粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 安培力练习

1.1安培力基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，由相同材料制成的半径为r的圆形硬质线圈 放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直．若通以图示方向的电流，且已知从P端流入的总电流强度为I．则线圈受到的总磁场力的大小为（     ）

A．0 B．BIr C．BIr/2 D．2BIr

2．如图所示,假想在地球赤道上方存在半径略大于地球半径的圆形单匝线圈．在线圈中通以由西向东的电流,则它所受地磁场的安培力方向为

A．向北

B．向南

C．垂直地面向上

D．垂直地面向下

3．在如图所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小分别为Fa、Fb，则这两段导线

A．相互吸引，Fa＞Fb

B．相互排斥，Fa＞Fb

C．相互吸引，Fa＜Fb

D．相互排斥，Fa＜Fb

4．一矩形线圈abcd放在水平面上，线圈中通有如图所示的恒定电流．在ab边的右侧距ab边的距离与bc边的长度相等处，放置水平长直导线MN，MN通有由M到N的电流，在其周围空间产生磁场，已知载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=kI/r，式中常量k>0，I为电流强度，r为距导线的距离．则（     ）

A．ad边不受安培力作用

B．ab边、cd边受到的安培力之比为2：1

C．若水平面光滑，线圈将向右作加速度减小的加速运动

D．若水平面粗糙，线圈受到向左的摩擦力作用

5．如图表示一条放在磁场里的通电直导线，导线与磁场方向垂直，图中已经分别标明电流、磁感应强度和安培力三者方向的关系，其中正确的是（　　）

A． B．

C． D．

6．质量为m的通电细杆置于倾角为的光滑导轨上，有垂直于纸面向外的电流I通过细杆，在如图所示的A、B、C、D四个图中，能使细杆沿导轨向上运动且磁感应强度最小的是（　　）

A． B． C． D．

7．如图所示，长为L，质量为m的两导体棒a、b，a被放置在光滑斜面上，b固定在距a为x距离的同一水平面处，且a、b水平平行，设θ=45°，a、b均通以强度为I的同向平等电流时，a恰能在斜面上保持静止，则b的电流在a处所产生的磁场的磁感应强度B的大小为（ ）

A． B． C． D．

8．如图所示，一根金属棒MN，两端用弹簧悬挂于天花板上，棒中通有方向从M流向N的电流．若在图中的虚线范围内加一磁场，可以使弹簧的弹力增大（弹力的方向不变），关于该磁场的方向，以下判断中正确的是（　　）

A．垂直纸面向里 B．垂直纸面向外 C．平行纸面向上 D．平行纸面向下

9．如图所示，在架子上吊着一根绝缘导线，右侧导线下部某处装有一个铅坠，使导线保持竖直状态，下端连接着一个铝箔刷子，刷子下方放置一张铝箔，调整刷子的高度使之下端刚好与铝箔接触。将左侧导线接到电源的正极上，电源的负极连接铝箔，用可移动的夹子水平地夹住一根强磁铁，右端N极正对右侧导线，接通电源，发现右侧导线在摆动。下列判断正确的是（　　）

A．右侧导线开始时垂直纸面向里摆动

B．右侧导线在摆动过程中一直受到安培力作用

C．右侧导线在整个摆动过程中安培力对其做正功

D．同时改变电流方向及磁铁的磁极方向，右侧导线开始摆动方向与原来相同

10．扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌，为了隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加恒定磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（　　）

A． B． C． D．

11．如图所示装置，天平可以用来测定磁感应强度B的大小和方向，天平的右臂下面挂有一个共N匝的矩形线圈，线圈宽为l。线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面，线圈中通有如图所示方向的电流I时，在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡；当只改变电流的方向时，需要在天平左边再加上质量为m的砝码后，天平才重新达到平衡。那么（　　）

A．B的方向垂直纸面向外，大小为

B．B的方向垂直纸面向里，大小为

C．B的方向垂直纸面向外，大小为

D．B的方向垂直纸面向里，大小为

12．在条形磁铁S极附近，放置一轻质等边三角形线圈abc，磁铁轴线经过三角形ab边中垂线，当线圈中通有顺时针方向电流时，则线圈运动情况是 （     ）

A．ab边转向纸外，同时靠近S极

B．ab边转向纸外，同时远离S极

C．ab边转向纸里，同时靠近S极

D．ab边转向纸里，同时远离S极

13．如图所示，用相同合金丝制作的边长为L的正三角形框架MNP，用绝缘细线竖直悬挂，匀强磁场垂直其所在平面，磁感应强度为B。给框架通入电流，已知电流从M点流入，从N点流出，MN棒中的电流为I。则（　　）

A．每条边所受安培力大小均为BIL

B．框架所受安培力大小为2BIL

C．框架所受安培力大小为

D．框架所受安培力方向竖直向上

14．如图所示，矩形金属框CDEF用两根绝缘细线悬挂于天花板上，其中CD和EF质量均为m，CF和DE重力不计，金属框处于竖直向下的匀强磁场中。现使金属框中通过图中所示的恒定电流。当系统稳定后，则（　　）

A．CD边将垂直纸面向里偏离至某处

B．EF边将垂直纸面向里偏离至某处

C．两根绝缘细线的拉力均大于mg

D．两根绝缘细线的拉力均等于mg

15．为了降低潜艇噪音可用电磁推进器替代螺旋桨。如图为直线通道推进器示意图。推进器前后表面导电，上下表面绝缘，规格为：a×b×c=0.5m×0.4m×0.3m。空间内存在由超导励磁线圈产生的匀强磁场，其磁感应强度B=10.0T，方向竖直向下，若在推进器前后方向通以电流I=1.0×103A，方向如图。则下列判断正确的是（   ）

A．推进器对潜艇提供向左的驱动力，大小为4.0×103N

B．推进器对潜艇提供向右的驱动力，大小为5.0×103N

C．超导励磁线圈中的电流方向为PQNMP方向

D．通过改变流过超导励磁线圈或推进器的电流方向可以实现倒行功能

二、填空题（共4题）

16．______于磁场B的方向放置的长为l的通电导线，当通过的电流为I时，所受安培力为F＝______

17．沿竖直方向安放两条比较靠近并且相互平行的直导线，当两导线通以同向电流时，两导线相互_____，通以反向电流时，两导线相互_____（填“吸引”或“排斥”）。

18．如图所示，有一个10匝的矩形线圈，它的ab边的长度为10cm，处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面向里．线圈通以如图所示方向的电流时，天平平衡，电流大小为0.1A．若将电流反向，需在右盘增加2g砝码方可使天平恢复平衡．则磁场的磁感强度大小为________ T．(g取10m/s2)

19．一个物理研究性学习小组希望利用如图所示的实验装置，探究影响安培力大小与方向的因素。请设计实验方案并写出实验步骤。

三、综合题（共4题）

20．把一根长l = 10cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中，

（1）当导线中通以I1 = 2A的电流时，导线受到的安培力大小为 1.0×10－7N，则该磁场的磁感应强度为多少？

（2）若该导线中通以I2 = 3A的电流，则该处磁感应强度是多大？此时导线所受安培力大小是多少？方向如何？

21．如图所示，两光滑的平行金属轨道与水平面成角，两轨道间距为L，一金属棒垂直两轨道水平放置。金属棒质量为m，电阻为R，轨道上端的电源电动势为E，内阻为r。为使金属棒能静止在轨道上，可加一方向竖直向上的匀强磁场。

(1)则该磁场的磁感应强度B应是多大？

(2)若将磁场方向变为竖直向下，此时导轨由静止下滑的瞬间加速度？

22．如图所示，导体棒通过软导线通入电流，导体棒处于匀强磁场中，导体棒的质量为m，长度为L，电流为I，电流方向由a端流向b端，导体棒处于静止状态时，悬挂导体棒的软导线与竖直方向的夹角为，重力加速度为g．求:导体棒受磁场作用力的最小值和与之对应的磁场磁感应强度．

23．请标出图中所示情形下通电直导线I（不是I0）   所受磁场力F的方向。

参考答案：

1．D

2．C

3．D

4．B

5．C

6．B

7．A

8．B

9．D

10．D

11．C

12．A

13．C

14．D

15．D

16．     垂直     IlB

17．     吸引     排斥

18．0.1

19．

实验方案：对导体棒受力分析，重力、安培力、细线拉力使导体棒摆起一定角度后，受力平衡，根据平衡条件可得

F安= mgtan

可知摆起角度越大，安培力越大。应用控制变量法设计实验步骤

1．研究影响安培力大小的因素：

(1)移动滑动变阻器，改变电流大小，连接电路，闭合开关，观察导体棒摆起的角度的变化；

(2)连接电路，闭合开关，再增加一个蹄形磁铁，摆放在相同的位置，观察导体棒摆起的角度的变化。

2．研究影响安培力方向的因素

(1)连接电路，闭合开关，调换电源正负极，改变电流方向，观察导体棒摆起的方向的变化；

(2)连接电路，闭合开关，调换磁极南北极，改变磁场方向，观察导体棒摆起的方向的变化。

20．（1）5.0×10－7T；（2）5.0×10－7T；1.5×10－7N   安培力垂直导线向上

21．(1)；(2)

22．导体棒受磁场作用力的最小值F=mg，B=；平行于软导线向上．

23．