1.1安培力综合训练（word版含答案）

1.1安倍力
一、选择题（共15题）
1．在赤道附近沿东西方向放置一根导线。若导线中通以由东向西的电流，则它所受地磁场安培力的方向为
A．向上 B．向下 C．向南 D．向北
2．如图所示，在倾角为的光滑斜面上，水平放置一根质量为m、长为L的铜棍，将其两端用软导线与电源连接，使其中有图示方向的恒定电流，电流强度为Ⅰ，空间存在竖直向上的匀强磁场，铜棍处于静止状态，重力加速度为g，则匀强磁场的磁感应强度大小为（　　）
A． B． C． D．
3．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
4．如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度B1=1T；位于纸面内的细直导线，长L=1m，通有I=1A的恒定电流、导线与B1夹角为θ=60°；若使其受到的安培力为零，则该区域同时存在的另一个匀强磁场的磁感应强度B2的不可能值为
A． B． C．1T D．
5．通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是（　　）
A．线框有两条边所受的安培力的大小和方向都相同
B．线框所受安培力的合力为0
C．线框所受安培力的合力向右
D．线框所受安培力的合力向左
6．如图所示，磁场中有一通电直导线，关于导线受到的安培力F，下列判断不正确的是(　　)
A．F方向向上
B．F大小与电流大小有关
C．F大小与磁场强弱有关
D．F大小与导线在磁场中的长度有关
7．如图，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直磁场放置，将AB两点接入电压恒定的电源两端，通电时，线框受到的安培力为F，若将AB边移走，则余下线框受到的安培力大小为（ ）
A． B． C． D．
8．关于磁感应强度，以下说法中正确的是（　　）
A．电流在磁场中某点受到的磁场力越大，该点磁感应强度越大
B．磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点电流所受磁场力方向一致
C．磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点小磁针N极所受磁场力方向一致
D．线圈在磁场中某区域磁通量越大，该区域磁感应强度越大
9．仔细观察四幅图，你认为说法正确的是（　　）
①图（1）中是通电导线周围存在磁场的实验，这是物理学家法拉第通过实验首先发现
②图（2）中，标有“，”的电容器，极板上所带的电荷量最多为
③图（3）中的导电液体通电后在磁场中将会旋转，从上往下看做逆时针旋转
④图（4）是一只金属电阻温度计，其金属丝的电阻值随温度的升高而增大
A．③④ B．①② C．①③ D．②④
10．两条间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面夹角θ=30°。金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与竖直成30°斜向上，如图所示，此时金属杆ab刚好处于静止状态。采取以下措施后，仍可以使金属杆处于静止状态的有（　　）（忽略此过程中产生的感应电流）
A．将磁场方向改为竖直向上，同时减小B，其他条件不变
B．增大倾角θ同时调节滑动变阻器使电流减小，其他条件不变
C．增大倾角θ，磁场方向改为水平向左，其他条件不变
D．减小倾角θ，同时调节滑动变阻器使连入电路中的电阻增大，其他条件不变
11．边长为L的正方形线圈A，通有逆时针方向的恒定电流I，用两根轻质绝缘细线静止地悬挂在水平长直导线MN的正下方h处，如图所示．当导线MN中无电流时，两细绳中张力均为T；当通过MN的电流为I1时，两细绳中张力均减为aT（0A．向左，1+a B．向右，1+a C．向左，1-a D．向右，1-a
12．如图，在光滑水平桌面上，有两根弯成直角的相同金属棒，它们的一端均可绕固定转动轴O自由转动，另一端b互相接触，组成一个正方形线框，正方形每边长度均为L。匀强磁场的大小为B，方向垂直桌面向下，当线框中通以图示方向的电流I时，则下列说法正确的是（　　）
A．两金属棒在b点的相互作用力大小为F＝BIL
B．两金属棒在b点的相互作用力大小为F＝BIL
C．转轴O对棒Oab的作用力大小为F＝BIL，方向水平向左
D．转轴O对棒Oab的作用力大小为F＝BIL，方向沿aO方向
13．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．
14．如图所示，把一个可以绕水平轴转动的铝盘放在蹄形磁铁之间，盘的下边缘浸在导电液体中。把转轴和导电液体分别接在直流电源的两极上，铝盘就会转动起来。若要改变铝盘转动方向，可以采取下列哪些措施？（ ）（填序号）。
A．改变电流方向
B．调换磁铁南北极
C．同时改变电流方向和调换磁铁南北极
15．关于磁感应强度，正确的说法是（ ）
A．磁感应强度B是矢量，方向与安培力F的方向相同
B．B是矢量，方向与通过该点的磁感线的切线方向相同
C．在同一磁场中，磁感线密的地方B大些，磁感线疏的地方B小些
D．根据定义式，磁场中某点的磁感应强度B与安培力F成正比，与IL成反比
二、填空题
16．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______？
17．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”）。
18．长为L的水平通电直导线放在倾角为的光滑的斜面上，并处在磁感应强度为B的匀强磁场中，若磁场方向竖直向上，则电流为I1时导线平衡，若磁场方向垂直于斜面向上，则电流为I2时导线平衡，那么样I1：I2= _________
三、综合题
19．如图所示，质量m=1 kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度L=1 m的光滑绝缘框架上。匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中，电源的电动势E=8 V，内阻r=1 Ω。电动机M的额定功率为8 W，额定电压为4 V，线圈内阻R为0.2Ω，此时电动机正常工作（已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，重力加速度g取10 m/s2）。试求:
(1)通过电动机的电流IM以及电动机的输出的功率P出；
(2)通过电源的电流I总以及导体棒的电流；
(3)磁感应强度B的大小。
20．如图所示，处于匀强磁场中的两根光滑的平行金属导轨相距为d，电阻忽略不计。导轨平面与水平面成θ角，下端连接阻值为2r的定值电阻和一个电源，电源电动势为E，内阻为r，匀强磁场方向竖直向下。质量为m、阻值为r的均匀金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触。接通开关S后，金属棒在导轨上保持静止状态。
（1）求磁感应强度的大小。
（2）若改变磁感应强度的大小和方向，依然能使金属棒保持静止，求满足条件的磁感应强度的最小值。
21．力传感器固定在天花板上，边长为L的正方形匀质导线框用不可伸长的轻质绝缘细线悬挂于力传感器的测力端，导线框与磁感应强度方向垂直，线框的部分处于匀强磁场中，b、d两点位于匀强磁场的水平边界线上。若在导线框中通以大小为I、方向如图所示的恒定电流，导线框处于静止状态时，力传感器的示数为。只改变电流方向，其它条件不变，力传感器的示数为。求：该匀强磁场的磁感应强度大小。
22．如图所示，在倾角为θ=的斜面上，固定一宽度L=0.25m的平行光滑金属导轨，在导轨上端接入电源和滑线变阻器，电源电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω。一质量m=0.02kg的金属杆ab与两导轨垂直并接触良好，当滑线变阻器接入电路的阻值为R时，ab中电流大小I=0.5A，此时杆恰好静止在导轨上。整个装置处于垂直于斜面向上的匀强磁场中，导轨与金属棒的电阻不计，取g=10m/s2．求：
(1)R的大小；
(2)磁感应强度B的大小；
(3)若只改变磁场，使金属杆ab仍静止在轨道上面，且对轨道的压力恰好为零，求此时磁感应强度的大小和方向。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
因为赤道上方的磁场方向平行地面由南向北，当导线中通以由东向西的电流，根据左手定则，导体所受安培力的方向向下。
故选B。
2．C
【详解】
根据铜棍沿斜面方向受力平衡，可知
解得
故C正确，ABD错误。
故选C。
3．B
【详解】
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．
4．A
【详解】
通电导线受到的安培力为零，说明合磁感应强度方向与电流方向平行，根据三角形定则可知，当B2的方向与电流方向即合磁场方向垂直时，最小有：，所以，BCD错误A正确
5．D
【详解】
A．直导线中的电流方向由M到N，根据安培右手定则可知，导线右侧区域磁感应强度方向向内，根据左手定则，ab边受向左的安培力，cd边受到向右的安培力，ad边受到向下的安培力，bc受到向上的安培力，方向全不同，故A错误；
BCD．离MN越远的位置，磁感应强度越小，故根据安培力公式F=BIL，ab边受到的安培力大于cd边，ad边受到的安培力等于bc受到受到的安培力，故合力向左，故BC错误，D正确；
故选D。
6．A
【详解】
A、如图可知，通电导线与磁场垂直，由左手定则可知，安培力向下，故A错误；B、C、D、由F=BIL可知，F与电流、磁感应强度、导线的长度有关，故B、C、D正确；本题要求选择不正确的，故选A.
7．C
【详解】
根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，如图
由于曲线ACB上产生的安培力等效于长AB上的电线产生的安培力，所以等效电路为r和2r并联，并联后总电阻为：
根据欧姆定律：并联的电流：
则安培力
若将AB边移走
余下线框受到的安培力大小为：
A. 与分析不符，故A错误。
B. 与分析不符，故B错误。
C. 与分析相符，故C正确。
D. 与分析不符，故D错误。
8．C
【详解】
A．磁场力的大小取决于电流元、磁场及二者之间的夹角，磁场力大，不能说明磁感应强度大，故A错误；
B．磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的电流所受磁场力的方向相互垂直，故B错误；
C．在磁场中某点B的方向，跟该点所放小磁针N极所受磁场力的方向相同，故C正确；
D．磁通量的大小除与磁感应强度有关，还与线圈的面积有关，故D错误。
故选C。
9．A
【详解】
①图（1）中是通电导线周围存在磁场的实验，这是物理学家奥斯特通过实验首先发现，①错误；
②图（2）中，标有“，”的电容器，说明这个电容器的额定电压为5.5V，电容量为1.0F，由Q=CU可得
极板上所带的电荷量最多为5.5C，②错误；
③图（3）中的导电液体通电后在磁场中将会旋转，由左手定则可知，导电液体通电后在磁场中受到磁场力作用，从上往下看做逆时针旋转，③正确；
④图（4）是一只金属电阻温度计，其金属丝的电阻值随温度的升高而增大，④正确。
综上所述③④正确，即A正确，BCD错误。
故选A。
10．D
【详解】
A．根据初始条件受力分析知
mgsinθ=BIL
将磁场方向改为竖直向上，安培力变为水平方向，此时只需比较mgsinθ与BILcosθ的大小，I还减小，可知mgsinθ＞BILcosθ，不能处于静止状态，故A错误；
B．通过受力分析发现，增大倾角θ，重力沿斜面向下的分力增大，电流减小，安培力减小，两个力不能平衡，所以金属杆不能处于静止状态，故B错误；
C．增大倾角θ，磁场方向改为水平向左，安培力方向变成竖直向上，
mg≠BIL
所以金属棒不能平衡，故C错误；
D．减小倾角θ，重力沿斜面向下的分力减小，调节滑动变阻器使连入电路中的电阻增大，电流减小，安培力减小，通过力图分析，重力沿斜面向下的分力可能等于安培力，所以可能平衡，故D正确；
故选D。
11．C
【详解】
当MN通以方向从N向M的电流时，线圈A的上直边所受的安培力方向向上，下直边所受安培力方向向下，因离MN越近，则安培力越大，知此时线圈所受安培力合力方向竖直向上，所以MN中电流的方向向左；当MN内通电流I0时，根据题意可知，上直边所受安培力为
下直边所受安培力为
因它们受到的安培力方向相反，此时线圈所受安培力的合力大小为
可知，线圈受到的安培力的合力大小与通入电流的大小成正比，当MN分别通以I1、I2的电流时，线框受到的安培力的合力的大小之比为I1：I2．当通过MN的电流为I1时，两细绳中张力均减为aT（0＜a＜1），所以安培力的大小
F合1=2T 2aT
而当通过MN的电流为I2时，细绳中张力恰好为零，则安培力的大小
F合2=2T
所以
I1：I2=F合1：F合2=（2T 2aT）：2T=（1 a）：1
ABD错误，C正确。
故选C。
12．C
【详解】
AB．由题意可知，每边受到的安培力大小为BIL，由几何关系，结合力的合成法则，则有：左直角边产生的合力为BIL，右直角边的合力也是BIL，设两金属棒在b点的相互作用力为F，根据力矩平衡方程，则有
BIL×L＝F×L
解得
F＝BIL
故AB错误；
CD．据图可知，两根弯成直角的相同金属棒，在安培力、相互接触点b和转动轴O的作用下三力平衡；由于每个金属棒所受的安培力为BIL，据平衡得：转轴O对棒Oab的作用力大小为
F＝BIL
方向水平向左；转轴O对棒Ocb的作用力大小为
F＝BIL
方向水平向右，故C正确，D错误。
故选C。
13．BC
【详解】
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。
14．AB
【详解】
接通电源后，转轴接正极，导电液体接负极，在铝盘的下半部分，电流会从铝盘圆心流向和导电液体接触的下边缘，加在铝盘上垂直于铝盘平面的磁场对电流产生力的作用，所以铝盘会旋转，受力方向根据左手定则判断，跟电流方向和磁场方向有关，要想改变转动方向，可以改变电流方向或者调换磁铁的南北极，如果同时改变电流方向和调换磁铁南北极，转动方向不变；
故选AB。
15．BC
【详解】
AB．磁感应强度B是矢量，方向与通过该点的磁感线的切线方向相同，根据左手定则可知电流所受安培力的方向垂直，故A错误，B正确；
C．磁感线的疏密程度反映磁感应强度的大小，在同一个磁场中，磁感线密的地方B大些，磁感线疏的地方B小些，故C正确；
D．磁感应强度
是采用比值法定义的，B大小与F、IL无关，B由磁场本身决定，故D错误．
故选BC。
16．N极向纸外转动，S级向纸内转动
【详解】
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。
17． 向上 安培力 向右
【详解】
磁体外磁场的方向从N极指向S极，所以在导线P所在处的磁场方向竖直向上；通电导线P在磁场中受到的力称为安培力；根据左手定则可知：让四指指向电流方向，磁场方向穿过手心，则大拇指指向为所受力的方向，由此可知导体棒ab受力的方向向右。
18．1：cos
【详解】
若磁场方向竖直向上，则安培力水平方向
由平衡条件可得
mgtanθ=BI1L
若磁场方向垂直于斜面向上，则安培力沿斜面向上
由平衡条件可得
mgsinθ=BI2L
则
I1：I2=1：cosθ
19．(1)7.2W；(2)4A；2A；(3)3T。
【详解】
(1)电动机的正常工作时，有
所以
故电动机的输出功率为
(2)对闭合电路有
所以
；
故流过导体棒的电流为
(3)因导体棒受力平衡，则
由
可得磁感应强度为
20．（1）（2）
【详解】
（1）如图，金属棒受mg、N和F作用处于静止，依左手定则可知F方向必水平向右，
对金属棒依平衡条件得：
F=mgtanθ
安培力大小
F=BId
闭合电路欧姆定律
E=I（r+2r+r）
由上式解得
（2）当磁场方向垂直导轨斜向下时，安培力沿斜面向上且最小，则对金属棒依平衡条件得
Fmin=mgsinθ
安培力大小
Fmin=BminId
闭合电路欧姆定律
E=I（r+2r+r）
由上式解得
方向垂直导轨斜向下.
21．
【详解】
由题意可知，线框在磁场中的有效长度为L，当电流方向为题图所示方向时，
由平衡条件得
改变电流方向后，安培力方向竖直向下，有
联立解得
22．(1)5Ω；(2)0.8T；(3)1.6T，水平向左
【详解】
(1)设滑动变阻器接入电路的阻值为R，根据闭合电路欧姆定律得
E=I(R+r)
解得
R=5Ω
(2)金属杆静止在金属导轨上受到重力、支持力和沿斜面向上的安培力，由受力平衡得
F安=mgsin
代入数据得
F安=0.1N
又由F安=BIL，得
B=0.8T
(3)当安培力的方向向上时，金属杆对斜面的支持力才可能等于0，由左手定则可知，磁场的方向水平向左；设此时磁感应强度为B′，则
mg=B′IL
代入数据可得
B′=1.6T
答案第1页，共2页