选择性必修二1.1安培力 练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修二 1.1 安培力
一、单选题
1．如图所示，纸面内A、B两点间连接有四段导线ACB、ADB、AEB、AFB，四段导线的粗细相同、材料相同，匀强磁场垂直于纸面向里。现给MN两端加上电压，则下列说法正确的是（ ）
A．四段导线受到的安培力的方向不相同
B．ADB段受到的安培力最大
C．AEB段受到的安培力最小
D．四段导线受到的安培力的大小相等
2．在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．c处的导线所受安培力的方向与ab边垂直且指向左边
B．c处的导线所受安培力的方向与ab边平行且竖直向上
C．若取走c处的导线，c处的磁感应强度方向垂直ab边且指向左边
D．若取走c处的导线，c处的磁感应强度变为0
3．如图所示，在磁极两极间有一个通电线框，且能绕中心轴转动。在a、b、c。三种情况下通电后，线框两条边的转动情况，正确的是 （　　）
A．a图顺时针转动 B．b图逆时针转动 C．c图不产生转动效果
4．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．
5．如图所示，两平行光滑金属导轨、与电源相连，金属棒垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成角，为使棒静止，在空间施加垂直于回路平面向下的匀强磁场，加磁场后安培力的方向为（　　）
A．水平向左 B．水平向右 C．沿轨道平面向下 D．沿轨道平面向上
6．如图所示，四根长直导线垂直纸面放置，其横截面位于一边长为a的正方形顶点A、C、D、E上.四根导线中均通以大小为的恒定电流，电流方向如图所示，已知载流长直导线周围某点的磁感应强度，式中k为常量，I为导线中的电流，r为该点到导线的距离。下列说法正确的是（　　）
A．A处导线所受安培力方向从A指向D
B．A处长为L的一段导线所受安培力大小为
C．若仅改变D处导线中的电流方向，A处导线所受安培力大小变为原来的2倍
D．若仅改变E处导线中的电流方向，A处导线所受安培力大小变为原来的倍
7．如题图（俯视图）所示，粗糙水平面上固定一通电长直导线MN，长直导线周围磁场的磁感应强度大小，式中常量，I为电流强度，r为距导线的距离。在该直导线右侧有一质量为m的单匝矩形线圈abcd，ad边与MN平行，且距MN距离为L。该线圈内通有逆时针方向的恒定电流，线圈与水平面间动摩擦因数为μ，且。当MN内通以电流强度为的电流时线圈恰能保持静止，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。则此时矩形线圈abcd内的电流强度大小是（　　）
A． B． C． D．
8．如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，导体棒中电流为I。要使导体棒静止在斜面上，需要外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为（　　）
A． B． C． D．
9．如图所示，一段导线位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段、和的长度均为L，且。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段所受到的磁场的作用力的合力为（　　）
A．方向沿纸面向上，大小为 B．方向沿纸面向上，大小为
C．方向沿纸面向下，大小为 D．方向沿纸面向下，大小为
10．下列关于磁场的相关描述及判定，正确的是（　　）
A．图甲中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止
B．图乙中两个平行放置的通电线圈通入同方向的电流，它们之间存在图示方向的磁场
C．图丙中导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面外转动
D．图丁中通有方向相反电流的两导线之间存在斥力，两斥力是一对平衡力
11．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
12．正方形线框由四段相同的导体棒、、、d连接而成，固定于垂直线框平面向里的匀强磁场中（图中未画出），线框顶点、与直流电源两端相接。已知导体棒d受到的安培力大小为，下列说法正确的是（　　）
A．导体棒、、中的电流与导体棒d中的电流相等
B．导体棒受到的安培力大小为
C．导体棒、、受到的安培力大小为
D．线框受到的安培力大小为
13．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
14．如图所示，纸面内有一半径为R的单匝环形闭合线圈，线圈中通有恒定电流I，整个环形线圈处于垂直纸面的匀强磁场中（图中未画出），磁感应强度大小为B。则该环形线圈所受磁场作用力大小为（ ）
A．0 B．BIR
C．2BIR D．2πBIR
15．如图所示，质量分布均匀的两段通电直导线ab、cd ，两根导线相互垂直放置，电流方向如图所示。已知导线cd固定，导线ab可以自由移动、转动。则通电后导线ab在安培力作用下将（　　）
A．保持与导线cd垂直向上移动
B．保持与导线cd垂直向下移动
C．保持与导线cd垂直向右移动
D．向下移动并发生转动，同时远离cd
二、填空题
16．闭合导线aba中通入电流I方向如右图所示，匀强磁场B垂直纸面向里，且与闭合导线平面垂直，直导线ab长为L，则闭合导线受到的安培力大小是______，弯曲导线ab受到的安培力大小是_______。
17．安培力：______在磁场中受的力。
18．如图甲所示，一根长度L=0.5m的通电直导线垂直磁场方向竖直置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小B=2T，当导线通以I=0.5A的电流时，所受安培力大小F=________N，方向水平________（填“向左”或“向右”）；若仅将导线沿纸面顺时针旋转，如图乙所示，则导线所受安培力方向________（填“保持不变”或“发生改变”）．
三、解答题
19．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？
20．如图所示，倾角、宽度的光滑导轨，处于竖直向下的匀强磁场中。电源的电动势、内阻，电动机两端所加的电压、消耗的电功率、其线圈的电阻，质量的导体棒与导轨垂直且处于静止状态。重力加速度取，。
（1）求电动机对外做功的功率；
（2）求磁场的磁感应强度的大小；
（3）仅改变磁场，仍使导体棒处于静止状态，求磁感应强度的最小值和方向。
21．如图所示，两平行导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨的一端接有电动势E=3V内阻r=0.5Ω的直流电源，两导轨间的距离L=0.4m，在导轨所在空间内分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。现把一个质量m=0.08kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻R=1.0Ω，导体棒恰好刚要滑动，金属导轨电阻不计，（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
（1）ab棒受到的安培力；
（2）ab棒与导轨的动摩擦因数μ。
22．水平导轨间距为L=1m，导体棒ab与导轨接触良好且质量m=2kg，导轨和导体棒ab电阻忽略不计；电源电动势E=10V，内阻r=4Ω，定值电阻R=6Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B=6T，磁场方向与水平方向成30°角，导体棒ab始终处于静止状态。重力加速度g=10m/s2。求：
（1）导体棒ab受到的安培力大小；
（2）导体棒ab受到的摩擦力的大小。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．根据左手定则可知，它们的安培力的方向均相同，A错误；
BCD．根据
导线越长，电阻越大，根据
可得，ACB导线电流最小，而ADB导线电流最大，四段导线的有效长度都相同，再由
ADB段受到的安培力最大，ACB导线电流最小，CD错误B正确。
故选B。
2．A
【详解】
AB． 根据同向电流相互吸引，a、b对c的引力大小相等，所以c处的导线所受安培力的方向与ab边垂直且指向左边，A正确，B错误；
CD． 若取走c处的导线，根据安培定则和叠加原理，c处的磁感应强度方向竖直向下，CD错误；
故选A。
3．C
【详解】
A．根据左手定则，可知a图中垂直纸面向外的电流的边受竖直向下的安培力，垂直纸面向里的电流的边受竖直向上的安培力，故a图逆时针转动，故A错误；
B．根据左手定则，可知b图中垂直纸面向外的电流的边受竖直向上的安培力，垂直纸面向里的电流的边受竖直向下的安培力，两个力互相抵消，故b图不产生转动效果，故B错误；
C．根据左手定则，可知c图中垂直纸面向外的电流的边受竖直向上的安培力，垂直纸面向里的电流的边受竖直向下的安培力，两个力互相抵消，故c图不产生转动效果，故C正确。
故选C。
4．C
【详解】
根据
F=BLI
可知F-I图像为过原点的直线。
故选C。
5．D
【详解】
棒中电流方向 ，空间施加垂直于回路平面向下的匀强磁场，根据左手定则，加磁场后安培力的方向为沿轨道平面向上。
故选D。
6．D
【详解】
A．根据安培定则可知，C、D、E在A处磁感应强度的方向，又载流长直导线周围某点的磁感应强度为
可得，由磁感应强度的叠加法则得，C、D、E在A处磁感应强度的方向垂直AD连线斜向左下方，根据左手定则，可知A处导线所受安培力方向从D指向A，A错误；
B．由磁感应强度的叠加法则得，C、D、E在A处磁感应强度大小为
故A处长为L的一段导线所受安培力大小为
B错误；
C．若仅改变D处导线中的电流方向， A处长为L的一段导线所受安培力大小为
则A处导线所受安培力大小变为原来的3倍，C错误；
D．若仅改变E处导线中的电流方向，由磁感应强度的叠加法则得，C、D、E在A处磁感应强度大小为
则A处导线所受安培力大小变为原来的倍，D正确。
故选D。
7．A
【详解】
设此时矩形线圈abcd内的电流强度大小为I，则ad边与bc边受安培力合力为
解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
8．B
【详解】
对导体棒分析可知，导体棒受重力、支持力和安培力保持平衡状态，其中支持力的方向不变，重力的大小和方向均不变，作出一系列可能的矢量三角形如图所示，可知当安培力方向与支持力方向垂直时安培力最小，为
所以需要外加匀强磁场的磁感应强的最小值为
故选B。
9．A
【详解】
应用求安培力，其中，L为导线的有效长度。导线段的有效长度为线段的长度，由几何知识知
故线段所受的合力大小
导线有效长度的电流方向为，据左手定则可以确定导线所受合力方向沿纸面向上，故A正确，BCD错误。
故选A。
10．B
【详解】
A．磁感线是闭合曲线，在条形磁铁外部是从N极出发，到S极终止，在其内部是从S极出发，到N极终止，故A错误；
B．由安培定则可知，图中通电线圈产生的磁场在线圈中轴线上是向左的，与右边同向通电线圈产生的磁场叠加后，两线圈之间靠近中间部分近似为匀强电场，可类比一条形磁铁，右侧磁感线进，左侧出磁感线，故B正确；
C．由安培定则可知，通电导线在其下方产生的磁场是垂直纸面向内的，所以下方小磁针的N极向纸面内转动，故C错误；
D．两通电导线之间的作用力是借助各自磁场发生相互作用的，属于作用力反作用力的关系，故D错误。
故选B。
11．C
【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。
12．D
【详解】
A．导体棒、、的电阻之和是d的电阻的3倍，并联电压相等，所以电流不等，故A错误；
B．根据可知，a的电流是d的，根据可知，导体棒受到的安培力大小为 ，故B错误；
C．导体棒、、等效长度与d的长度相同，电流是d的，根据可知，受到的安培力大小为，故C错误；
D．根据左手定则可知，、、受到的安培力与d受到的安培力方向相同，所以线框受到的安培力大小为，故D正确。
故选D。
13．B
【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。
14．A
【详解】
把线圈分割成无数微元，根据对称性结合画图可以看出每个微元受力指向圆心（或者背离圆心），总和为零。或者分析等效长度，将其看成起点和终点重合的弯折线框，其等效长度为零，故安培力为零。
故选A。
15．D
【详解】
由直导线cd电流方向，可以用安培定则来确定导线ab处的磁场垂直纸面向外， 根据左手定则可知，判断a端受到向下的安培力，b端也受向下的力
离导线越远，磁场越弱，则a端的安培力较大，从而使得ab杆发生转动，转动到电流方向相反过程中，出现相互排斥，ab将远离cd。
ABC错误，D正确。
故选D。
16． 0 BIL
【详解】
[1][2]弯曲导线ab在磁场内有效长度为L电流方向向上，根据左手定则可知弯曲导线ab受到的安培力方向向左、直导线ab受到的安培力方向向右，大小为
F直 = F弯 = BIL
则闭合导线受到的安培力大小是0，弯曲导线ab受到的安培力大小是BIL。
17．通电导线
【详解】
略
18． 0.5 向左 发生改变
【详解】
[1]对于甲图：根据安培力公式有F=BIL得：
[2]磁场方向向内，电流方向向上，根据左手定则可判知，安培力方向水平向左
[3]对于乙图：根据左手定则可判知，安培力方向竖直向上，发生变化
19．见解析
【详解】
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。
20．（1）3.68W；（2）0.75T；（3）0.6T，方向垂直导轨平面向下
【详解】
（1）通过电动机的电流为
电动机对外做功的功率
（2）导体棒与导轨垂直且处于静止状态，根据平衡条件
解得
其中，安培力
根据闭合电路欧姆定律
解得
，
（3）当磁场方向垂直导轨平面向下时，安培力沿导轨向上，此时磁感应强度最小
解得
21．（1）0.4N，沿斜面向上；（2）0.125
【详解】
（1）根据闭合电路欧姆定律得
导体棒受到的安培力为
由左手定则可知，安培力沿斜面向上。
（2）对导体棒受力分析，将重力正交分解，沿导轨方向有
根据平衡条件可知，摩擦力沿斜面向上，所以有
解得
22．（1）6N；（2）3N
【详解】
（1）根据闭合电路欧姆定律可得通过导体棒ab的电流大小为
导体棒ab受到的安培力大小为
（2）根据左手定则可知F的方向与水平方向夹角为60°且斜向左上，平衡条件可得导体棒ab受到的摩擦力的大小为
答案第1页，共2页
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