磁感应强度B的大小为_____。（g取）
17．如图所示，一根质量为m的金属棒AC用长短相同的软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，通入A到C方向的电流时，AC受到的安培力方向向______（选填“上”、“下”、“左”、“右”），若改变电流的方向，悬线受到的张力将______（选填“变大”、“变小”或“不变”），若同时改变电流方向和磁场方向，金属棒受到的安培力方向______（选填“改变”或“不变”）
18．将长0.5m，通过4A电流的通电导线放在匀强磁场中，当导线和磁场方向垂直时，通电导线所受磁场力为0.3N，则匀强磁场的磁疗感应强度B大小为______T，若将通电导线中的电流减为2A，则这时匀强磁场的B为 ______T，导线受安培力为______N。
19．作用在导电液体上的安培力能起到推动液体流动的作用，利用这一现象的装置称为电磁泵，它在医学上有多种应用．由于血液中含有离子，在人工心肺机里的电磁泵就可作为输送血液的动力．某电磁泵及其尺寸如图所示，矩形截面的水平管道上下表面是导体，它与磁感强度为B的匀强磁场垂直，并有长为l的部分在磁场中，当管内充满血液并通以图示电流时，血液便能向前流动。为使血液在管内不流动时能产生向前的压强p，电流强度应调节为_______，由于血液的特殊性，在电流方向上单位截面承受的电流强度不能超过I ，若其他条件不变，则匀强磁场的宽度l至少为________。
三、综合题
20．把一根长L=10cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中，
（1）当导线中通以I1=1A的电流时，导线受到的安培力大小为1.0×10－7N，则该磁场的磁感应强度为多少？
（2）若该导线中通以I2=2A的电流，则此时导线所受安培力大小是多少？方向如何？
21．如图所示，ab、cd为2根相距2m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，MN是质量为3kg的金属棒，通以5A的电流时，棒沿导轨做匀速运动；当棒中电流增加到8A时，棒能获得2m/s2的加速度，求匀强磁场的磁感应强度的大小。
22．在一水平放置的光滑平行导轨上，垂直导轨放置一电阻为R =16Ω的金属棒，整个装置置于方向竖直向下、大小为B =6.0T的匀强磁场中．当电压U =8V、内阻不计的电源接通后，导体棒仍处于静止状态，若轨道间距为L =1m，试求：
(1)通过导体棒上的电流多大？
(2)要使导体棒静止，导体棒上所加的水平外力方向如何？大小是多少？
23．如图所示，水平放置的两根平行金属轨道相距0.2m，上面放一不计电阻质量为0.04kg的均匀金属棒ab．已知电源电动势为6V、内阻为0.5Ω，滑动变阻器调到2.5Ω．现在金属棒所在位置施加一匀强磁场，使得金属棒ab对轨道的压力恰好为零且仍保持静止．求，该匀强磁场的磁感应强度大小和方向
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
导线和磁场方向垂直，故导线所受安培力大小为
F=BIL
故选D。
2．B
【详解】
A．根据电流之间的相互作用规律“同向相吸，反向相斥”可知导线B对导线A的安培力方向水平向左，故A错误；
B．根据电流之间的相互作用规律“同向相吸，反向相斥”可知导线C对导线A的安培力方向竖直向下，故B正确；
C．若解除导线C的固定，由于A对C的力竖直向上，B对C的力向左下，则C水平方向受力不平衡，所以C不可能处于静止状态，故Ｃ错误；
D．若把导线C固定在导线A和导线B正中间，则导线C受到A对C的吸引力和B对C的排斥力，方向都向左，所以C受到的安培力不为0，故D错误；
故选B。
3．A
【详解】
由安培定则可知，该环形电流可等效为N极向外的小磁针，由异名磁极相互吸引可判断，线圈俯视顺时针转动，同时靠近磁铁，A正确。
故选A。
4．D
【详解】
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，根据左手定则可得，安培力的方向竖直向上，由于此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，则安培力必须增加，由安培力公式可知，所以适当增加电流强度，或增大磁场，或增大棒在磁场中的长度，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
由右手螺旋定则可知，线圈的外面为N极，里面为S极；因为异名磁极相互吸引，因此从上往下看，线圈做顺时针方向转动，同时靠近磁铁；
A. 线圈向磁铁平移与分析不符，故A错误。
B. 线圈远离磁铁平移与分析不符，故B错误。
C. 从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁与分析相符，故C正确。
D. 从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁与分析不符，故D错误。
6．A
【详解】
A图中杆子受重力、水平向右的安培力和斜面的支持力，若三个力平衡，则不受摩擦力．故A正确．B图中杆子受重力，垂直斜面向下的安培力和斜面的支持力，要想处于平衡，一定受摩擦力，选项B错误；C图中杆子受重力、竖直向下的安培力和垂直斜面的支持力，要想处于平衡，一定受摩擦力．故C错误．D图中杆子受重力、水平向左的安培力，支持力，要想处于平衡，一定受摩擦力．故D错误．故选A.
点睛：解决本题的关键掌握安培力的方向判定，以及能正确地进行受力分析，根据受力平衡判断杆子是否受摩擦力．
7．A
【详解】
A．若A接电源正极，B接电源负极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；器皿所在处的磁场竖直向下，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿顺时针方向，因此液体沿顺时针方向旋转，故A正确；
B．若B接电源正极、A接电源负极，根据左手定则得，液体沿逆时针作圆周运动，故B错误；
C．A、B与50Hz的交流电源相接，液体不会旋转，故C错误；
D．若磁场N、S极互换后，重做该实验发现液体旋转方向变化，故D错误．
8．C
【详解】
A、磁场的方向向里，根据左手定则可知，安培力的方向与电流的方向垂直，即垂直于电流的方向指向左上方．故A正确；
B、磁场的方向向上，根据左手定则可知，安培力的方向与电流的方向垂直，即垂直于电流的方向向左．故B正确；
C、磁场的方向向右，电流方向向里，根据左手定则可知，安培力的方向垂直于电流的方向向下．故C错误；
D、磁场的方向向外，电流方向向右，根据左手定则可知，安培力的方向与垂直于电流的方向向下．故D正确．
本题选择错误的，故选C
9．C
【详解】
BD．细杆所受的重力竖直向下，光滑导轨对细杄的支持力垂直斜面向上，B图中杆受安培力水平向左，D图中杆受安培力沿斜面向下，均不可能使细杆沿斜面向上运动，BD错误；
AC．A图中杆所受的安培力水平向右，要使杆沿导轨向上运动，应满足
C图中杆所受的安培力沿斜面向上，要使杆沿导轨向上运动，应满足
安培力最小时磁感应强度最小，因，对比可知，C图中磁感应强度最小，C正确；
故选C。
10．D
【详解】
A．ab和cd两边与磁场方向垂直，因此受到安培力作用，故A错误；
BD．在转动过程中，由于磁场与ab和cd始终垂直，电流方向不变，因此这两个边所受安培力大小、方向一直不变，故B错误，D正确；
C．线圈在ab和cd两边所受力作用下绕OO′转动，ab和cd两边受到的磁场力导线相等方向相反，作用线不在同一条直线上，对转轴有一对力偶矩，所以并非平衡状态，但合外力为零，故C错误。
故选D。
11．D
【详解】
A．设金属杆无电流通过时弹簧的伸长量为Δx，则有
2kΔx＝mgsin θ
则每条弹簧的伸长量为，所以A错误；
B．弹簧的弹力为零时，电流从A接线柱流入，有
BIl1＝mgsin θ
则
I＝
所以B错误；
C．设电流从B接线柱流入时，金属杆沿斜面向下移动x，则有
BIl1＋mgsin θ＝2k(x＋Δx)
联立
2kΔx＝mgsin θ
得
BIl1＝2kx
即I∝x，设电流从A接线柱流入时，金属杆沿斜面向上移动x，则有
BIl1＝mgsin θ＋2k(x－Δx)
[或BIl1＋2k(Δx－x)＝mgsin θ]
联立
2kΔx＝mgsin θ
也得到
BIl1＝2kx
即I∝x，故电流表零刻度线上、下方刻度线分布都是均匀的，所以C错误；
D．电流从B接线柱进入，金属杆带动指针沿斜面向下移动，故零刻度线下方为负值，设最大刻度为Im，由受力平衡得
BIml1＋mgsin θ＝2k
即
Im＝
所以D正确．
故选D。
12．A
【详解】
由安培定则可知，通电直导线P、Q在R产生的磁场方向如图，合磁场的方向水平向右，即沿x轴正方向，则R处的磁场方向沿x轴正方向
由左手定则可知，通电直导线R所受安培力垂直于R指向y轴负方向。
故选A。
13．AC
【详解】
如图所示，因a、b处的导线中的电流方向垂直纸面向里，根据安培定则可以判断a处导线中的电流在c处产生的磁场方向与ac边垂直且指向左下方，b处导线中的电流在c处产生的磁场方向与bc边垂直且指向右下方。由几何知识可得两个磁场方向的夹角为，又由于c点与a、b两点的距离相等，a、b处导线中的电流相等，因此产生的两个磁感应强度的大小也相等，由平行四边形定则可知，合磁场方向竖直向下。由左手定则可以判断c处导线受到的安培力与垂直，指向左边，故选项AC正确；BD错误；
故选AC。
14．BC
【详解】
A．磁感线是人们为形象地描述磁场的特点而引入的线，不是真实存在的曲线。故A错误；
B．如果地磁场是地球表面带电产生的，考虑地球是自西向东转动，根据安培定则可知，地球带负电。故B正确；
CD．地磁场的北极在地理位置的南极附近，赤道处的磁场方向由南向北，根据左手定则可知一根通有竖直向下方向电流的导体棒受到的安培力向东。C正确；D错误。
故选BC。
15．CD
【详解】
导体棒受力如下图所示
可得
A．只要两悬线等长，即使导线变短，则θ也不变，故A错误；
B．金属棒质量变大，则θ变小，故B错误；
C．磁感应强度变大，则θ变大，故C正确；
D．棒中的电流变大，则θ变大，故D正确。
故选CD。
16． 上
【详解】
欲使杆向右匀速滑动，则安培力向右，根据左手定则，则两轨间的磁场方向应为竖直向上，且
解得：
17． 上 变大 不变
【详解】
根据左手定则可判断安培力方向向上。
若改变电流的方向，根据左手定则可判断安培力方向向下，则悬线受到的张力将增大。
若同时改变电流方向和磁场方向，根据左手定则可判断安培力方向向上，则金属棒受到的安培力方向不变。
18． 0.15 0.15 0.15
【详解】
根据F=BIL得，匀强磁场的磁感应强度为
当电流减小时，磁感应强度不变，仍为
B=0.15T
导线所受的安培力为
F=BI′L=0.15×2×0.5N=0.15N
19．
【详解】
血液受到的安培力
产生的压强
可求得当产生向前压强P电流应为
电流方向截面积为
电流
可求得
解得
20．（1）1.0×10-6T；（2）2.0×10-7N，方向垂直于导线向上
【详解】
（1）根据得
（2）当导线中电流变化时，导线所在处的磁场不变，则
根据左手定则，导线所受安培力方向垂直于导线向上。
21．1T
【详解】
对MN棒：水平方向受到安培力与阻力，设阻力大小为f，匀速运动时，则有
有加速度时，根据牛顿第二定律得
联立解得
22．（1）0.5A，（2）3N，水平向右
【详解】
由欧姆定律得
导体棒所受的安培力，方向水平向左
由平衡条件得导体棒上所加的水平外力，方向水平向右
23．B=1T,方向水平向左
【详解】
由金属棒ab对轨道的压力恰好为零且仍保持静止，有，方向相反；由此得，方向水平向左．又，L=0.2m得磁感应强度B=1T,方向水平向左.