1.1磁场对通电导线的作用力 分层作业(Word版含答案)
文档属性
| 名称 | 1.1磁场对通电导线的作用力 分层作业(Word版含答案) |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 399.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-07 09:38:29 | ||
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文档简介
课时1磁场对通电导线的作用力分层作业夯实基础（1）第一章安培力和洛伦兹力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．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（ ）
A．顺时针方向转动，同时下降 B．顺时针方向转动，同时上升
C．逆时针方向转动，同时下降 D．逆时针方向转动，同时上升
2．一条劲度系数较小的金属弹簧处于自由状态，当弹簧通以电流时，弹簧将（ ）
A．保持原长 B．收缩
C．伸长 D．不能确定
3．如图所示为电流天平，可用来测量匀强磁场的磁感应强度。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，线圈匝数为N，水平边长为L，线圈的下部处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I (方向如图)时，在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡。当电流反向（大小不变）时，左边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡。由此可知（ ）
A．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为
B．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为
C．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为
D．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为
4．如图所示，一根有质量的金属棒，两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点，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，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．适当增大电流强度
D．使电流反向
5．载流导体L1、L2处在同一平面内，L1是固定的，L2可绕垂直于纸面的固定转轴O转动，O为L2的中点，若各自的电流方向如图所示.将会发生下列哪种情况（ ）
A．L2绕轴O按逆进针方向转动
B．因L2受的磁场力处处相等，故L2不动
C．L2绕轴O按顺进针方向转动
D．因不受磁场力，L2不动
6．如图所示，足够长的导体棒MN固定在相互平行的金属导轨上，导轨宽度为0.5m，通过的电流为1A，导体棒MN与水平导轨的夹角为30°，且处于垂直于纸面向外的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为0.2T，则导体棒MN所受的安培力大小为（ ）
A．0.02N B．0.05N C．0.1N D．0.2N
7．赤道上某处有一竖直的避雷针，当带有正电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力方向为:
A．正南 B．正东 C．正西 D．正北
8．如图所示，在光滑的绝缘水平桌面上，有一质量均匀分布的细圆环，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。圆环的半径为R，质量为m。令此圆环均匀带上正电荷，总电量为Q。当圆环绕通过其中心的竖直轴以角速度ω沿图中所示方向匀速转动时（假设圆环的带电量不减少，不考虑环上电荷之间的作用），下列说法正确的是（ ）
A．圆环匀速转动形成的等效电流大小为
B．圆环受到的合力大小为BQωR
C．圆环内侧（Ⅰ区）的磁感应强度大于外侧（Ⅱ区）的磁感应强度
D．将圆环分成无限个小段，每小段受到的合力都指向圆心，所以圆环有向里收缩的趋势
9．如图所示，一根长为L的细铝棒用两个劲度系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。当棒中通以向右的电流I时，弹簧缩短Δy ；若通以向左的电流，也是大小等于I时，弹簧伸长Δy，则磁感应强度B为（ ）
A． B． C． D．
10．如图所示的装置中，当接通电源后，小磁针A的指向如图所示，则（ ）
A．小磁针B的N极向纸外转
B．小磁针B的N极向纸里转
C．小磁针B不转动
D．因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动
二、多选题，共4小题
11．一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是( )
A．0.4 N B．0.2 N
C．0.1 N D．0 N
12．在磁场中的同一位置放置一条直导线，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，导线所受的力也不一样。如图中的几幅图象表现的是导线受力的大小F与通过导线的电流I的关系。a、b各代表一组F—I的数据。下列图中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
13．如图所示，导线框abcd置于磁场方向竖直向上的匀强磁场中，可绕MN轴转动，导线框中通以MabcdN方向的电流I后，线框向纸外偏转θ而平衡，若改为密度为原来的材料做成形状大小相同的线框，为使不变，则（ ）
A．仅将B减为原来的 B．仅将bc的长度减为原来的
C．仅将电流减为原来的 D．仅将ab、cd的长度减为原来的
14．用两个一样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，弹簧秤的读数为F1；若将棒中的电流方向反向，当棒静止时，弹簧秤的示数为F2，且F2＞F1，根据这两个数据，不能确定（ ）
A．磁场的方向 B．磁感强度的大小
C．安培力的大小 D．铜棒的重力
三、填空题，共4小题
15．如图所示，蹄形磁铁用悬线悬于O点，在磁铁正下方固定一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁将如何转动______？
16．有人设计了一个小玩艺，如图所示，将一根细而柔软的铜丝绕成螺旋形状，并悬挂起来，弹簧下端焊接一簇更细的铜丝．铜丝的下端与一块圆形铜片相接触（但不固定），铜片及弹簧上端分别与开关、电源相接．试问：合上开关后会看到______________________________现象，原因是_______________．
17．如图所示，一根导体棒两端用细橡皮绳连接后悬挂于M、N两点，棒处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导体棒长，棒质量，匀强磁场的磁感应强度，则橡皮绳无伸长时导体棒中的电流方向__________，大小为_____________．
18．如图所示，相距1m的两水平长直轨道上有一质量为1kg的铜棒，整个装置处于一竖直方向的匀强磁场内，并由一轨道输送5A的稳恒电流到另一轨道，若铜棒跟轨道间的动摩擦因数为0.06，为使铜棒向右做匀速运动，则匀强磁场的磁感应强度方向为_____________，大小为_____________T．
四、解答题，共4小题
19．如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在空间，分布着磁感应强度为B＝0.5 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源。现把一个质量为m＝0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：
(1)通过导体棒的电流；
(2)导体棒受到的安培力大小；
(3)导体棒受到的摩擦力大小。
20．某同学探究磁场对通电导体的作用的实验装置如图所示。当闭合开关后，请在图中标出导体所受安培力的方向。若要使导体受到的安培力更大，可采取哪些措施？
21．如图所示，绝缘水平面上固定着两个半径相等的圆环，环面竖直且相互平行，两环间的距离d＝0.2 m，两环由均匀电阻丝制成，电阻都是R0=9.0 Ω，在两环的最高点a和b之间接有一个内阻r＝0.5 Ω的直流电源，连接导线的电阻忽略不计，空间有竖直向上、磁感应强度B＝T的匀强磁场。一根长度等于两环间距、质量m＝10 g、电阻R＝1.5 Ω的均匀导体棒水平置于两环内侧，不计摩擦，静止时棒两端与两环最低点之间所夹圆弧的圆心角θ＝60°，重力加速度g＝10 m/s2，求：
(1)导体棒对每个圆环的压力大小；
(2)电源的电动势E。
22．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。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【解析】
在导线两侧取两小段，左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向里，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外，从上往下看，知导线顺时针转动，当转动90°时，导线处于向左的磁场中，所受的安培力方向向下，所以导线的运动情况为，顺时针转动，同时下降。
故选A。
2．B
【解析】
弹簧通电时，相邻电流为同向电流，根据同向电流相吸，使得弹簧缩短。
故选B。
3．D
【解析】
若磁感应强度的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以右边应加砝码；若磁感应强度的方向垂直纸面向外，开始线圈所受安培力的方向向向上，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向下，相当于右边多了两倍的安培力大小，需要在左边加砝码；有
解得
故选D。
4．C
【解析】
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。所以适当增加电流强度，或增大磁场均可以；故ABD错误，C正确；
故选C。
5．A
【解析】
由安培定则可知导线L1右边磁场垂直纸面向外，且离导线L1的距离越近，磁场越强，导线L2上每一小部分受到的安培力方向竖直向下，但O点左边安培力较大，所以L2绕轴O按逆时针转动。
故选A。
6．D
【解析】
导体棒MN在导轨间的有效长度为1m，由安培力公式得
故选D。
7．B
【解析】
赤道上方地磁场的方向是水平向北的，带正电的乌云经避雷针放电，电流方向向下，根据左手定则判断地磁场对避雷针作用力的方向．
磁场水平向北，电流竖直向下，由左手定则可知磁场力方向向东．
故选B．
【点评】
知道避雷针中电流的方向、赤道上方磁场方向是解题的前提，熟悉左手定则的内容并灵活应用左手定则是解题的关键．
8．C
【解析】
A．圆环转动一周的时间为
则可得圆环以ω的角速度转动时，产生的电流为
故A错误；
B．电流为顺时针方向，根据左手安培定则，又将圆环无限细分为几小段，设每小段的长度为L，则每小段受到的安培力为
而每小段受到的安培力均在水平面上并指向圆外，而每小段存在关于圆心对称的另一小段，受到的安培力大小相等，方向相反，故整个圆环受到的合力为0。B错误；
C．根据右手定则，电流方向为顺时针方向，每一小段产生的磁场在圆环内侧垂直于平面向里，在圆环外侧的磁场都是垂直于平面向外，恒定磁场的方向为垂直于平面向里，则合磁场圆环内侧（Ⅰ区）的磁感应强度大于外侧（Ⅱ区）的磁感应强度，故C正确；
D．根据每小段受到的安培力都指向圆环外，整个圆环受到的合力为0，故圆环有向外扩张的趋势，D错误；
故选C。
9．B
【解析】
不通电流时细铝棒受力平衡
通以向右的电流时
通以向左的电流时
解得
故选B。
考点：本题考查了磁感应强度、安培力、力的平衡。
10．A
【解析】
由图可知，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以通电螺线管的左端是S极，右端是N极；根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是通电螺线管的N极。可以判断电流从螺线管的左端上电流，从右端出电流，所以电源的左端是正极，右端是负极。而小磁针B在电流产生磁场中，根据安培定则，可知N极的指向垂直纸面向外，故A正确，BCD错误。
故选A。
11．BCD
【解析】
当通电导线与磁场垂直时，导线所受的磁场力最大，为
Fmax=BIL=0.5×2×0.2N=0.2N
当导线与磁场平行时，导线所受磁场力最小为零。则导线所受磁场力的范围为0-0.2N．
A. 0.4 N与分析不符，故A错误。
B. 0.2 N与分析相符，故B正确。
C. 0.1 N与分析相符，故C正确。
D. 0 N与分析相符，故D正确。
12．BC
【解析】
导线的方向与磁场方向垂直，根据安培力公式可知，安培力
F=BIL
由于磁场强度B和导线长度L不变，因此F与I的关系图象为过原点的直线，故BC正确，AD错误。
故选BC。
13．AC
【解析】
AC．线框受力如图所示
当密度变为原来的一半时，其他条件不变，则重力变为原来一半，将磁感应强度B或电流I减少原来的一半即可，AC正确；
B．改变bc长度为原来的一半，安培力变为原来的一半，线框的重力减少超过一半，所以夹角依然变大，B错误；
D．而减小 ab和cd长度，只能使重力变得更小，安培力不变，则夹角变大，D错误；
故选AC。
14．ACD
【解析】
因为电流反向时，弹簧秤的读数，可知电流自左向右时，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A正确；由于无法确定电流大小，所以磁感应强度的大小不知，故B错误；令铜棒的重力为G，安培力的大小为F，则由平衡条件得：①；当电流反向时，磁场力变为竖直向下，此时同样根据导体棒平衡有：②；联立①②得：，，因此可确定安培力的大小与铜棒的重力，故CD正确，故选ACD．
【点睛】
由题意知，导体棒受到的磁场力方向在竖直方向，因为电流反向时磁场力同样反向，又因为反向时，弹簧秤读数增大，由此可知电流自左向右时，导体棒受磁场力方向向上，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里．因为电流反向，磁场力只改变方向，不改变大小，根据导体棒的平衡可以求出安培力的大小表达式和重力大小的表达式．
15．N极向纸外转动，S级向纸内转动
【解析】
假设磁体不动，导线运动，则有：根据右手螺旋定则可知，通电导线左边的磁场斜向下，而右边的磁场是斜向上，那么在导线两侧取两小段，根据左手定则可知，左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向里，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外。如今导线不动，磁体运动，根据相对运动，即N极向纸外转动，S级向纸内转动。
16． 弹簧上下振动 同向电流相互吸引
【解析】
根据同向电流相互吸引，可知，合上开关后会看到弹簧间电流方向相同，相互吸引，弹簧向上收缩，当下段离开铜片后，电流消失，弹簧向下运动，接触后又弹起，如此反复，所以会看到弹簧上下振动。原因是同向电流相互吸引。
17． A到B 0.4A
【解析】
橡皮绳无伸长，故安培力方向竖直向上，由左手定则可得电流方向从A到B；
由可得，电流大小为。
18． ．竖直向下 0.12
【解析】
铜棒受到向右的安培力，由左手定则可知磁场方向竖直向下；
对导线其合力为0，可得
解得。
19．(1)1.5 A；(2)0.30 N；(3)0.06 N
【解析】
(1)根据闭合电路欧姆定律
(2)导体棒受到的安培力
(3)导体棒受力如图
将重力正交分解
根据平衡条件
解得
20．见解析
【解析】
根据左手定则可知，导体ab受安培力方向向右；
根据F=BIL可知，若要使导体受到的安培力更大，可增大通过导体的电流，或者换一个磁性更强的磁铁，或者换一个更宽一些的磁体。
21．(1)0.1 N；(2)15 V
【解析】
(1)以导体棒为研究对象，受力分析，如图
导体棒受重力mg、安培力F、支持力FN，根据平衡条件得，每个圆环对导体棒的支持力
由牛顿第三定律可知，导体棒对每个圆环的压力大小均为0.1N。
(2)导体棒受到的安培力
由
得，电路中电流
导体棒静止时，将圆环分成和两部分，为并联关系，电路中的总电阻
电源的电动势
22．向下，
【解析】
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
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．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（ ）
A．顺时针方向转动，同时下降 B．顺时针方向转动，同时上升
C．逆时针方向转动，同时下降 D．逆时针方向转动，同时上升
2．一条劲度系数较小的金属弹簧处于自由状态，当弹簧通以电流时，弹簧将（ ）
A．保持原长 B．收缩
C．伸长 D．不能确定
3．如图所示为电流天平，可用来测量匀强磁场的磁感应强度。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，线圈匝数为N，水平边长为L，线圈的下部处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I (方向如图)时，在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡。当电流反向（大小不变）时，左边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡。由此可知（ ）
A．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为
B．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为
C．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为
D．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为
4．如图所示，一根有质量的金属棒，两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点，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，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．适当增大电流强度
D．使电流反向
5．载流导体L1、L2处在同一平面内，L1是固定的，L2可绕垂直于纸面的固定转轴O转动，O为L2的中点，若各自的电流方向如图所示.将会发生下列哪种情况（ ）
A．L2绕轴O按逆进针方向转动
B．因L2受的磁场力处处相等，故L2不动
C．L2绕轴O按顺进针方向转动
D．因不受磁场力，L2不动
6．如图所示，足够长的导体棒MN固定在相互平行的金属导轨上，导轨宽度为0.5m，通过的电流为1A，导体棒MN与水平导轨的夹角为30°，且处于垂直于纸面向外的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为0.2T，则导体棒MN所受的安培力大小为（ ）
A．0.02N B．0.05N C．0.1N D．0.2N
7．赤道上某处有一竖直的避雷针，当带有正电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力方向为:
A．正南 B．正东 C．正西 D．正北
8．如图所示，在光滑的绝缘水平桌面上，有一质量均匀分布的细圆环，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。圆环的半径为R，质量为m。令此圆环均匀带上正电荷，总电量为Q。当圆环绕通过其中心的竖直轴以角速度ω沿图中所示方向匀速转动时（假设圆环的带电量不减少，不考虑环上电荷之间的作用），下列说法正确的是（ ）
A．圆环匀速转动形成的等效电流大小为
B．圆环受到的合力大小为BQωR
C．圆环内侧（Ⅰ区）的磁感应强度大于外侧（Ⅱ区）的磁感应强度
D．将圆环分成无限个小段，每小段受到的合力都指向圆心，所以圆环有向里收缩的趋势
9．如图所示，一根长为L的细铝棒用两个劲度系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。当棒中通以向右的电流I时，弹簧缩短Δy ；若通以向左的电流，也是大小等于I时，弹簧伸长Δy，则磁感应强度B为（ ）
A． B． C． D．
10．如图所示的装置中，当接通电源后，小磁针A的指向如图所示，则（ ）
A．小磁针B的N极向纸外转
B．小磁针B的N极向纸里转
C．小磁针B不转动
D．因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动
二、多选题，共4小题
11．一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是( )
A．0.4 N B．0.2 N
C．0.1 N D．0 N
12．在磁场中的同一位置放置一条直导线，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，导线所受的力也不一样。如图中的几幅图象表现的是导线受力的大小F与通过导线的电流I的关系。a、b各代表一组F—I的数据。下列图中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
13．如图所示，导线框abcd置于磁场方向竖直向上的匀强磁场中，可绕MN轴转动，导线框中通以MabcdN方向的电流I后，线框向纸外偏转θ而平衡，若改为密度为原来的材料做成形状大小相同的线框，为使不变，则（ ）
A．仅将B减为原来的 B．仅将bc的长度减为原来的
C．仅将电流减为原来的 D．仅将ab、cd的长度减为原来的
14．用两个一样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，弹簧秤的读数为F1；若将棒中的电流方向反向，当棒静止时，弹簧秤的示数为F2，且F2＞F1，根据这两个数据，不能确定（ ）
A．磁场的方向 B．磁感强度的大小
C．安培力的大小 D．铜棒的重力
三、填空题，共4小题
15．如图所示，蹄形磁铁用悬线悬于O点，在磁铁正下方固定一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁将如何转动______？
16．有人设计了一个小玩艺，如图所示，将一根细而柔软的铜丝绕成螺旋形状，并悬挂起来，弹簧下端焊接一簇更细的铜丝．铜丝的下端与一块圆形铜片相接触（但不固定），铜片及弹簧上端分别与开关、电源相接．试问：合上开关后会看到______________________________现象，原因是_______________．
17．如图所示，一根导体棒两端用细橡皮绳连接后悬挂于M、N两点，棒处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导体棒长，棒质量，匀强磁场的磁感应强度，则橡皮绳无伸长时导体棒中的电流方向__________，大小为_____________．
18．如图所示，相距1m的两水平长直轨道上有一质量为1kg的铜棒，整个装置处于一竖直方向的匀强磁场内，并由一轨道输送5A的稳恒电流到另一轨道，若铜棒跟轨道间的动摩擦因数为0.06，为使铜棒向右做匀速运动，则匀强磁场的磁感应强度方向为_____________，大小为_____________T．
四、解答题，共4小题
19．如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在空间，分布着磁感应强度为B＝0.5 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源。现把一个质量为m＝0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：
(1)通过导体棒的电流；
(2)导体棒受到的安培力大小；
(3)导体棒受到的摩擦力大小。
20．某同学探究磁场对通电导体的作用的实验装置如图所示。当闭合开关后，请在图中标出导体所受安培力的方向。若要使导体受到的安培力更大，可采取哪些措施？
21．如图所示，绝缘水平面上固定着两个半径相等的圆环，环面竖直且相互平行，两环间的距离d＝0.2 m，两环由均匀电阻丝制成，电阻都是R0=9.0 Ω，在两环的最高点a和b之间接有一个内阻r＝0.5 Ω的直流电源，连接导线的电阻忽略不计，空间有竖直向上、磁感应强度B＝T的匀强磁场。一根长度等于两环间距、质量m＝10 g、电阻R＝1.5 Ω的均匀导体棒水平置于两环内侧，不计摩擦，静止时棒两端与两环最低点之间所夹圆弧的圆心角θ＝60°，重力加速度g＝10 m/s2，求：
(1)导体棒对每个圆环的压力大小；
(2)电源的电动势E。
22．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。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
在导线两侧取两小段，左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向里，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外，从上往下看，知导线顺时针转动，当转动90°时，导线处于向左的磁场中，所受的安培力方向向下，所以导线的运动情况为，顺时针转动，同时下降。
故选A。
2．B
【解析】
弹簧通电时，相邻电流为同向电流，根据同向电流相吸，使得弹簧缩短。
故选B。
3．D
【解析】
若磁感应强度的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以右边应加砝码；若磁感应强度的方向垂直纸面向外，开始线圈所受安培力的方向向向上，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向下，相当于右边多了两倍的安培力大小，需要在左边加砝码；有
解得
故选D。
4．C
【解析】
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。所以适当增加电流强度，或增大磁场均可以；故ABD错误，C正确；
故选C。
5．A
【解析】
由安培定则可知导线L1右边磁场垂直纸面向外，且离导线L1的距离越近，磁场越强，导线L2上每一小部分受到的安培力方向竖直向下，但O点左边安培力较大，所以L2绕轴O按逆时针转动。
故选A。
6．D
【解析】
导体棒MN在导轨间的有效长度为1m，由安培力公式得
故选D。
7．B
【解析】
赤道上方地磁场的方向是水平向北的，带正电的乌云经避雷针放电，电流方向向下，根据左手定则判断地磁场对避雷针作用力的方向．
磁场水平向北，电流竖直向下，由左手定则可知磁场力方向向东．
故选B．
【点评】
知道避雷针中电流的方向、赤道上方磁场方向是解题的前提，熟悉左手定则的内容并灵活应用左手定则是解题的关键．
8．C
【解析】
A．圆环转动一周的时间为
则可得圆环以ω的角速度转动时，产生的电流为
故A错误；
B．电流为顺时针方向，根据左手安培定则，又将圆环无限细分为几小段，设每小段的长度为L，则每小段受到的安培力为
而每小段受到的安培力均在水平面上并指向圆外，而每小段存在关于圆心对称的另一小段，受到的安培力大小相等，方向相反，故整个圆环受到的合力为0。B错误；
C．根据右手定则，电流方向为顺时针方向，每一小段产生的磁场在圆环内侧垂直于平面向里，在圆环外侧的磁场都是垂直于平面向外，恒定磁场的方向为垂直于平面向里，则合磁场圆环内侧（Ⅰ区）的磁感应强度大于外侧（Ⅱ区）的磁感应强度，故C正确；
D．根据每小段受到的安培力都指向圆环外，整个圆环受到的合力为0，故圆环有向外扩张的趋势，D错误；
故选C。
9．B
【解析】
不通电流时细铝棒受力平衡
通以向右的电流时
通以向左的电流时
解得
故选B。
考点：本题考查了磁感应强度、安培力、力的平衡。
10．A
【解析】
由图可知，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以通电螺线管的左端是S极，右端是N极；根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是通电螺线管的N极。可以判断电流从螺线管的左端上电流，从右端出电流，所以电源的左端是正极，右端是负极。而小磁针B在电流产生磁场中，根据安培定则，可知N极的指向垂直纸面向外，故A正确，BCD错误。
故选A。
11．BCD
【解析】
当通电导线与磁场垂直时，导线所受的磁场力最大，为
Fmax=BIL=0.5×2×0.2N=0.2N
当导线与磁场平行时，导线所受磁场力最小为零。则导线所受磁场力的范围为0-0.2N．
A. 0.4 N与分析不符，故A错误。
B. 0.2 N与分析相符，故B正确。
C. 0.1 N与分析相符，故C正确。
D. 0 N与分析相符，故D正确。
12．BC
【解析】
导线的方向与磁场方向垂直，根据安培力公式可知，安培力
F=BIL
由于磁场强度B和导线长度L不变，因此F与I的关系图象为过原点的直线，故BC正确，AD错误。
故选BC。
13．AC
【解析】
AC．线框受力如图所示
当密度变为原来的一半时，其他条件不变，则重力变为原来一半，将磁感应强度B或电流I减少原来的一半即可，AC正确；
B．改变bc长度为原来的一半，安培力变为原来的一半，线框的重力减少超过一半，所以夹角依然变大，B错误；
D．而减小 ab和cd长度，只能使重力变得更小，安培力不变，则夹角变大，D错误；
故选AC。
14．ACD
【解析】
因为电流反向时，弹簧秤的读数，可知电流自左向右时，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A正确；由于无法确定电流大小，所以磁感应强度的大小不知，故B错误；令铜棒的重力为G，安培力的大小为F，则由平衡条件得：①；当电流反向时，磁场力变为竖直向下，此时同样根据导体棒平衡有：②；联立①②得：，，因此可确定安培力的大小与铜棒的重力，故CD正确，故选ACD．
【点睛】
由题意知，导体棒受到的磁场力方向在竖直方向，因为电流反向时磁场力同样反向，又因为反向时，弹簧秤读数增大，由此可知电流自左向右时，导体棒受磁场力方向向上，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里．因为电流反向，磁场力只改变方向，不改变大小，根据导体棒的平衡可以求出安培力的大小表达式和重力大小的表达式．
15．N极向纸外转动，S级向纸内转动
【解析】
假设磁体不动，导线运动，则有：根据右手螺旋定则可知，通电导线左边的磁场斜向下，而右边的磁场是斜向上，那么在导线两侧取两小段，根据左手定则可知，左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向里，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外。如今导线不动，磁体运动，根据相对运动，即N极向纸外转动，S级向纸内转动。
16． 弹簧上下振动 同向电流相互吸引
【解析】
根据同向电流相互吸引，可知，合上开关后会看到弹簧间电流方向相同，相互吸引，弹簧向上收缩，当下段离开铜片后，电流消失，弹簧向下运动，接触后又弹起，如此反复，所以会看到弹簧上下振动。原因是同向电流相互吸引。
17． A到B 0.4A
【解析】
橡皮绳无伸长，故安培力方向竖直向上，由左手定则可得电流方向从A到B；
由可得，电流大小为。
18． ．竖直向下 0.12
【解析】
铜棒受到向右的安培力，由左手定则可知磁场方向竖直向下；
对导线其合力为0，可得
解得。
19．(1)1.5 A；(2)0.30 N；(3)0.06 N
【解析】
(1)根据闭合电路欧姆定律
(2)导体棒受到的安培力
(3)导体棒受力如图
将重力正交分解
根据平衡条件
解得
20．见解析
【解析】
根据左手定则可知，导体ab受安培力方向向右；
根据F=BIL可知，若要使导体受到的安培力更大，可增大通过导体的电流，或者换一个磁性更强的磁铁，或者换一个更宽一些的磁体。
21．(1)0.1 N；(2)15 V
【解析】
(1)以导体棒为研究对象，受力分析，如图
导体棒受重力mg、安培力F、支持力FN，根据平衡条件得，每个圆环对导体棒的支持力
由牛顿第三定律可知，导体棒对每个圆环的压力大小均为0.1N。
(2)导体棒受到的安培力
由
得，电路中电流
导体棒静止时，将圆环分成和两部分，为并联关系，电路中的总电阻
电源的电动势
22．向下，
【解析】
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
答案第1页，共2页
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