人教版选择性必修二 1.1 安培力作用下的平衡运动专题（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版选择性必修二 1.1 安培力作用下的平衡运动专题（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-04 17:23:35 | ||
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文档简介
人教版选择性必修二第一章安培力作用下的平衡运动专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 如图，倾角为的粗糙绝缘体斜面固定于水平向左的匀强磁场中，将通电直导线垂直于斜面水平放置，导线中电流方向垂直于纸面向里如果导线能静置于斜面上，则下列说法正确的是：( )
A. 导线一定受到斜面弹力，但不一定受斜面摩擦力
B. 导线一定受到斜面摩擦力，但不一定受斜面弹力
C. 如果导线受弹力作用，那么也一定会受摩擦力的作用，且弹力和摩擦力合力一定垂直向上
D. 如果导线受弹力作用，那么也一定会受摩擦力的作用，且弹力和摩擦力合力不一定垂直向上
2. 如图所示长为、质量为的导体棒，被两轻质细绳水平悬挂，静置于匀强磁场中，当中通以如图的恒定电流时，棒在细绳与竖直方向成角的位置再次处于静止状态．已知棒始终与磁场方向垂直，则下列说法中正确的是
A. 磁感应强度的最小值为
B. 磁感应强度的最小值为
C. 若仅让电流反向，棒再次处于静止状态时，细绳与竖直方向夹角必为角
D. 若仅让磁场反向，棒再次处于静止状态时，细绳与竖直方向夹角必为角
3. 长为的一小段直导体棒放置在光滑绝缘水平面上，固定的长直导线与平行放置，导体棒与力传感器相连，如图所示俯视图、中通有大小分别为、的恒定电流，其中方向已知，方向未知．导体棒静止时，传感器受到给它的方向向左、大小为的拉力．下列说法正确的是( )
A. 与的方向相同，处的磁感应强度大小为
B. 与的方向相同，处的磁感应强度大小为
C. 与的方向相反，处的磁感应强度大小为
D. 与的方向相反，处的磁感应强度大小为
4. 长为、质量为的金属棒用两根相同的轻质绝缘细线水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，方向竖直向下。当通入图示恒定的电流后，棒恰能摆至的位置，已知重力速度为，空气阻力不计，则的大小为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )
A. ，弹簧的伸长量增大 B. ，弹簧的伸长量减小
C. ，弹簧的伸长量增大 D. ，弹簧的伸长量减小
6. 如图所示，倾角为的导电轨道间接有电源，轨道上有一根金属杆始终处于静止状态，现垂直轨道平面向上加一磁感应强度为的匀强磁场，金属杆恰好不受摩擦力，以下说法正确的是( )
A. 若逐渐增大，摩擦力方向沿斜面向上
B. 若逐渐减小，摩擦力方向沿斜面向下
C. 若垂直于轨道平面向下，摩擦力方向沿斜面向上
D. 若垂直于轨道平面向下，摩擦力方向沿斜面向下
7. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为、质量为的直导体棒，导体棒中通有大小为、方向垂直纸面向里的电流，欲使导体棒静止在斜面上，可以施加方向垂直于导体棒的匀强磁场。则( )
A. 若匀强磁场的方向在竖直方向，则磁场方向向下，磁感应强度
B. 若导体棒与斜面间无挤压，则施加的磁场方向向上
C. 若使施加的匀强磁场磁感应强度最小，则应垂直斜面向上
D. 磁感应强度最小值为
8. 如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用、分别表示线框边和边刚进入磁场的时刻．线框下落过程形状不变，边始终保持与磁场水平边界线平行，线框平面与磁场方向垂直．设下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图像不可能反映线框下落过程中速度随时间变化的规律( )
A. B.
C. D.
9. 如图所示，半径为、质量为的半圆形导线框用两根绝缘细线悬挂，静止时直线边水平，导线框中通有沿顺时针方向的电流，图中水平虚线为匀强磁场的上边界线，匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于导线框向里，处于磁场区域的导线框对应的圆心角为，此时每根细线的拉力大小为。现保持其他条件不变，将虚线下方的磁场移至虚线上方，使虚线为匀强磁场的下边界，此时每根细线的拉力大小为。则导线框中的电流大小为( )
A. B. C. D.
10. 如图所示两平行倾斜导轨间的距离，它们处于垂直导轨平面向下的磁场图中未画出中，导轨平面与水平方向的夹角，在两导轨下端所接的电路中电源电动势内阻不计，定值电阻，开关闭合后，垂直导轨放置的质量、电阻的金属棒保持静止。已知金属棒与两导轨间的动摩擦因数，取，；，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则磁场的磁感应强度大小可能是
A. B. C. D.
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
11. 如图所示，两根等长的绝缘细线悬挂一水平金属细杆，金属细杆长、质量为，处在与其垂直的竖直匀强磁场中。当金属细杆中通以的电流时，两绝缘细线与竖直方向的夹角稳定在。求：
金属细杆所受安培力的方向；
金属细杆中电流的方向；
匀强磁场的磁感应强度大小。
12. 如图所示，两条倾斜且平行的光滑金属轨道与水平面之间的夹角均为，轨距，之间的电阻。空间存在垂直轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度。水平放在轨道上的金属杆的质量，其有效电阻。轨道足够长且电阻不计，重力加速度。已知，。现将金属杆无初速度地释放，求：
金属杆运动的最大速率；
当金属杆运动的加速度时，回路的电功率。
13. 如图所示，足够长的竖直放置的“”形光滑导轨的间距，导轨上端接一阻值的定值电阻，一电阻的导体棒与导轨垂直且接触良好，整个装置处于磁感应强度大小，方向与导轨所在平面垂直的匀强磁场中。现将由静止释放，最终导体棒以大小的速度匀速下滑。导轨电阻及空气阻力均不计，取重力加速度大小，求：
当导体棒匀速下滑时，回路中通过的电流；
导体棒的质量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
对导线受力分析，受重力、向上的安培力，可能有支持力和摩擦力，结合平衡条件分析即可。
本题考查了包含安培力的受力分析，关键是结合各个力的特点、平衡条件进行分析讨论，基础题目。
【解答】
导线保持静止，受力平衡。地球表面的一切物体都受重力，故导线受重力。根据左手定则，安培力向上。
对于弹力和摩擦力，讨论如下：
、如果安培力与重力平衡，则不受支持力和摩擦力；
、如果安培力小于重力，根据平衡条件，则受支持力和摩擦力，且支持力与摩擦力的合力竖直向上，否则不能平衡。
故ABD错误，C正确。
故选C。
2.【答案】
【解析】略
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了安培力作用下的力学平衡问题。根据同向电流相吸，异向电流相斥，即可得出两导体棒电流的方向关系，根据求出处的磁感应强度大小。
【解答】
因为导体棒受力平衡，传感器受到给它的方向向左、大小为的拉力，所以导体棒受到传感器给它的方向向右、大小为的拉力，则导体棒受到导体棒它的方向向左、大小为的拉力，根据同向电流相吸，异向电流相斥，因此直导线、间存在相互吸引，则它们的电流方向相同；
受到的安培力为，电流为，长度为，则由磁感应强度的定义可知，故B正确，ACD错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】
【分析】
该题结合安培力考查物体的平衡问题，正确受力分析使问题更加简单易懂。
以导体棒为研究对象，正确受力分析，根据平衡状态列方程即可正确解答。
【解答】
当通入图示恒定电流后，棒恰能摆至的位置，棒处于平衡状态，
导体棒受到的安培力，对导体棒受力分析可知，
解得：，故B正确，ACD错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】
【分析】
通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向可以用左手定则判断；长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，得出导线给磁铁的反作用力方向。
本题的关键是知道磁场对电流的作用的方向可以通过左手定则判断，然后根据作用力和反作用力的知识进行推理分析。
【解答】
磁铁的磁感线在它的外部是从极到极，因为长直导线在磁铁的中心偏右位置，所以此处的磁感线是斜向左下的，电流的方向垂直与纸面向里，根据左手定则，导线受磁铁给的安培力方向是斜向右下方。
长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左上的；将这个力分解为垂直于斜面与平行于斜面的分力，因此光滑平板对磁铁支持力减小，由于在电流对磁铁作用力沿斜面方向的分力向下，所以弹簧拉力变大，弹簧长度将变长。所以，弹簧的伸长量增大。故A正确，BCD错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】
【试题解析】
【分析】
根据左手定则，判断安培力的方向；然后对杆受力分析，受重力、支持力、安培力和静摩擦力可能为零，根据共点力平衡条件列式分析即可。
解决本题关键是根据左手定则，判断安培力的方向；然后对杆受力分析，受重力、支持力、安培力和静摩擦力可能有，根据共点力平衡条件列式分析即可。
【解答】
加上磁场之前，对杆受力分析，受重力、支持力、静摩擦力；根据平衡条件可知：；
A.加上磁场后，根据左手定则，安培力的方向平行斜面向上，磁感应强度逐渐增加的过程中，安培力逐渐增加；棒有向上的运动趋势，摩擦力沿斜面向下，故A错误；
B.加上磁场后，根据左手定则，安培力的方向平行斜面向上，磁感应强度逐渐减小的过程中，安培力逐渐减小；棒有向下运动趋势，棒受到沿斜面向上的摩擦力，故B错误；
若垂直于轨道平面向下，安培力沿斜面向下，金属棒沿斜面向下运动，受到沿斜面向上的摩擦力，故C正确，D错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查左手定则及安培力作用下的平衡问题，对物体进行受力分析，结合平衡条件即可求解。
通电导线在磁场中的受到安培力作用，由公式求出安培力大小，由左手定则来确定安培力的方向。
【解答】
A、、当磁场方向竖直向下时，由左手定则可知，安培力的分子水平向左，棒不可能平衡，故A错误；
B、施加的磁场方向向上时，通电导体棒受到重力和水平向右的安培力，故必须收的斜面对导体棒的支持力，故B错误；
C、根据共点力平衡可知，安培力的最小值为，此时所加的磁场方向垂直于斜面向上，故C正确；
D、由可知，，解得磁感应强度最小值为，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】选A根据导体线框进入磁场的速度的不同分析线框的受力情况、运动情况，从而判断可能的图像．
线框先做自由落体运动，因线框下落高度不同，故线框边刚进磁场时，其所受安培力与重力的大小关系可分以下三种情况：
当时，线框匀速进入磁场，其速度，选项D有可能；
当时，线框加速进入磁场，又因，因此，即，速度增大，减小，线框做加速度逐渐减小的加速运动，选项C有可能；当时，线框减速进入磁场，，减小，减小，线框做加速度逐渐减小的减速运动，当线框未完全进入磁场而减为零时，即此时，线框开始做匀速运动，当线框完全进入磁场后做匀加速直线运动，选项B有可能．故不可能的只有选项A．
9.【答案】
【解析】
【分析】
分别求出磁场在虚线上方与虚线下方时的安培力大小及方向，列出两个平衡表达式，即可求解电流大小。
本题中要注意安培力的等效求法，同时掌握左手定则的应用，注意求解安培力是解题的关键。
【解答】
无论磁场在虚线上方还是在虚线下方，在磁场中等效长度为
当在虚线的下方有垂直于导线框向里的匀强磁场，此时导线框受到安培力大小为，由左手定则可知安培力方向竖直向下，此时导线框处于平衡状态，由平衡条件得：；
当在虚线的上方有垂直于导线框向里的匀强磁场，此时导线框受到安培力大小为，由左手定则可知安培力方向竖直向上，此时导线框处于平衡状态，由平衡条件得：
其中
由以上各式联立解得导线框中的电流大小为，故B正确，ACD错误。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查安培力和物体平衡知识，目的是考查学生的分析综合能力。
对金属棒受力分析，金属棒可能沿斜面向上运动，可能沿斜面向下运动，根据平衡条件和安培力列出方程，求出磁场的磁感应强度大小。
【解答】
当金属棒恰好沿斜面向上运动时，，解得；当金属棒恰好沿斜面向下运动时，，解得，所以磁场的磁感应强度大小可能，故D正确，ABC错误。
故选D。
11.【答案】金属细杆在重力、安培力、细绳拉力作用下处于平衡状态，对金属杆受力分析可知拉力和重力合力水平向左，故安培力的方向水平向右；
根据左手定则，伸开左手，让磁感线穿过手心，大拇指指向向右，四指从垂直纸面向内，故电流方向垂直纸面向内。
根据安培力公式有：
则：
又
联立解得 。
【解析】本题比较简单，借助于物体平衡，考查了有关安培力的大小和方向问题，要熟练应用左手定则判断安培力的方向，同时熟练应用公式进行有关计算。
根据物体平衡条件可以判断安培力的方向；
知道了安培力方向，根据左手定则可以判断金属杆中电流的方向；
写出安培力的表达式，然后根据物体平衡列方程可正确解答。
12.【答案】由题意可知，金属杆运动的速率最大时，金属杆受到的合力为零，即：
此时，金属杆中的电流为：
此时，金属杆切割磁感线产生的感应电动势为：
联立以上各式，有：
对金属杆由牛顿第二定律有：
故回路中的电流为：
此时，回路的电功率为：
代入数据解得：
【解析】由题意可知，金属杆运动的速率最大时，金属杆受到的合力为零，根据平衡条件和安培力公式求出金属杆运动的最大速率；
对金属杆由牛顿第二定律和电功率公式求出回路的电功率。
13.【答案】解：当导体棒匀速下滑时，其上产生的感应电动势为：
回路中通过的感应电流为：
解得：。
当导体棒匀速下滑时，由受力平衡有：
解得：。
【解析】导体棒做匀速直线运动，处于平衡状态，分析清楚导体棒的运动过程是解题的前提；应用、欧姆定律、安培力公式与平衡条件可以解题。
由求出感应电动势，由闭合电路欧姆定律求出电流；
导体棒做匀速直线运动，应用平衡条件可以求出导体棒的质量。
第1页，共1页
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 如图，倾角为的粗糙绝缘体斜面固定于水平向左的匀强磁场中，将通电直导线垂直于斜面水平放置，导线中电流方向垂直于纸面向里如果导线能静置于斜面上，则下列说法正确的是：( )
A. 导线一定受到斜面弹力，但不一定受斜面摩擦力
B. 导线一定受到斜面摩擦力，但不一定受斜面弹力
C. 如果导线受弹力作用，那么也一定会受摩擦力的作用，且弹力和摩擦力合力一定垂直向上
D. 如果导线受弹力作用，那么也一定会受摩擦力的作用，且弹力和摩擦力合力不一定垂直向上
2. 如图所示长为、质量为的导体棒，被两轻质细绳水平悬挂，静置于匀强磁场中，当中通以如图的恒定电流时，棒在细绳与竖直方向成角的位置再次处于静止状态．已知棒始终与磁场方向垂直，则下列说法中正确的是
A. 磁感应强度的最小值为
B. 磁感应强度的最小值为
C. 若仅让电流反向，棒再次处于静止状态时，细绳与竖直方向夹角必为角
D. 若仅让磁场反向，棒再次处于静止状态时，细绳与竖直方向夹角必为角
3. 长为的一小段直导体棒放置在光滑绝缘水平面上，固定的长直导线与平行放置，导体棒与力传感器相连，如图所示俯视图、中通有大小分别为、的恒定电流，其中方向已知，方向未知．导体棒静止时，传感器受到给它的方向向左、大小为的拉力．下列说法正确的是( )
A. 与的方向相同，处的磁感应强度大小为
B. 与的方向相同，处的磁感应强度大小为
C. 与的方向相反，处的磁感应强度大小为
D. 与的方向相反，处的磁感应强度大小为
4. 长为、质量为的金属棒用两根相同的轻质绝缘细线水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，方向竖直向下。当通入图示恒定的电流后，棒恰能摆至的位置，已知重力速度为，空气阻力不计，则的大小为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )
A. ，弹簧的伸长量增大 B. ，弹簧的伸长量减小
C. ，弹簧的伸长量增大 D. ，弹簧的伸长量减小
6. 如图所示，倾角为的导电轨道间接有电源，轨道上有一根金属杆始终处于静止状态，现垂直轨道平面向上加一磁感应强度为的匀强磁场，金属杆恰好不受摩擦力，以下说法正确的是( )
A. 若逐渐增大，摩擦力方向沿斜面向上
B. 若逐渐减小，摩擦力方向沿斜面向下
C. 若垂直于轨道平面向下，摩擦力方向沿斜面向上
D. 若垂直于轨道平面向下，摩擦力方向沿斜面向下
7. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为、质量为的直导体棒，导体棒中通有大小为、方向垂直纸面向里的电流，欲使导体棒静止在斜面上，可以施加方向垂直于导体棒的匀强磁场。则( )
A. 若匀强磁场的方向在竖直方向，则磁场方向向下，磁感应强度
B. 若导体棒与斜面间无挤压，则施加的磁场方向向上
C. 若使施加的匀强磁场磁感应强度最小，则应垂直斜面向上
D. 磁感应强度最小值为
8. 如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用、分别表示线框边和边刚进入磁场的时刻．线框下落过程形状不变，边始终保持与磁场水平边界线平行，线框平面与磁场方向垂直．设下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图像不可能反映线框下落过程中速度随时间变化的规律( )
A. B.
C. D.
9. 如图所示，半径为、质量为的半圆形导线框用两根绝缘细线悬挂，静止时直线边水平，导线框中通有沿顺时针方向的电流，图中水平虚线为匀强磁场的上边界线，匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于导线框向里，处于磁场区域的导线框对应的圆心角为，此时每根细线的拉力大小为。现保持其他条件不变，将虚线下方的磁场移至虚线上方，使虚线为匀强磁场的下边界，此时每根细线的拉力大小为。则导线框中的电流大小为( )
A. B. C. D.
10. 如图所示两平行倾斜导轨间的距离，它们处于垂直导轨平面向下的磁场图中未画出中，导轨平面与水平方向的夹角，在两导轨下端所接的电路中电源电动势内阻不计，定值电阻，开关闭合后，垂直导轨放置的质量、电阻的金属棒保持静止。已知金属棒与两导轨间的动摩擦因数，取，；，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则磁场的磁感应强度大小可能是
A. B. C. D.
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
11. 如图所示，两根等长的绝缘细线悬挂一水平金属细杆，金属细杆长、质量为，处在与其垂直的竖直匀强磁场中。当金属细杆中通以的电流时，两绝缘细线与竖直方向的夹角稳定在。求：
金属细杆所受安培力的方向；
金属细杆中电流的方向；
匀强磁场的磁感应强度大小。
12. 如图所示，两条倾斜且平行的光滑金属轨道与水平面之间的夹角均为，轨距，之间的电阻。空间存在垂直轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度。水平放在轨道上的金属杆的质量，其有效电阻。轨道足够长且电阻不计，重力加速度。已知，。现将金属杆无初速度地释放，求：
金属杆运动的最大速率；
当金属杆运动的加速度时，回路的电功率。
13. 如图所示，足够长的竖直放置的“”形光滑导轨的间距，导轨上端接一阻值的定值电阻，一电阻的导体棒与导轨垂直且接触良好，整个装置处于磁感应强度大小，方向与导轨所在平面垂直的匀强磁场中。现将由静止释放，最终导体棒以大小的速度匀速下滑。导轨电阻及空气阻力均不计，取重力加速度大小，求：
当导体棒匀速下滑时，回路中通过的电流；
导体棒的质量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
对导线受力分析，受重力、向上的安培力，可能有支持力和摩擦力，结合平衡条件分析即可。
本题考查了包含安培力的受力分析，关键是结合各个力的特点、平衡条件进行分析讨论，基础题目。
【解答】
导线保持静止，受力平衡。地球表面的一切物体都受重力，故导线受重力。根据左手定则，安培力向上。
对于弹力和摩擦力，讨论如下：
、如果安培力与重力平衡，则不受支持力和摩擦力；
、如果安培力小于重力，根据平衡条件，则受支持力和摩擦力，且支持力与摩擦力的合力竖直向上，否则不能平衡。
故ABD错误，C正确。
故选C。
2.【答案】
【解析】略
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了安培力作用下的力学平衡问题。根据同向电流相吸，异向电流相斥，即可得出两导体棒电流的方向关系，根据求出处的磁感应强度大小。
【解答】
因为导体棒受力平衡，传感器受到给它的方向向左、大小为的拉力，所以导体棒受到传感器给它的方向向右、大小为的拉力，则导体棒受到导体棒它的方向向左、大小为的拉力，根据同向电流相吸，异向电流相斥，因此直导线、间存在相互吸引，则它们的电流方向相同；
受到的安培力为，电流为，长度为，则由磁感应强度的定义可知，故B正确，ACD错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】
【分析】
该题结合安培力考查物体的平衡问题，正确受力分析使问题更加简单易懂。
以导体棒为研究对象，正确受力分析，根据平衡状态列方程即可正确解答。
【解答】
当通入图示恒定电流后，棒恰能摆至的位置，棒处于平衡状态，
导体棒受到的安培力，对导体棒受力分析可知，
解得：，故B正确，ACD错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】
【分析】
通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向可以用左手定则判断；长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，得出导线给磁铁的反作用力方向。
本题的关键是知道磁场对电流的作用的方向可以通过左手定则判断，然后根据作用力和反作用力的知识进行推理分析。
【解答】
磁铁的磁感线在它的外部是从极到极，因为长直导线在磁铁的中心偏右位置，所以此处的磁感线是斜向左下的，电流的方向垂直与纸面向里，根据左手定则，导线受磁铁给的安培力方向是斜向右下方。
长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左上的；将这个力分解为垂直于斜面与平行于斜面的分力，因此光滑平板对磁铁支持力减小，由于在电流对磁铁作用力沿斜面方向的分力向下，所以弹簧拉力变大，弹簧长度将变长。所以，弹簧的伸长量增大。故A正确，BCD错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】
【试题解析】
【分析】
根据左手定则，判断安培力的方向；然后对杆受力分析，受重力、支持力、安培力和静摩擦力可能为零，根据共点力平衡条件列式分析即可。
解决本题关键是根据左手定则，判断安培力的方向；然后对杆受力分析，受重力、支持力、安培力和静摩擦力可能有，根据共点力平衡条件列式分析即可。
【解答】
加上磁场之前，对杆受力分析，受重力、支持力、静摩擦力；根据平衡条件可知：；
A.加上磁场后，根据左手定则，安培力的方向平行斜面向上，磁感应强度逐渐增加的过程中，安培力逐渐增加；棒有向上的运动趋势，摩擦力沿斜面向下，故A错误；
B.加上磁场后，根据左手定则，安培力的方向平行斜面向上，磁感应强度逐渐减小的过程中，安培力逐渐减小；棒有向下运动趋势，棒受到沿斜面向上的摩擦力，故B错误；
若垂直于轨道平面向下，安培力沿斜面向下，金属棒沿斜面向下运动，受到沿斜面向上的摩擦力，故C正确，D错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查左手定则及安培力作用下的平衡问题，对物体进行受力分析，结合平衡条件即可求解。
通电导线在磁场中的受到安培力作用，由公式求出安培力大小，由左手定则来确定安培力的方向。
【解答】
A、、当磁场方向竖直向下时，由左手定则可知，安培力的分子水平向左，棒不可能平衡，故A错误；
B、施加的磁场方向向上时，通电导体棒受到重力和水平向右的安培力，故必须收的斜面对导体棒的支持力，故B错误；
C、根据共点力平衡可知，安培力的最小值为，此时所加的磁场方向垂直于斜面向上，故C正确；
D、由可知，，解得磁感应强度最小值为，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】选A根据导体线框进入磁场的速度的不同分析线框的受力情况、运动情况，从而判断可能的图像．
线框先做自由落体运动，因线框下落高度不同，故线框边刚进磁场时，其所受安培力与重力的大小关系可分以下三种情况：
当时，线框匀速进入磁场，其速度，选项D有可能；
当时，线框加速进入磁场，又因，因此，即，速度增大，减小，线框做加速度逐渐减小的加速运动，选项C有可能；当时，线框减速进入磁场，，减小，减小，线框做加速度逐渐减小的减速运动，当线框未完全进入磁场而减为零时，即此时，线框开始做匀速运动，当线框完全进入磁场后做匀加速直线运动，选项B有可能．故不可能的只有选项A．
9.【答案】
【解析】
【分析】
分别求出磁场在虚线上方与虚线下方时的安培力大小及方向，列出两个平衡表达式，即可求解电流大小。
本题中要注意安培力的等效求法，同时掌握左手定则的应用，注意求解安培力是解题的关键。
【解答】
无论磁场在虚线上方还是在虚线下方，在磁场中等效长度为
当在虚线的下方有垂直于导线框向里的匀强磁场，此时导线框受到安培力大小为，由左手定则可知安培力方向竖直向下，此时导线框处于平衡状态，由平衡条件得：；
当在虚线的上方有垂直于导线框向里的匀强磁场，此时导线框受到安培力大小为，由左手定则可知安培力方向竖直向上，此时导线框处于平衡状态，由平衡条件得：
其中
由以上各式联立解得导线框中的电流大小为，故B正确，ACD错误。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查安培力和物体平衡知识，目的是考查学生的分析综合能力。
对金属棒受力分析，金属棒可能沿斜面向上运动，可能沿斜面向下运动，根据平衡条件和安培力列出方程，求出磁场的磁感应强度大小。
【解答】
当金属棒恰好沿斜面向上运动时，，解得；当金属棒恰好沿斜面向下运动时，，解得，所以磁场的磁感应强度大小可能，故D正确，ABC错误。
故选D。
11.【答案】金属细杆在重力、安培力、细绳拉力作用下处于平衡状态，对金属杆受力分析可知拉力和重力合力水平向左，故安培力的方向水平向右；
根据左手定则，伸开左手，让磁感线穿过手心，大拇指指向向右，四指从垂直纸面向内，故电流方向垂直纸面向内。
根据安培力公式有：
则：
又
联立解得 。
【解析】本题比较简单，借助于物体平衡，考查了有关安培力的大小和方向问题，要熟练应用左手定则判断安培力的方向，同时熟练应用公式进行有关计算。
根据物体平衡条件可以判断安培力的方向；
知道了安培力方向，根据左手定则可以判断金属杆中电流的方向；
写出安培力的表达式，然后根据物体平衡列方程可正确解答。
12.【答案】由题意可知，金属杆运动的速率最大时，金属杆受到的合力为零，即：
此时，金属杆中的电流为：
此时，金属杆切割磁感线产生的感应电动势为：
联立以上各式，有：
对金属杆由牛顿第二定律有：
故回路中的电流为：
此时，回路的电功率为：
代入数据解得：
【解析】由题意可知，金属杆运动的速率最大时，金属杆受到的合力为零，根据平衡条件和安培力公式求出金属杆运动的最大速率；
对金属杆由牛顿第二定律和电功率公式求出回路的电功率。
13.【答案】解：当导体棒匀速下滑时，其上产生的感应电动势为：
回路中通过的感应电流为：
解得：。
当导体棒匀速下滑时，由受力平衡有：
解得：。
【解析】导体棒做匀速直线运动，处于平衡状态，分析清楚导体棒的运动过程是解题的前提；应用、欧姆定律、安培力公式与平衡条件可以解题。
由求出感应电动势，由闭合电路欧姆定律求出电流；
导体棒做匀速直线运动，应用平衡条件可以求出导体棒的质量。
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