第一章　磁场 第一节　安培力 课时训练（有解析） 高中物理粤教版选择性必修第二册

第一章　磁场 第一节　安培力
基础对点练
1．如图所示，把一根通电的硬直导线ab，用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由a向b.闭合开关S瞬间，导线a端所受安培力的方向是(　　)
A．向上 B．向下
C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里
2．下列图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流I、磁场的磁感应强度B和所受安培力F的方向，其中图示正确的是(　　)
A　　 　 　B　 　 　　C　 　　　D
3．(多选)将一小段通电直导线垂直于磁场方向放入一个匀强磁场中，下图中能正确反映各物理量间关系的是(　　)
A B C D
4．如图，正方形线框MNPQ由四根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框MNPQ受到的安培力的大小为(　　)
A．4F B．2F
C．F D．F
5．如图所示，电源电动势不变，金属杆ab处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与水平导轨平面成θ角，ab始终保持静止．下列选项正确的是(　　)
A．θ角由0°增加到90°的过程中，ab所受摩擦力先变大再变小
B．θ角由0°增加到90°的过程中，ab所受摩擦力先变小再变大
C．θ角由0°增加到180°的过程中，ab所受摩擦力先变大再变小
D．θ角由0°增加到180°的过程中，ab所受摩擦力与安培力的合力方向竖直向上
6．如图所示，用绝缘细绳竖直悬挂一个匝数为n的矩形线圈，细绳与拉力传感器相连，传感器可以读出细绳上的拉力大小．现将线框的下边MN垂直置于匀强磁场中，MN边长为L.当导线中通以大小为I的电流时，传感器的读数为F1；当电流反向且大小变为原来两倍时，传感器的读数变为F2(0A．B＝ B．B＝
C．B＝ D．B＝
综合提升练
7．如图，一段半圆形粗铜线固定在绝缘水平桌面(纸面)上，铜线所在空间有一匀强磁场，磁场方向竖直向下．当铜线通有顺时针方向电流时，铜线所受安培力的方向(　　)
A．向前 B．向后
C．向左 D．向右
8．如图，粗细均匀的铜导线制作的正六边形线框abcdef每边的边长均为L，垂直于匀强磁场放置，b、c点与直流电源相接，主干路上的电流为I.fe边受到的安培力大小为F，不考虑各边之间的相互作用，则磁场的磁感应强度为(　　)
A． B．
C． D．
9．水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨放置一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图所示，问：
(1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？
(2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？
答案解析
1、【答案】D　【解析】闭合开关S瞬间，由右手定则知螺线管右端为N极，左端为S极，螺线管产生的磁场方向在通电导线a端斜向左下方，由左手定则可知，导线a端所受安培力的方向垂直于纸面向里，D正确．
2、【答案】C　【解析】A图中电流方向与磁场方向平行，不受安培力作用，A错误；B图中安培力的方向是垂直于导线向下的，B错误；C图中安培力的方向是垂直于导线向上的，C正确；D图中电流方向与磁场方向平行，不受安培力作用，D错误．
3、【答案】BC　【解析】匀强磁场中各点的磁感应强度不随F或IL的变化而变化，B正确，D错误．由于导线垂直于磁场，故B＝，即F＝ILB，可见F与IL成正比，A错误，C正确．
4、【答案】C　【解析】由已知条件可知MQPN边的有效长度与MN相同，等效后的电流方向也与MN相同，MQPN边的电阻为MN边电阻的3倍，两者为并联关系．设MN中的电流大小为I，则MQPN边中的电流为.设MN的长为L，由题意知F＝BIL，所以MQPN边所受安培力为F′＝BL＝＝，方向与MN边所受安培力的方向相同，故线框MNPQ受到的安培力的大小为F合＝F＋F′＝F，故选C．
5、【答案】C　【解析】导体棒始终静止，对导体棒受力分析，竖直方向有mg＝FN＋BIL cos θ，水平方向BIL sin θ＝f.当θ从0增加到90°过程中，摩擦力增加；当θ从0增加到180°过程中，摩擦力先增加后减少，A、B错误，C正确．当θ＝90°时，由左手定则可知，其安培力方向为水平向左，摩擦力为水平向右，且大小相等，方向相反，合力为零，D错误．
6、【答案】B　【解析】根据平衡条件，由题意可知F1＝mg＋nBIL，F2＝mg－nB·2IL，解得B＝，故B正确，A、C、D错误．
7、【答案】A　【解析】半圆形导线所受的安培力等效于直径长的直导线所受的安培力，由左手定则可知，铜线所受安培力的方向向前，故选A．
8、【答案】A　【解析】根据并联电路的电流规律可知fe边的电流为I，fe边受到的安培力大小为F＝BIL，解得B＝，故选A．
9、解：从b向a看金属棒受力分析如图所示．
(1)水平方向Ff＝F安sin θ，①
竖直方向FN＋F安cos θ＝mg，②
又F安＝BIL＝BL，③
联立①②③得FN＝mg－，Ff＝.
(2)要使ab棒所受支持力为零，且让磁感应强度最小，可知安培力竖直向上，则有F安′＝mg，Bmin＝，根据左手定则判定磁场方向水平向右．