高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 安培力综合训练题

A级　合格达标

1.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（　　）

A.安培力的方向可以不垂直于直导线

B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向

C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关

D.将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半

解析：由左手定则知，安培力的方向一定垂直于磁场方向，同时也垂直于电流方向，故B正确.

答案：B

2.一根容易形变的弹性导线，两端固定.导线中通有电流，方向如图中箭头所示.当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上，水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是（　　）

解析：根据左手定则可判断出A图中导线所受安培力为零，B图中导线所受安培力垂直纸面向里，C、D图中导线所受安培力向右，由导线受力以后的弯曲方向与受力方向的关系可知，D图正确.

答案：D

3.某地地磁场磁感应强度大小为B＝1.6×10－4 T，与水平方向夹角为53°.一正方形线圈位于水平面内，匝数为N＝10，面积S＝1.5  m2，则穿过线圈的磁通量为（　　）

A.1.44×10－4 Wb　 B.1.92×10－4 Wb

C.1.92×10－3 Wb   D.1.44×10－5 Wb

解析：由磁通量的定义式可得：Φ＝BSsin 53°＝1.6×10－4 T×1.5 m2×0.8＝1.92×10－4 Wb，故选B.

答案：B

4.如图所示，把一根通电的硬直导线ab用绝缘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，导线a端所受安培力的方向是（　　）

A.向上   B.向下

C.垂直纸面向外   D.垂直纸面向里

解析：由安培定则知，导体棒所处的磁场竖直分量向下，由左手定则可知，导体棒a端所受的安培力方向垂直于纸面向里.

答案：D

5.如图所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为（　　）

A.0   B.0.5BIl

C.BIl   D.2BIl

解析：V形导线两部分的受力情况如图所示.其中F＝BIL，V形导线受到的安培力应为这两个力的合力，大小为F合＝2Fcos 60°＝BIl，故C项正确.

答案：C

B级　等级提升

6.在如图所示的电路中，电池均相同，当开关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，可判断这两段导线（　　）

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

解析：当S接a时电路中的电源只用了一节干电池，当S接b时，电路的电源用了两节干电池，故电流变大，所以fa<fb；两条线MM′、NN′中的电流方向相反，两者互相排斥.

答案：D

7.如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，c为直径与b等长的半圆，长度关系为c最长，b最短，将装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，在接通电源后，三导体棒中有等大的电流通过，则三导体棒受到的安培力大小关系是（　　）

A.Fa>Fb>Fc   B.Fa＝Fb＝Fc

C.Fb<Fa<Fc   D.Fa>Fb＝Fc

解析：导线a的等效长度最大，b、c导线的等效长度相同，由F＝BIL可知D正确.

答案：D

8.如图所示，某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.一正方形刚性线圈，边长为L，匝数为n，线圈平面与磁场方向垂直，线圈一半在磁场内.某时刻，线圈中通过大小为I的电流，则此线圈所受安培力的大小为（　　）

A.BIL   B.nBIL

C.nBIL   D.nBIL

解析：导线的等效长度L′＝L，又匝数为n，所以线圈所受的安培力F＝nBIL′＝nBIL.

答案：D

9.如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内.当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态.为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为（　　）

A.tan θ，竖直向上   B.tan θ，竖直向下

C.sin θ，平行悬线向下 D.sin θ，平行悬线向上

解析：要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值.由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形可知，安培力的最小值为Fmin＝mgsin θ，即IlBmin＝mgsin θ，得Bmin＝sin θ，方向应平行于悬线向上，故选项D正确.

答案：D

10.如图所示，在两个倾角均为α的光滑斜面上均水平放置一相同的金属棒，棒中通以相同的电流，一个处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B1；另一个处于垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B2，两金属棒均处于静止状态.则B1、B2大小的关系为（　　）

A.B1∶B2＝1∶cos α   B.B1∶B2＝1∶sin α

C.B1∶B2＝cos α∶1   D.B1∶B2＝sin α∶1

解析：当B竖直向上时，如图甲所示，有B1ILcos α＝mgsin α；当B垂直斜面时，如图乙所示，有B2IL＝mgsin α；故＝，选项A正确.

答案：A

11.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）.现垂直于导轨搁—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.

（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？

解析：从b向a看截面如图所示.

（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棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上，则有F安′＝mg，F安′＝ILBmin，I＝，得Bmin＝，根据左手定则判定磁场方向水平向右.

答案：（1）mg－　　（2）　方向水平向右