1.1磁场对通电导线的作用力同步练习(word版含答案)
文档属性
| 名称 | 1.1磁场对通电导线的作用力同步练习(word版含答案) |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 732.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-28 22:44:03 | ||
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文档简介
1.1磁场对通电导线的作用力第一章安培力与洛伦兹力一课一练（1）2021_2022学年高一物理选择性必修第二册（人教版2019）
一、单选题，共10小题
1．如图甲所示为某磁电式电流表的原理图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，一边长为L的正方形线圈处在磁场中，线圈a、b边所在的位置磁感应强度的大小都为B。当通有大小为I、方向如图乙的电流时，下列说法正确的是（ ）
A．由于线圈a、b边所在的位置磁感应强度的大小都为B，则该磁场为匀强磁场
B．穿过正方形线圈的磁通量大小为BL2
C．正方形线圈的左边导线受到大小为BIL、方向向上的安培力
D．正方形线圈的右边导线受到大小为BIL、方向向上的安培力
2．截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线，若中心直导线通入电流，四根平行直导线均通入电流，，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是（ ）
A． B．
C． D．
3．如图所示，正方形线框由四根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，线框顶点a、d与直流电源（内阻不计）的负极和正极相接。若棒受到的安培力大小为F，则棒受到的安培力（ ）
A．大小为，方向由b到a B．大小为，方向由a到b
C．大小为F，方向由a到b D．大小为F，方向由b到a
4．如图所示，有一边长为的刚性正三角形导线框在竖直平面内，且水平，其重力不计，各边导线材料及粗细完全相同，处在方向垂直导线框所在平面向里的匀强磁场中。在点悬挂一个重力为的物体，在两顶点A、B上加上恒定电压，重物恰好对地面无压力。某时刻A、B间导线的某处突然断开，其他条件不变，则稳定后物体对地面的压力是（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，两平行直导线和竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，两点位于两导线所在的平面内，则（ ）
A．点的磁感应强度可能为零
B．导线受到的安培力方向向右
C．导线在点产生的磁场方向垂直纸面向外
D．同时改变两导线的电流方向，两导线受到的安培力方向均改变
6．如图所示，28根通有同向等大电流的长直导线（彼此绝缘）正好紧密排列在以O为圆心的圆周上，直径BD水平，AC竖直，直导线中电流方向均垂直纸面向外，现将B处的长直导线撤走，而将C处的长直导线平移到圆心O处，则圆心O处的长直导线所受安培力的方向 （ ）
A．沿∠COB的角平分线向下 B．沿∠AOD的角平分线向上
C．沿∠AOB的角平分线向上 D．沿∠COD的角平分线向下
7．如图，等腰梯形线框是由相同材料、相同横截面积的导线制成，梯形上底和腰长度均为，且腰与下底成。整个线框处在与线框平面垂直的匀强磁场中。现给线框通入图示电流，若下底受到的安培力为，则上底受到的安培力为（ ）
A． B． C． D．
8．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．
9．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，
10．如图所示，三根长直导线的竖直剖面图在空间构成等边三角形，导线中通有大小相等、方向垂直纸面向里的电流，导线C位于水平面上并处于静止状态，则关于导线C的受力情况正确的是（ ）
A．受到的支持力大于重力 B．受到的支持力小于重力
C．受到的摩擦力水平向右 D．受到的摩擦力水平向左
二、多选题，共4小题
11．如图所示。有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b。 a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上。b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、平行，它们之间的距离为x。当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止。重力加速度为g，则下列关于b的电流在a处产生磁场的磁感应强度的说法正确的是（ ）
A．方向竖直向上
B．大小为
C．要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移
D．若使b下移，a将不能保持静止
12．在与水平面平行的匀强磁场上方有三个线圈，从同一高度同时由静止下落，三个线圈都是材料相同、边长一样的正方形，线圈有一个缺口，B、C线圈闭合，但B线圈的导线比C线圈的粗，则（ ）
A．三个线圈同时落地 B．线圈最先落地
C．C线圈最后落地 D．B、C线圈同时落地
13．如图所示，纸面内的金属圆环中通有电流，圆环圆心为、半径为，，为圆环上两点，且垂直于，磁感应强度大小为的匀强磁场垂直于纸面向里，则（ ）
A．整个圆环受到的安培力大小为
B．整个圆环受到的安培力大小为0
C．圆弧受到的安培力大小为
D．圆弧受到的安培力大小为
14．如图所示，质量为、长度为的直导线用两绝缘细线悬挂于、两点，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿轴正方向的电流，且导线保持静止时细线与竖直方向的夹角为。则磁感应强度的方向和大小可能为（ ）
A．沿轴正方向， B．沿轴正方向，
C．沿轴负方向， D．沿细线向上，
三、填空题，共4小题
15．如图,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___________
16．下图是一种测量磁感应强度的简易装置的示意图，虚线框内有垂直于纸面的匀强磁场，矩形线圈匝数为N，，。当线圈不通电流时，弹簧测力计的示数为；当线圈中通入沿顺时针方向的恒定电流I时，弹簧测力计的示数为（），则磁感应强度B的大小为______，磁场方向垂直纸面向______。
17．某研究性小组为了测定磁极间的磁感应强度，设计了如图所示的实验装置。在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计．水平直铜条AB的两端通过导线与一电源连接成闭合回路，直铜条AB在磁场中的长度为L，AB的电阻为R，电源电动势为E，内阻为r．在开关闭合前，电子测力计的计数为；开关闭合后，电子测力计的计数为。
（1）开关闭合后，铜条所受安培力的大小为______，方向为______．
（2）磁极间的磁感应强度大小B＝______。
18．判断下列说法正确还是错误。
（1）磁场的方向就是小磁针静止时所受合力的方向。( )
（2）电流为I，长度为l的通电导线放入磁感应强度为B的磁场中受力的大小一定是F=IlB。( )
（3）公式说明B与F成正比，与Il成反比。( )
（4）磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量。( )
（5）磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量。( )
四、解答题，共4小题
19．电磁弹射器是航空母舰上的一种舰载机起飞装置，如图所示，飞机前轮下连有一牵引杆，起飞前牵引杆伸出至上下导轨之间，储能装置提供瞬发能量，强大的电流从导轨流经牵引杆，牵引杆在安培力作用下带动飞机运行至高速。
（1）请判断图中电磁弹射器工作时磁场的方向。
（2）请根据上述信息，自设物理量，推导出飞机从静止、加速到起飞，起飞轨道至少需要多长。
20．在如图所示的实验中，两根固定的金属导轨间距离为L，处于蹄形磁铁两极中间的磁场可近似看成是匀强磁场，磁感应强度为B且垂直导轨平面，金属棒长度为， 测得电路中电流大小为I。金属棒由于受到安培力作用而沿轨道向前滚动，忽略金属棒与导轨之间的摩擦。
（1）求此时金属棒受到的安培力；
（2）为了使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，同学们提出了以下不同的建议：
同学甲：适当增加两导轨间的距离。
同学乙：换一根橫截面积相同但更长的金属棒。
同学丙：适当增大金属棒中的电流。
谁的建议可行？为什么？
21．在某次讨论活动中，几名同学针对下面的物理情境提出了不同观点，他们的观点正确吗？请说明原因。
物理情境：一段通电直导线被放置于磁感应强度为B的匀强磁场中，导线长度，导线中通过的电流。
（1）同学甲：如果磁场磁感应强度，则导线所受安培力F的大小一定等于；
（2）同学乙：这段导线所受安培力有可能为零，而导线所在的磁场磁感应强度并不为零；
（3）同学丙：因为是匀强磁场，所以在磁场中旋转这段导线时，导线所受安培力F只是方向改变，但大小不变。
22．如图所示，通电直导线与匀强磁场互相垂直。 图中已分别标明电流、磁感应强度和安培力这三个量中两个量的方向，试标出第三个量的方向。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
A.线圈a、b边所在的位置磁感应强度的大小都为B，但不同位置处磁感应强度的方向不同，则该磁场不是匀强磁场，A错误；
B.由题图乙可知，穿过正方形线圈的磁通量大小为零，B错误；
C.正方形线圈的左边导线受到的安培力大小为BIL，由左手定则可知方向向上，C正确；
D.正方形线圈的右边导线受到大小为BIL、方向向下的安培力，D错误。
故选C。
2．C
【解析】
因，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线要受到吸引的安培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线要受到排斥的安培力，形成凸形，故变形后的形状如图C。
故选C。
3．A
【解析】
CD．设每一根导体棒的电阻为R、长度为L。则通过棒的电流
有
通过棒的电流
棒受到的安培力大小
解得
选项CD均错误；
AB．通过棒的电流方向由d到a，根据左手定则，棒受到的安培力方向由b到a，选项A正确，B错误；
故选A。
4．C
【解析】
由于AC边于CB边先串联再与AB边并联，则在A、B未断开时，设ACB中的电流为I，则AB边中的电流为2I，由平衡条件可得
当某时刻A、B间导线的某处突然断开时，由平衡条件可得
联立，解得
由牛顿第三定律，可知稳定后物体对地面的压力大小为。
故选C。
5．C
【解析】
A．根据安培定则可知cd直导线在a处产生的磁场向里，ef直导线在a处产生的磁场向外，因a离cd较近，可知a点的磁场方向向里，不等于0，故A错误；
B．根据左手定则可判断，方向相反的两个电流的安培力互相排斥，所以cd导线受到的安培力方向向左．故B错误；
C．根据安培定则可知，电流ef在b处的磁场垂直纸面向外，故C正确；
D．只要电流方向相反，就互相排斥，故D错误。
故选C。
6．B
【解析】
圆心处的磁场为0，现撤去BC两点，此时的磁感应强度方向与BC两点形成的磁感应强度的方向相反，B点在O处的磁感应强度方向为竖直向下，C在O处的磁感应强度的方向为水平向左，故BC两点形成的磁感应强度的方向沿∠COD的角平分线，此时此处的磁感应强度的方向沿∠AOB的角平分线向上，根据左手定则，C在O处受安培力为沿∠AOD的角平分线向上，故ACD错误B正确。
故选B。
7．A
【解析】
梯形上底和腰均为L且腰与下底成60°，由几何关系可知，梯形的下边dc长为2L；由电阻的决定式
可知梯形的边dabc的电阻等于下边dc的电阻的1.5倍，两者为并联关系，设dc中的电流大小为I，根据欧姆定律，则dabc中的电流为；由已知条件可知ab边与dc的电流方向相同，由题意知
所以边ab所受安培力为
方向与dc边所受安培力的方向相同；
故选A。
8．D
【解析】
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。
9．B
【解析】
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。
10．C
【解析】
导线A、B中的电流将在空间激发磁场，导线C处在二者的磁场中。由右手螺旋定则可知，导线A中的电流在C处激发磁场的磁感应强度，其方向垂直于连线AC斜向下；导线B中的电流在C处激发磁场的磁感应强度，其方向垂直于连线BC斜向下；由几何关系可知，这两个磁感应强度的大小相等，都与竖直方向成30°角，所以合场强的方向竖直向下。由左手定则可知，导线C受到了水平向左的安培力。所以导线C受到的支持力在大小上等于重力，受到的摩擦力水平向右。
故选C。
11．ACD
【解析】
A．通电导体a处于通电导体b的磁场中，由安培定则可得通电导体a处于竖直向上的磁场中，故A正确；
B．当导体a处于磁场的磁感应强度B的方向竖直向上，则水平向右的安培力、支持力与重力，处于平衡状态，因夹角为，则大小
故B错误；
C．由题意可知，重力和水平向右的磁场力的合力与支持力平衡，当减小b在a处的磁感应强度，则磁场力减小，要使仍平衡，根据受力平衡条件，则可使b上移，即b对a的磁场力斜向上，故C正确；
D．当b竖直向下移动，导体棒间的安培力减小，根据受力平衡条件，当a受的安培力方向顺时针转动时，只有大小变大才能保持平衡，而安培力在减小，因此不能保持静止，故D正确。
故D正确。
故选ACD。
12．BD
【解析】
AB．线圈有一个缺口，线圈不受安培力，所以最先落地，故A错误、B正确；
CD．要想比较出、线圈的下落时间，需要先比较加速度，得出加速度与导线横截面积的关系
其中
所以有
与和无关，即B、C线圈同时落地，故C错误，D正确。
故选BD。
13．BD
【解析】
本题易错之处是对通电圆环受力大小的判断。
AB．根据左手定则可知，整个圆环关于圆心对称的两部分受到的安培力等大反向，受到的合力为0，B正确，A错误；
CD．圆弧受到的安培力大小等于直线段受到的安培力大小，为，D正确，C错误。
故选BD。
14．BC
【解析】
A．若磁感应强度沿轴正方向，则从向看，导线受到的安培力
方向水平向左，如图甲所示
导线不可能处于平衡状态，故A错误；
B．若磁感应强度沿轴正方向，导线受到的安培力竖直向上，如图乙所示，当
且满足
即
时，导线可以处于平衡状态，故B正确；
C．若磁感应强度沿轴负方向，导线受到的安培力水平向右，如图丙所示，若满足
即
导线可以处于平衡状态，故C正确；
D．若磁感应强度沿细线向上，导线受到的安培力垂直于细线指向左下方，如图丁所示，导线不能处于平衡状态，故D错误。
故选BC。
15．BIl
【解析】
导线在磁场内有效长度为
2 l sin30°=l
故该V形通电导线受到安培力大小为
F=BI 2 l sin30°=BI l
16． 里
【解析】
当线圈不通电流时，弹簧测力计的示数为，则
当线圈中通入沿顺时针方向的恒定电流I时，弹簧测力计的示数为（），可知bc边受到的安培力向下，则有
可得
安培力方向向下，由左手定则可得磁场方向垂直纸面向里。
17． F1- F2 向下
【解析】
（1）开关闭合时，由图中流经铜条的电流方向和磁感应强度B的方向，根据左手定则可知，安培力方向向下，由于力的作用是相互的，铜条对磁铁产生大小等于安培力且方向向上的作用力。开关未闭合时，电子测力计示数F1是磁铁的重力，闭合开关时，电子测力计示数F2是磁铁的重力和铜条对磁铁产生的向上的作用力的差，故铜条所受安培力的大小为
F= F1- F2
（2）根据闭合电路的欧姆定律可知
磁极间的磁感应强度大小为
18． 错误 错误 错误 正确 错误
【解析】
(1) 磁场的方向就是小磁针静止时N极所受力的方向。故该说法错误。
(2) 电流为I，长度为l的通电导线垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中受力的大小一定是F=IlB。如果平行的话，安培力为零。故该说法错误。
(3) 是比值法定义，磁感应强度与F及Il无关。故该说法错误。
(4) 磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量，所以磁感应强度又称为磁通密度。故该说法正确。
(5) 磁通量不仅有大小而且有方向，但是磁通量是标量。故该说法错误。
19．(1)竖直向上；(2)
【解析】
(1)由左手定则得，电磁弹射器工作时磁场方向竖直向上。
(2)设下导轨宽为，匀强磁场，电流是，飞机总质量，起飞速度为，取，不计摩擦及空气阻力，则牵引杆受到的安培力
解得
根据速度位移公式得
解得
20．（1）；方向为水平向右；（2）甲和丙，见解析
【解析】
（1）由于金属棒与磁场方向垂直，故此时金属棒受到安培力的大小为
根据左手定则，如图所示，可以判断出此时金属棒受到的安培力方向为水平向右。
（2）甲和丙的建议可行。
由于金属棒受到的摩擦力忽略不计，设从开始滚动到离开导轨水平运动的距离为s，
根据动能定理，有
根据同学甲的建议，适当增加两导轨间的距离（ 即增大L），则安培力F增大，因此最终离开导轨的速度v增大，该建议可行；
根据同学乙的建议，换一根横截面积相同但更长的金属棒，虽然金属棒长度l增长，但金属棒在磁场中通有电流的有效长度即导轨间的距离L不变，安培力F不变，而金属棒质量m增大，速度v将变小，该建议不可行；
根据同学丙的建议，适当增大金属棒中的电流I，则安培力F增大，速度v增大，该建议可行。
21．（1）错误；（2）正确；（3）错误
【解析】
（1）导线放置于磁场中，所受安培力
为导线与磁感应强度方向的夹角。由于导线方向与磁感应强度B方向的夹角未知，可知所受安培力最小可能为零，最大可能为1N，故同学甲观点错误；
（2）若磁感应强度B不为零，当导线与磁感应强度B的方向平行时，导线受力为零，故同学乙观点正确；
（3）安培力的方向与导线方向、磁感应强度方向均垂直。在磁场中旋转这段导线，由左手定则可知安培力F的方向会发生改变；由于导线与磁感应强度方向的夹角θ时刻变化，可知安培力F的大小时刻改变，故同学丙观点错误。
22．见解析
【解析】
如图所示
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题，共10小题
1．如图甲所示为某磁电式电流表的原理图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，一边长为L的正方形线圈处在磁场中，线圈a、b边所在的位置磁感应强度的大小都为B。当通有大小为I、方向如图乙的电流时，下列说法正确的是（ ）
A．由于线圈a、b边所在的位置磁感应强度的大小都为B，则该磁场为匀强磁场
B．穿过正方形线圈的磁通量大小为BL2
C．正方形线圈的左边导线受到大小为BIL、方向向上的安培力
D．正方形线圈的右边导线受到大小为BIL、方向向上的安培力
2．截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线，若中心直导线通入电流，四根平行直导线均通入电流，，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是（ ）
A． B．
C． D．
3．如图所示，正方形线框由四根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，线框顶点a、d与直流电源（内阻不计）的负极和正极相接。若棒受到的安培力大小为F，则棒受到的安培力（ ）
A．大小为，方向由b到a B．大小为，方向由a到b
C．大小为F，方向由a到b D．大小为F，方向由b到a
4．如图所示，有一边长为的刚性正三角形导线框在竖直平面内，且水平，其重力不计，各边导线材料及粗细完全相同，处在方向垂直导线框所在平面向里的匀强磁场中。在点悬挂一个重力为的物体，在两顶点A、B上加上恒定电压，重物恰好对地面无压力。某时刻A、B间导线的某处突然断开，其他条件不变，则稳定后物体对地面的压力是（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，两平行直导线和竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，两点位于两导线所在的平面内，则（ ）
A．点的磁感应强度可能为零
B．导线受到的安培力方向向右
C．导线在点产生的磁场方向垂直纸面向外
D．同时改变两导线的电流方向，两导线受到的安培力方向均改变
6．如图所示，28根通有同向等大电流的长直导线（彼此绝缘）正好紧密排列在以O为圆心的圆周上，直径BD水平，AC竖直，直导线中电流方向均垂直纸面向外，现将B处的长直导线撤走，而将C处的长直导线平移到圆心O处，则圆心O处的长直导线所受安培力的方向 （ ）
A．沿∠COB的角平分线向下 B．沿∠AOD的角平分线向上
C．沿∠AOB的角平分线向上 D．沿∠COD的角平分线向下
7．如图，等腰梯形线框是由相同材料、相同横截面积的导线制成，梯形上底和腰长度均为，且腰与下底成。整个线框处在与线框平面垂直的匀强磁场中。现给线框通入图示电流，若下底受到的安培力为，则上底受到的安培力为（ ）
A． B． C． D．
8．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．
9．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，
10．如图所示，三根长直导线的竖直剖面图在空间构成等边三角形，导线中通有大小相等、方向垂直纸面向里的电流，导线C位于水平面上并处于静止状态，则关于导线C的受力情况正确的是（ ）
A．受到的支持力大于重力 B．受到的支持力小于重力
C．受到的摩擦力水平向右 D．受到的摩擦力水平向左
二、多选题，共4小题
11．如图所示。有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b。 a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上。b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、平行，它们之间的距离为x。当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止。重力加速度为g，则下列关于b的电流在a处产生磁场的磁感应强度的说法正确的是（ ）
A．方向竖直向上
B．大小为
C．要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移
D．若使b下移，a将不能保持静止
12．在与水平面平行的匀强磁场上方有三个线圈，从同一高度同时由静止下落，三个线圈都是材料相同、边长一样的正方形，线圈有一个缺口，B、C线圈闭合，但B线圈的导线比C线圈的粗，则（ ）
A．三个线圈同时落地 B．线圈最先落地
C．C线圈最后落地 D．B、C线圈同时落地
13．如图所示，纸面内的金属圆环中通有电流，圆环圆心为、半径为，，为圆环上两点，且垂直于，磁感应强度大小为的匀强磁场垂直于纸面向里，则（ ）
A．整个圆环受到的安培力大小为
B．整个圆环受到的安培力大小为0
C．圆弧受到的安培力大小为
D．圆弧受到的安培力大小为
14．如图所示，质量为、长度为的直导线用两绝缘细线悬挂于、两点，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿轴正方向的电流，且导线保持静止时细线与竖直方向的夹角为。则磁感应强度的方向和大小可能为（ ）
A．沿轴正方向， B．沿轴正方向，
C．沿轴负方向， D．沿细线向上，
三、填空题，共4小题
15．如图,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___________
16．下图是一种测量磁感应强度的简易装置的示意图，虚线框内有垂直于纸面的匀强磁场，矩形线圈匝数为N，，。当线圈不通电流时，弹簧测力计的示数为；当线圈中通入沿顺时针方向的恒定电流I时，弹簧测力计的示数为（），则磁感应强度B的大小为______，磁场方向垂直纸面向______。
17．某研究性小组为了测定磁极间的磁感应强度，设计了如图所示的实验装置。在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计．水平直铜条AB的两端通过导线与一电源连接成闭合回路，直铜条AB在磁场中的长度为L，AB的电阻为R，电源电动势为E，内阻为r．在开关闭合前，电子测力计的计数为；开关闭合后，电子测力计的计数为。
（1）开关闭合后，铜条所受安培力的大小为______，方向为______．
（2）磁极间的磁感应强度大小B＝______。
18．判断下列说法正确还是错误。
（1）磁场的方向就是小磁针静止时所受合力的方向。( )
（2）电流为I，长度为l的通电导线放入磁感应强度为B的磁场中受力的大小一定是F=IlB。( )
（3）公式说明B与F成正比，与Il成反比。( )
（4）磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量。( )
（5）磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量。( )
四、解答题，共4小题
19．电磁弹射器是航空母舰上的一种舰载机起飞装置，如图所示，飞机前轮下连有一牵引杆，起飞前牵引杆伸出至上下导轨之间，储能装置提供瞬发能量，强大的电流从导轨流经牵引杆，牵引杆在安培力作用下带动飞机运行至高速。
（1）请判断图中电磁弹射器工作时磁场的方向。
（2）请根据上述信息，自设物理量，推导出飞机从静止、加速到起飞，起飞轨道至少需要多长。
20．在如图所示的实验中，两根固定的金属导轨间距离为L，处于蹄形磁铁两极中间的磁场可近似看成是匀强磁场，磁感应强度为B且垂直导轨平面，金属棒长度为， 测得电路中电流大小为I。金属棒由于受到安培力作用而沿轨道向前滚动，忽略金属棒与导轨之间的摩擦。
（1）求此时金属棒受到的安培力；
（2）为了使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，同学们提出了以下不同的建议：
同学甲：适当增加两导轨间的距离。
同学乙：换一根橫截面积相同但更长的金属棒。
同学丙：适当增大金属棒中的电流。
谁的建议可行？为什么？
21．在某次讨论活动中，几名同学针对下面的物理情境提出了不同观点，他们的观点正确吗？请说明原因。
物理情境：一段通电直导线被放置于磁感应强度为B的匀强磁场中，导线长度，导线中通过的电流。
（1）同学甲：如果磁场磁感应强度，则导线所受安培力F的大小一定等于；
（2）同学乙：这段导线所受安培力有可能为零，而导线所在的磁场磁感应强度并不为零；
（3）同学丙：因为是匀强磁场，所以在磁场中旋转这段导线时，导线所受安培力F只是方向改变，但大小不变。
22．如图所示，通电直导线与匀强磁场互相垂直。 图中已分别标明电流、磁感应强度和安培力这三个量中两个量的方向，试标出第三个量的方向。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
A.线圈a、b边所在的位置磁感应强度的大小都为B，但不同位置处磁感应强度的方向不同，则该磁场不是匀强磁场，A错误；
B.由题图乙可知，穿过正方形线圈的磁通量大小为零，B错误；
C.正方形线圈的左边导线受到的安培力大小为BIL，由左手定则可知方向向上，C正确；
D.正方形线圈的右边导线受到大小为BIL、方向向下的安培力，D错误。
故选C。
2．C
【解析】
因，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线要受到吸引的安培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线要受到排斥的安培力，形成凸形，故变形后的形状如图C。
故选C。
3．A
【解析】
CD．设每一根导体棒的电阻为R、长度为L。则通过棒的电流
有
通过棒的电流
棒受到的安培力大小
解得
选项CD均错误；
AB．通过棒的电流方向由d到a，根据左手定则，棒受到的安培力方向由b到a，选项A正确，B错误；
故选A。
4．C
【解析】
由于AC边于CB边先串联再与AB边并联，则在A、B未断开时，设ACB中的电流为I，则AB边中的电流为2I，由平衡条件可得
当某时刻A、B间导线的某处突然断开时，由平衡条件可得
联立，解得
由牛顿第三定律，可知稳定后物体对地面的压力大小为。
故选C。
5．C
【解析】
A．根据安培定则可知cd直导线在a处产生的磁场向里，ef直导线在a处产生的磁场向外，因a离cd较近，可知a点的磁场方向向里，不等于0，故A错误；
B．根据左手定则可判断，方向相反的两个电流的安培力互相排斥，所以cd导线受到的安培力方向向左．故B错误；
C．根据安培定则可知，电流ef在b处的磁场垂直纸面向外，故C正确；
D．只要电流方向相反，就互相排斥，故D错误。
故选C。
6．B
【解析】
圆心处的磁场为0，现撤去BC两点，此时的磁感应强度方向与BC两点形成的磁感应强度的方向相反，B点在O处的磁感应强度方向为竖直向下，C在O处的磁感应强度的方向为水平向左，故BC两点形成的磁感应强度的方向沿∠COD的角平分线，此时此处的磁感应强度的方向沿∠AOB的角平分线向上，根据左手定则，C在O处受安培力为沿∠AOD的角平分线向上，故ACD错误B正确。
故选B。
7．A
【解析】
梯形上底和腰均为L且腰与下底成60°，由几何关系可知，梯形的下边dc长为2L；由电阻的决定式
可知梯形的边dabc的电阻等于下边dc的电阻的1.5倍，两者为并联关系，设dc中的电流大小为I，根据欧姆定律，则dabc中的电流为；由已知条件可知ab边与dc的电流方向相同，由题意知
所以边ab所受安培力为
方向与dc边所受安培力的方向相同；
故选A。
8．D
【解析】
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。
9．B
【解析】
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。
10．C
【解析】
导线A、B中的电流将在空间激发磁场，导线C处在二者的磁场中。由右手螺旋定则可知，导线A中的电流在C处激发磁场的磁感应强度，其方向垂直于连线AC斜向下；导线B中的电流在C处激发磁场的磁感应强度，其方向垂直于连线BC斜向下；由几何关系可知，这两个磁感应强度的大小相等，都与竖直方向成30°角，所以合场强的方向竖直向下。由左手定则可知，导线C受到了水平向左的安培力。所以导线C受到的支持力在大小上等于重力，受到的摩擦力水平向右。
故选C。
11．ACD
【解析】
A．通电导体a处于通电导体b的磁场中，由安培定则可得通电导体a处于竖直向上的磁场中，故A正确；
B．当导体a处于磁场的磁感应强度B的方向竖直向上，则水平向右的安培力、支持力与重力，处于平衡状态，因夹角为，则大小
故B错误；
C．由题意可知，重力和水平向右的磁场力的合力与支持力平衡，当减小b在a处的磁感应强度，则磁场力减小，要使仍平衡，根据受力平衡条件，则可使b上移，即b对a的磁场力斜向上，故C正确；
D．当b竖直向下移动，导体棒间的安培力减小，根据受力平衡条件，当a受的安培力方向顺时针转动时，只有大小变大才能保持平衡，而安培力在减小，因此不能保持静止，故D正确。
故D正确。
故选ACD。
12．BD
【解析】
AB．线圈有一个缺口，线圈不受安培力，所以最先落地，故A错误、B正确；
CD．要想比较出、线圈的下落时间，需要先比较加速度，得出加速度与导线横截面积的关系
其中
所以有
与和无关，即B、C线圈同时落地，故C错误，D正确。
故选BD。
13．BD
【解析】
本题易错之处是对通电圆环受力大小的判断。
AB．根据左手定则可知，整个圆环关于圆心对称的两部分受到的安培力等大反向，受到的合力为0，B正确，A错误；
CD．圆弧受到的安培力大小等于直线段受到的安培力大小，为，D正确，C错误。
故选BD。
14．BC
【解析】
A．若磁感应强度沿轴正方向，则从向看，导线受到的安培力
方向水平向左，如图甲所示
导线不可能处于平衡状态，故A错误；
B．若磁感应强度沿轴正方向，导线受到的安培力竖直向上，如图乙所示，当
且满足
即
时，导线可以处于平衡状态，故B正确；
C．若磁感应强度沿轴负方向，导线受到的安培力水平向右，如图丙所示，若满足
即
导线可以处于平衡状态，故C正确；
D．若磁感应强度沿细线向上，导线受到的安培力垂直于细线指向左下方，如图丁所示，导线不能处于平衡状态，故D错误。
故选BC。
15．BIl
【解析】
导线在磁场内有效长度为
2 l sin30°=l
故该V形通电导线受到安培力大小为
F=BI 2 l sin30°=BI l
16． 里
【解析】
当线圈不通电流时，弹簧测力计的示数为，则
当线圈中通入沿顺时针方向的恒定电流I时，弹簧测力计的示数为（），可知bc边受到的安培力向下，则有
可得
安培力方向向下，由左手定则可得磁场方向垂直纸面向里。
17． F1- F2 向下
【解析】
（1）开关闭合时，由图中流经铜条的电流方向和磁感应强度B的方向，根据左手定则可知，安培力方向向下，由于力的作用是相互的，铜条对磁铁产生大小等于安培力且方向向上的作用力。开关未闭合时，电子测力计示数F1是磁铁的重力，闭合开关时，电子测力计示数F2是磁铁的重力和铜条对磁铁产生的向上的作用力的差，故铜条所受安培力的大小为
F= F1- F2
（2）根据闭合电路的欧姆定律可知
磁极间的磁感应强度大小为
18． 错误 错误 错误 正确 错误
【解析】
(1) 磁场的方向就是小磁针静止时N极所受力的方向。故该说法错误。
(2) 电流为I，长度为l的通电导线垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中受力的大小一定是F=IlB。如果平行的话，安培力为零。故该说法错误。
(3) 是比值法定义，磁感应强度与F及Il无关。故该说法错误。
(4) 磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量，所以磁感应强度又称为磁通密度。故该说法正确。
(5) 磁通量不仅有大小而且有方向，但是磁通量是标量。故该说法错误。
19．(1)竖直向上；(2)
【解析】
(1)由左手定则得，电磁弹射器工作时磁场方向竖直向上。
(2)设下导轨宽为，匀强磁场，电流是，飞机总质量，起飞速度为，取，不计摩擦及空气阻力，则牵引杆受到的安培力
解得
根据速度位移公式得
解得
20．（1）；方向为水平向右；（2）甲和丙，见解析
【解析】
（1）由于金属棒与磁场方向垂直，故此时金属棒受到安培力的大小为
根据左手定则，如图所示，可以判断出此时金属棒受到的安培力方向为水平向右。
（2）甲和丙的建议可行。
由于金属棒受到的摩擦力忽略不计，设从开始滚动到离开导轨水平运动的距离为s，
根据动能定理，有
根据同学甲的建议，适当增加两导轨间的距离（ 即增大L），则安培力F增大，因此最终离开导轨的速度v增大，该建议可行；
根据同学乙的建议，换一根横截面积相同但更长的金属棒，虽然金属棒长度l增长，但金属棒在磁场中通有电流的有效长度即导轨间的距离L不变，安培力F不变，而金属棒质量m增大，速度v将变小，该建议不可行；
根据同学丙的建议，适当增大金属棒中的电流I，则安培力F增大，速度v增大，该建议可行。
21．（1）错误；（2）正确；（3）错误
【解析】
（1）导线放置于磁场中，所受安培力
为导线与磁感应强度方向的夹角。由于导线方向与磁感应强度B方向的夹角未知，可知所受安培力最小可能为零，最大可能为1N，故同学甲观点错误；
（2）若磁感应强度B不为零，当导线与磁感应强度B的方向平行时，导线受力为零，故同学乙观点正确；
（3）安培力的方向与导线方向、磁感应强度方向均垂直。在磁场中旋转这段导线，由左手定则可知安培力F的方向会发生改变；由于导线与磁感应强度方向的夹角θ时刻变化，可知安培力F的大小时刻改变，故同学丙观点错误。
22．见解析
【解析】
如图所示
答案第1页，共2页
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