1.1安培力及其应用 基础巩固(Word版含答案)

1.1安培力及其应用基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图，金属杆ab的质量为m、通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，平行导轨间的距离为L，如果ab静止且紧压于水平导轨上。若磁场方向与导轨平面成θ角，金属杆ab与水平导轨间的动摩擦因数为μ，则以下说法正确的是（　　）
A．金属杆ab所受的安培力大小为
B．金属杆ab所受的安培力大小为
C．金属杆ab所受的摩擦力大小为
D．金属杆ab所受的摩擦力大小为
2．关于磁感应强度，下列说法正确的是（　　）
A．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于
B．磁感应强度大小与电流元IL的乘积成反比，与F成正比
C．磁感强度大小是由磁场本身因素决定的，而与有无检验电流无关
D．磁感应强度方向与电流元IL在此点的受力方向相同
3．如图所示，由相同材料制成的半径为r的圆形硬质线圈 放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直．若通以图示方向的电流，且已知从P端流入的总电流强度为I．则线圈受到的总磁场力的大小为（ ）
A．0 B．BIr C．BIr/2 D．2BIr
4．关于磁场和磁感线，下列说法正确的是（ ）
A．条形磁铁内部的磁感线方向是从磁铁的N极指向S极
B．一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度为零
C．两通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的
D．在磁感应强度为B的磁场中，穿过面积为S的平面的磁通量为
5．如图所示，两根等长直导线a和b平行放置，分别通有大小为 I、2I的电流，电流方向相反，此时导线a受到的磁场力大小为F。当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，导线b受到的磁场力为零，则此时a受到的磁场力大小为（　　）
A． B．F C． D．3F
6．如图所示，匀强磁场中放置一矩形线圈，线圈所在平面与磁场平行，现通了如图的电流，则线圈的运动情况是：
A．从上往下看是顺时针方向转动；
B．从上往下看是逆时针方向转动；
C．从左往右看是顺时针方向转动；
D．从左往右看是逆时针方向转动．
7．如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度，垂直于导轨放置的ab棒的质量，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重力的物块相连。已知ab棒与导轨间的动摩擦因数，电源的电动势、内阻，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计。要想ab棒处于静止状态，电阻R应在哪个范围内取值？（　　）
A． B． C． D．无法确定
8．如图所示，长为的直导线折成边长相等、夹角为的“”形，并置于与其所在平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为。当在导线中通以的电流时，该导线受到的安培力大小为（　　）
A． B． C． D．
9．如图所示，两根通电长直导线a、b平行且竖直放置，a、b中的电流强度分别为I和，此时a受到的磁场力大小为F．当在a、b所处的空间内加一垂直于的a、b导线的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为，方向垂直纸面向外，此时b受到的磁场力大小为（ ）
A．F B． C． D．
10．两根相互靠近的长直导线1、2中通有相同的电流，相互作用力为F．若在两根导线所在空间内加一匀强磁场后，导线2所受安培力的合力恰好为零．则所加磁场的方向是（ ）
A．垂直纸面向里 B．垂直纸面向外
C．垂直导线向右 D．垂直导线向左
11．某同学设计了测定磁场的磁感应强度B大小的实验，他用两根不可伸长的绝缘细线将质量为m、长为L的导体棒水平悬挂在方向竖直向下的匀强磁场中。当突然给导体棒通入大小为I的恒定电流，棒沿弧线“弹起”到最高点时，悬线与竖直方向的夹角刚好为53°，整个过程导体棒一直处于水平状态，其侧视图如图所示，已知重力加速度为g，sin53°=0.8，cos53°=0.6，则（　　）
A．，电流方向为侧视图中垂直纸面向外
B．，电流方向为侧视图中垂直纸面向外
C．，电流方向为侧视图中垂直纸面向里
D．，电流方向为侧视图中垂直纸面向里
12．如图所示，在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，固定一长为L的导线弯成六分之一圆弧，O为圆心，两端点A、C连线竖直。若给导线通以由A到C电流强度大小为I的恒定电流，则导线所受安培力的大小和方向为（　　）
A．ILB，水平向左 B．ILB，水平向右
C．，水平向右 D．，水平向左
13．如图所示，粗细均匀同种材料制成的半圆形通电导体线框置于匀强磁场中，为导体线框的直径，、两点通入如图所示的电流，已知边受到的安培力大小为F，则导体线框半圆弧部分受到的安培力大小为（　　）
A． B． C． D．
14．如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数和质量均相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同，方向如图中箭头所示的电流，天平均处于平衡状态，则哪个选项左盘中所加的砝码质量最小（　　）
A． B． C． D．
15．一个安装符合要求的直流电动机模型，合上开关后，电动机不转，若轻轻推一下转子，电动机马上就转起来，则原来不转的原因是（　　）
A．线圈平面与磁感线垂直 B．线圈平面与磁感线平行
C．电动机绕线某处出现断路 D．磁极失去磁性
二、填空题（共4题）
16．如图所示，水平导轨处于蹄形磁铁的磁场中，导体棒ab所在处的磁场方向竖直_____（选填“向上”或“向下”）；闭合电键，通电导体棒ab在磁场中受到的力称为______（选填“安培力”或“洛伦兹力”），由左手定则可知，该力的方向_____（选填“向左”或“向右”）。
17．当磁感应强度B的方向与______方向成θ角时，公式F＝______
18．一位同学发现了这样一个有趣的现象：在家庭电路中，如图所示，当他把磁铁靠近通电后发白的灯丝时，灯丝发生颤动．产生上述现象的主要原因是：灯丝中通过________（填“交流”或“直流”）电流时，在磁场中会受到磁场对它的________（填“安培力”或“洛伦兹力”）作用，且该力的方向随________方向的改变而改变．
19．如图所示，虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小，并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A为电流表；S为开关，此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线，实验电路图如图所示。
（1）完成下列主要实验步骤中的填空。
①按图接线。
②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量m1。
③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D重新处于平衡状态；然后读出________________，并用天平称出________________。
④用米尺测量________________。
（2）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B = ______________。
（3）判定磁感应强度方向的方法是：若________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，质量为m=50g，长l=10cm的铜棒，用长度相等的两根轻软导线悬吊在竖直向上的匀强磁场中，导线跟铜棒的接触良好，磁感应强度B=0.5T。当导线中通入某恒定电流后，铜棒恰好偏离竖直方向37°而静止。求：铜棒中所通恒定电流的大小和方向。（g=10m/s2）
21．如图所示，倾角为 θ的光滑斜面上， 有一长为L，质量为 m的通电导线，导 线中的电流强度为I，电流方向垂直纸面向外。在图中加一匀强磁场，可使导线平衡，试求：最小的磁感应强度B是多少？方向如何？
22．如图所示，放在平行光滑导轨上的导体棒ab质量为1kg，长为0．5m，导轨与水平面成30°角，导体棒与导轨垂直，空间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为2T，若要使导体棒处于静止状态，那么棒中应通以什么方向的电流？电流强度应多大？
23．如图甲所示，在间距、倾角的光滑倾斜导轨上，水平地放着一质量为的通电导体棒，电流大小为。为使导体棒在斜面上静止，可在平行纸面的方向加一匀强磁场。（g取）
（1）若磁感应强度方向水平向左，如图乙所示，请在图中标出导体棒中电流的方向，并作出它的受力示意图；
（2）若磁感应强度方向竖直向上，如图丙所示，求出此状态时的磁感应强度的大小；
（3）如果导体棒中的电流改为如图丁所示，磁场的方向可在纸面内改变，现欲使导体棒仍能静止在导轨上，所加的匀强磁场的方向范围是什么？请画在图丁中。【画法举例：如图戊所示，实线一侧表示包含该方向，虚线一侧表示不包含该方向】
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．C
3．D
4．C
5．A
6．A
7．A
8．A
9．A
10．B
11．A
12．D
13．A
14．A
15．A
16． 向上 安培力 向右
17． 电流 IlBsinθ
18． 交流 安培力 电流
19． 电流表的示数I 此时细沙的质量m2 D的底边长度l m2 > m1
20．7.5A，由a向b
21．B=，方向为垂直斜面向下。
22．电流方向从b到a，大小为
23．
(1)如图（a）所示
(2)如图（b）所示
金属棒所受的磁场力
磁感应强度的大小
(3)为使导体棒静止在导轨上，磁场的方向如图（c）所示
答案第1页，共2页