1.1安培力及其应用 同步提升练 （word版含答案）

1.1安培力及其应用 同步提升练（含解析）
1．如图，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平固定，b水平放置在与a同一水平面的光滑斜面上，斜面倾角θ=30°，当两导体棒中均通以电流强度为I的同向电流时，b恰能在斜面上保持静止，下列说法正确的是（　　）
A．a的电流在b处产生磁场的方向向上
B．a的电流在b处产生磁场的感应强度为
C．保持a、b中电流强度不变，将a上移一段距离，b将不能保持静止
D．保持a、b中电流强度不变，将a下移一段距离，b将不能保持静止
2．如图所示，一定质量的通电导体棒ab置于倾角为θ的粗糙导轨上，在图所加各种大小相同方向不同的匀强磁场中，导体棒ab均静止，则下列判断正确的是（　　）
A．四种情况导体受到的安培力大小相等
B．A中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零
C．B中导体棒ab可能是二力平衡
D．C、D中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零
3．A、C、D为等边三角形的三个顶点，三个顶点上各固定一根与纸面垂直的长直导线，各导线中通有大小相等、方向如图所示的恒定电流。O点为三角形的中心，a点为CD边的中点。若O点的磁感应强度大小为，A处导线受到的安培力大小为，则下列说法正确的是（　　）
A．C处电流产生的磁场在O点的磁感应强度大小为
B．a点的磁感应强度可能小于
C．A、D两处导线受到的安培力不同
D．C处导线受到的安培力大小为
4．如图所示，“W”形导线有部分在磁场中，、与磁场边界MN垂直，ACDE为等腰梯形，下底AC长为L，上底ED长为0.6L，AE中点P和CD的中点Q在磁场的边界上，导线平面与磁场垂直，磁场的磁感应强度大小为B，给导线通入大小为I的恒定电流，导线保持静止，则导线受到的安培力大小为（　　）
A． B． C． D．
5．如图所示，把柔软的铝箔条折成天桥状并用胶纸粘牢两端固定在桌面上，使蹄形磁铁横跨过“天桥”，当电池与铝箔接通时（ ）
A．铝箔条中部向左方运动 B．铝箔条中部向下方运动
C．蹄形磁铁对桌面的压力增大 D．蹄形磁铁对桌面的压力减小
6．央视《是真的吗》节目做了如下实验：用裸露的铜导线绕制成一根无限长螺旋管，将螺旋管放在水平桌面上，用一节干电池和两磁铁制成一个“小车”，两磁铁的同名磁极粘在电池的正、负两极上，只要将这辆小车推入螺旋管中，小车就会加速运动起来，如图所示。关于小车的运动，以下说法正确的是（　　）
A．该小车能前进利用了电磁感应原理
B．图中小车加速度方向向左
C．将小车上某一磁铁改为S极与电池粘连，小车仍能加速运动
D．将小车上两磁铁均改为S极与电池粘连，小车的加速度方向不变
7．下列说法正确的是（　　）
A．磁感线从S极出发，终止于N极
B．磁感线的疏密程度表示该位置磁场的强弱
C．若通电导线不受安培力作用，则该处一定无磁场
D．线圈平面与匀强磁场垂直时，穿过该平面的磁通量为零
8．如图所示，导体棒ab置于水平导轨上，导轨间距为L，整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导体棒，且与导轨平面夹角为。已知回路中电流为I，导体棒处于静止状态。下列说法正确的是（　　）
A．导体棒ab与导轨之间一定有摩擦力
B．仅增大电流，导体棒ab可能从导轨上飞起
C．无论磁感应强度B大小为多少，导体棒ab始终保持静止
D．将调整为90°，保持磁感应强度B大小不变，导体棒ab受到的安培力变大
9．如图所示，垂直纸面放置的三条通电长直导线P、Q、R相互平行，且彼此之间距离相等，三条导线通入大小相等，方向相同的电流，则导线R受到的磁场力的方向是（　　）
A．垂直R，指向y轴负方向 B．垂直R，指向y轴正方向
C．垂直R，指向x轴正方向 D．垂直R，指向x轴负方向
10．如图所示，宽为L的光滑金属导轨与水平面成θ角，质量为m、长为L的金属杆ab水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当回路中电流为I时，金属杆恰好能静止。重力加速度为g，则（　　）
A．若磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为
B．若磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为
C．若磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度大小为
D．若磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度大小为
11．在恒定的匀强磁场中固定一根通电直导线，导线的方向与磁场方向垂直，如图反映的是这根导线受到的磁场力大小F与通过导线的电流I之间的关系，M、N两点各对应一组F、I的数据，其中可能正确的是（　　）
A． B． C． D．
12．如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线、，分别通以和方向相同的电流，两导线构成的平面内有一点，到两导线的距离相等。下列说法正确的是（　　）
A．导线受到的安培力为导线所受安培力的1.25倍
B．两导线所受的安培力大小相等，表现为相互排斥的作用
C．移走导线前后，点的磁感应强度方向不变
D．在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置
13．如图所示，通电直导线ab在磁铁上方能自由活动，当导线通入图示电流后，ab的运动情况是（从上向下看）（　　）
A．逆时针转动 B．顺时针转动
C．逆时针转动且向下运动 D．顺时针转动且向下运动
14．长直导线与环形导线固定在同一竖直平面内，分别通有图示方向的稳恒电流（　　）
A．两导线有相互吸引的趋势
B．两导线有相互排斥的趋势
C．两导线有水平移动的趋势
D．因电流恒定，两导线没有相互作用
15．有三根相互平行的直导线a、b、c垂直纸面放置，且它们在同一连线上。已知这三根导线大小分别通以I1、I2、I3，且I1=I2，电流方向如图示（ ）
A．直导线b受到的安培力向左
B．直导线b受到的安培力向右
C．若只增大I1，导线b受到的安培力从a指向b
D．若只增大I2，导线b受到的安培力从a指向b
16．如图所示，在磁感应强度的匀强磁场中，用两根细线悬挂长、质量的金属杆。在金属杆中通以稳恒电流，
（1）若悬线受的拉力为零，求金属杆中电流的大小和方向；
（2）若每根悬线所受的拉力为0.1N，求金属杆中的电流的大小和方向()。
17．2021年11月1日，央视报道我国一款新型电磁炮，它不是为了打击军事目标，而是专门用来扑灭山林大火的。发生山林大火时，山高路陡，人力灭火十分困难，利用电磁炮在山脚下发射消防灭火弹，就可以实现灭火，大大降低了灭火的难度。如图所示为某同学模拟电磁炮的原理图。为了研究方便将待发射的炮弹视为一个导体棒，导体棒质量m=0.02kg，电阻R=1Ω，把导体棒垂直放置于两条与水平面成30°角的平行导轨的下端，导轨宽L=0.11m，导轨下端到上端的长度为s=0.16m，导轨下端接电源，电动势E=80V，内阻r=1Ω。垂直导轨平面有一向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.25T，其余电阻不计以及摩擦力都忽略不计，不考虑电磁感应现象的影响，g=10m/s2。求：
（1）导体棒受到安培力的大小和方向；
（2）导体棒离开导轨时的速度大小。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．BD
【解析】
【详解】
A．由安培定则可知，a的电流在b处产生磁场的方向向下，选项A错误；
B．b受安培力水平向左，则由平衡可知
解得a的电流在b处产生磁场的感应强度为
选项B正确；
CD．保持a、b中电流强度不变，将a上移一段距离，导体棒间的安培力减小，根据受力平衡条件，当b受的安培力方向顺时针转动时，由受力图可知，安培力减小，导体棒b仍可能保持静止；同理，当a向下移动时，导体棒间的安培力减小，根据受力平衡条件，当b受的安培力方向逆时针转动时，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C错误，D正确；
故选BD。
2．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A．导体棒受到的安培力
F=BIL
因B大小相同，电流相同，故受到的安培力大小相等，故A正确；
B．A图中，导体棒受竖直向下的重力、水平向右的安培力和垂直于斜面向上的斜面的支持力，若三个力平衡，则不受摩擦力，故B正确；
C．B图中，导体棒受竖直向下的重力、竖直向上的安培力，若重力与安培力相等，则二力平衡，故C正确；
D．C图中，导体棒受重力、竖直向下的安培力、支持力，要想处于平衡状态，一定受摩擦力；D图中，导体棒受重力、水平向左的安培力、支持力，要想处于平衡状态，一定受摩擦力，故D错误。
故选ABC。
3．CD
【解析】
【详解】
A．三条导线在O点产生的磁场方向如图，因三根导线上的电流相等，则BA、BC、BD大小相等，相邻两者之间方向互成60°夹角，因O点的磁感应强度大小为，则
BA=BC=BD=B0
选项A错误；
B．因a点距离C、D的距离小于O点距离C、D的位置，可知导线C、D在a点产生的磁场大于B0，因C、D在a点的磁场方向相同，均垂直C、D向下，可知C、D两根导线在a点的合磁场强度大于B0，再与A点的导线在a点的磁场合成后a点的磁感应强度更是大于B0，选项B错误；
C．因C导线对A导线有斥力，D导线对A有吸引力，两力互成120°角，可知A导线受安培力水平向右；因C导线对D导线有斥力，A导线对D有吸引力，两力互成120°角，可知D导线受安培力斜向右上方；则A、D两处导线受到的安培力方向不同，选项C正确；
D．由选项C的分析可知，A处导线受到的安培力大小为，则三根导线之间的相互作用力均为F0，因A导线对C导线有斥力，D导线对C有斥力，两力互成60°角，可知C处导线受到的安培力大小为
选项D正确。
故选CD。
4．A
【解析】
【详解】
设等腰梯形的底角为，导线在磁场中的有效长度为
则受到的安培力大小为
故选A。
5．C
【解析】
【详解】
AB．由题意，可知，通过天桥的电流方向由外向内，而磁场方向由N到S极，根据左手定则，则可知，箔条中部受到的安培力向上，铝箔条中部向上方运动，AB错误；
CD．根据相互作用力，知磁铁受力方向向下，对桌子的压力增大，C正确、D错误。
故选C。
6．B
【解析】
【详解】
AB．两磁极间的磁感线如图甲所示
干电池与磁体及中间部分线圈组成了闭合回路，在两磁极间的线圈中产生电流，左端磁极的左侧线圈和右端磁极的右侧线圈中没有电流。其中线圈中电流方向的左视图如图乙所示，由左手定则可知中间线圈所受的安培力向右，根据牛顿第三定律有“小车”向左加速，显然该小车能前进不是利用电磁感应原理，故A错误，B正确。
C．如果改变某一磁铁S极与电源粘连，则磁感线不会向外发散，两部分受到方向相反的力，合力为零，不能加速运动，故C错误。
D．将小车上两磁铁均改为S极与电池粘连，磁感线会向里聚集，小车受力方向将向右，车的加速度方向将变为向右，故D错误。
故选B。
7．B
【解析】
【详解】
A．磁感线是闭合的，在磁体的内部从S极到N极，外部从N极到S极，选项A错误；
B．磁感线的疏密程度表示该位置磁场的强弱，选项B正确；
C．若通电导线不受安培力作用，可能是电流方向与磁场方向平行，而该处不一定无磁场，选项C错误；
D．线圈平面与匀强磁场平行时，穿过该平面的磁通量为零，选项D错误。
故选B。
8．A
【解析】
【详解】
ABC．导体棒受力如下图所示
因B与水平方向夹角为，而根据左手定则B与垂直，由几何关系易知与竖直方向夹角为，可得
若I或B逐渐增大，逐渐增大，对导轨的压力逐渐增大，增大到一定值，导体棒会相对导轨向右滑动，但不可能飞起离开导轨，故A正确，BC错误；
D．将调整为90°，保持磁感应强度B大小不变，导体棒ab受到的安培力大小不变，故D错误。
故选A。
9．A
【解析】
【详解】
由安培定则和磁场的叠加可知，通电直导线、在处产生的磁场方向水平向右，即沿轴正方，由左手定则可知，通电直导线所受安培力垂直指向轴负方向，故A正确，BCD错误。
故选A。
10．C
【解析】
【详解】
AB．若磁场方向竖直向上，如图甲，对金属棒，水平方向上有
竖直方向上
又
故可得
AB错误；
CD．若磁场方向垂直导轨平面向上，对金属棒分析如图乙，则有
可得
D错误，C正确。
故选C。
11．C
【解析】
【详解】
根据
F=BLI
可知F-I图像为过原点的直线。
故选C。
12．D
【解析】
【详解】
AB．两导线受到的安培力是相互作用力，所以大小相等，同向电流时，根据安培定则和左手定则判断可知，两导线表现为相互吸引的作用，故AB错误；
C．根据安培定则，a、b中的电流在p点产生的磁场感应强度方向相反，移走导线b前，b的电流较大，则p点磁场方向与b产生磁场方向相同，垂直纸面向里，移走b后，导线a在p点产生的磁场方向垂直纸面向外，故C错误；
D．因直线电流产生的磁场的磁感线是以直线电流为圆心的同心圆，故在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场方向均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置，故D正确。
故选D。
13．D
【解析】
【详解】
我们以导线右侧的一小段导线为研究对象，磁场竖直方向分量竖直向上，由左手定则判断，该小段受到的安培力垂直纸面向外。将右侧所有小段导线受到的安培力合成，则右侧导线受到的安培力垂直纸面向外。同理分析，可知，左侧导线受到的安培力垂直纸面向里。所以从上往下看，导线顺时针转动。我们分析当导线转动90°时，此时电流方向垂直纸面向外，根据左手定则可知，安培力向下。由上述分析可知，导线在顺时针转动的同时，向下运动。故选D。
14．B
【解析】
【详解】
根据安培定则可知，通电长直导线在其下方产生的磁场垂直于纸面向里，通电环形导线处在长直导线产生的磁场中，根据对称性可知通电环形导线受到的安培力方向竖直向下；同理，通电环形导线在长直导线处产生的磁场方向垂直纸面向里，则长直导线受到的安培力方向竖直向上，所以两导线有相互排斥的趋势。
故选B。
15．C
【解析】
【详解】
AB．导线a在b处产生的磁场方向垂直于ab向上，直导线c在b处产生得磁场方向垂直于bc向下，且I1=I2，直导线b受到和磁场为0，因此直导线b受到的安培力也为0，AB错误；
C．若只增大I1，在b处产生的合磁场方向垂直于ab向上，再由左手定则，则安培力从a指向b，C正确；
D．若只增大I2，在b处产生的合磁场方向垂直于bc向下，再由左手定则，则安培力从b指向a，D错误。
故选C。
16．（1）水平向右，；（2）水平向左，
【解析】
【详解】
（1）因为悬线受的拉力为零，所受安培力方向向上，则有
解得
方向水平向右；
（2）金属导线在重力mg、悬挂拉力2F和安培力BIL的作用下平衡，所以有
mg＋BIL＝2F
解得
方向水平向左。
17．（1）F=1.1N，方向沿斜面向上；（2）v=4m/s
【解析】
【详解】
（1）根据闭合电路欧姆定律得
导体棒所受安培力
F=BIL
解得
F=1.1N
根据左手定则可判断导体棒所受安培力方向沿斜面向上。
（2）对导体棒从导轨下端到上端应用动能定理得
代入数据解得
v=4m/s
答案第1页，共2页
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