2021学年1.1 安培力课时练习

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【优编】物理沪科版选择性必修第二册第1节安培力-3优质练习一．单项选择1．如图所示，三根相互平行的固定长直导线a．b．c两两等距，截面构成等边三角形，均通有电流I。a中电流方向与c中的相同，与b中的相反。已知b中的电流在a导线位置处产生的磁场的磁感应强度大小为B0，则（ 　　）A．b．c中电流在a导线处产生的合磁场磁感应强度为0B．b．c中电流在a导线处产生的合磁场磁感应强度大小为2B0C．a导线受到的安培力大小为B0ILD．a导线受到的安培力大小为B0IL2．如图所示，竖直平面内用两根细线将粗细均匀的金属棒CD水平悬挂在天花板上，金属棒的质量为m．长度为L，重力加速度为g，水平方向的匀强磁场垂直于金属棒CD，磁感应强度大小为B，当金属棒中通以电流I时，细线中的拉力恰好为零，则电流I应满足（　 　）
 A．I=；方向C到D B．I=；方向D到C C．I=；方向 C到 D D．I= ；方向D到C3．如图所示，三根长均为L的平行长直导线的横截面在空间构成等边三角形，三根直导线电流大小均为I。质量均为m，其中A．B导线固定且连线在竖直方向，电流方向垂直纸面向外，导线C的电流方向垂直纸面向里并在倾角为θ＝30°的光滑斜面上处于静止状态。重力加速度为g，则以下判断正确的是（　 　）A．A．B电流在C处产生的合磁场方向水平向右B．A．B电流在C处产生的合磁场方向水平向左C．A．B电流在C处产生的合磁场的磁感应强度大小为D．A．B电流在C处产生的合磁场的磁感应强度大小为4．如图所示，两个完全相同的轻质铝环．能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图所示的方向通入两个铝环中，则两个铝环的运动情况是（　　）A. 彼此靠近，且加速度大小相等 B. 彼此靠近，且加速度大小不相等C. 彼此远离，且加速度大小相等 D. 彼此远离，且加速度大小不相等5．如图，在一个蹄形电磁铁的两个磁极的正中间放置一根长直导线，当导线中通有垂直于纸面向里的电流I时，导线所受安培力的方向为（　　）A. 向上 B. 向下 C. 向左 D. 向右6．在下列四幅图中，关于电场力和安培力的方向正确的是（　　）A.  B. C.  D. 7．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，磁场方向垂直于纸面向里。导线abed位于匀强磁场中，且与磁场方向垂直。线段ab．bc和cd的长度均为L，且∠abc=∠bcd=135°。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。则导线abcd所受的安培力为（　 　）A．大小3ILB，方向沿纸面向上B．大小3ILB，方向沿纸面向下C．大小（+1）ILB，方向沿纸面向上D．大小（+1）ILB，方向沿纸面向下8．在倾角为α=30°的光滑斜面上，放置一根长 L=1.0m，质量 m=0.5kg 的导线（重力加速度取 g=10m/s2）。当导线中通大小为I=2A，方向如图所示的电流后，若要使导线静止，还应该在斜面上施加匀强磁场 B 的大小和方向为（　　）A. B＝1.25T，方向垂直于斜面向下B. B＝2.5T，方向垂直于斜面向上C. B＝ T，方向竖直向下D. B＝5T，方向水平向左9．如图所示，匀强磁场方向水平向右，一根长为L的直导线，折成互相垂直等长的两部分和后放在匀强磁场中，段竖直，段与磁场平行，给导线通以大小为I的电流，导线受到的安培力为F；保持导线固定，将磁场以导线为轴转过，则导线受到的安培力大小为.下列说法正确的是（　　）
 A. 匀强磁场的磁感应强度大小为 B. 匀强磁场的磁感应强度大小为C.  D. 10．如图所示，在边长为L的等边三角形线框ABC由三根相同的导体连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，设导体AC受到的安培力大小为F1，导体ABC受到的安培力大小为F2，则F1：F2为（　 　）
 A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．4：111．如图所示，边长为l，质量为m的等边三角形导线框abc用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通以恒定电流I，图中虚线过ab边．ac边中点，在虚线的下方有一垂直于导线框平面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，此时导线框处于静止状态；保持其他条件不变，只将虚线下方的磁场移至虚线上方，导线框仍处于静止状态。则移动磁场前后细线中的拉力差为（ 　　）A．2BIl B．BIl C．0 D．12．如图所示，电阻忽略不计的两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，一质量为m=1kg的金属棒ab垂直于平行导轨放置并接触良好，磁感应强度B=5T，方向垂直于ab，与导轨平面的夹角a=53°，导轨宽度为L=0.5m，一端与电源连接。连入导轨间的电阻R=4.5Ω，ab与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），拉力F为平行于金属导轨且垂直于金属棒方向，ab处于静止状态。已知E=10V，r=0.5Ω，sin37°=0.6，g=10m/s2，则（　　）A. 通过ab的电流大小为1A B. ab受到的安培力大小3NC. ab受到的最大静摩擦力为7.5N D. F的取值范围为0.5N≤F≤7.5N13．如图所示，在平面直角坐标系的第一象限分布着非匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，沿y轴方向磁场分布是不变的，沿x轴方向磁感应强度与x满足关系B＝kx，其中k是一恒定的正数，正方形线框ADCB边长为a，A处有一极小开口AE，由粗细均匀的同种规格导线制成，整个线框放在磁场中，且AD边与y轴平行，AD边与y轴距离为a，线框AE两点与一电源相连，稳定时流入线框的电流为I，关于线框受到的安培力情况，下列说法正确的是（　　 ）A．整个线框受到的合力方向与BD连线垂直B．整个线框沿y轴方向所受合力为0C．整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴方向D．整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴方向14．如图三根长直导线互相平行，电流大小和方向均相同，它们的截面处于等边三角形ABC的三个顶点处，AB连线与x轴重合，则C处导线受到A．B处导线的磁场力方向为（　 　） A．+x方向 B．-x方向C．+y方向 D．-y方向15．如图，金属棒用两根绝缘细线水平悬挂，处于垂直纸面向里的匀强磁场中。棒中通有从M流向N的电流，静止时两细线对棒的拉力相等。改变下列哪些条件，可以使金属棒静止时细线的拉力变小（　 　）A．仅使电流的方向反向B．仅使磁场的方向反向C．同时将电流和磁场的方向反向D．仅增加棒中电流的大小
参考答案与试题解析1．【答案】C【解析】导线a．b．c两两等距，截面构成等边三角形，均通有电流I，b中的电流在a导线位置处产生的磁场的磁感应强度大小为B0，导线a．c在其他导线位置处产生的磁场的磁感应强度大小也为B0，b．c中电流在a导线处产生的磁场如图所示根据几何关系其夹角为120°，合磁场的磁感应强度与一根导线在该处产生的磁场的磁感应强度大小相等，等于 B0， 则a导线受到的安培力大小为故选C。2．【答案】A【解析】导体受到的安培力等于重力时，此时拉力等于零，故解得由左手定则可知电流方向由C到D。故选A。3．【答案】D【解析】AB．根据安培定则可知，A．B电流在C处产生的磁场大小相等，方向如图，则由几何关系可知，C处产生的合磁场方向竖直向上；选项AB错误；CD．根据左手定则可知，导线C受安培力水平向右，则由平衡知识可知解得选项C错误，D正确。故选D。4．【答案】C【解析】【详解】根据电流间相互作用规律“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”可知，两圆环应相互排斥，即彼此远离运动，再根据牛顿第二定律和牛顿第三定律可知，两圆环的加速度大小相等，故C正确，ABD错误。故选C。5．【答案】B【解析】【详解】根据安培定则，可知蹄形电磁铁的分布情况，如图所示故导线所处位置的磁感应线的切线方向为水平向右，根据左手定则，可以判断导线所受安培力的方向为向下。故选B。6．【答案】B【解析】【分析】【详解】A．负电荷在电场中所受电场力方向和电场方向相反，故A错误；B．由左手定则可得掌心向左（磁场B方向向右），四指垂直纸面向外（电流I方向），大拇指向上（安培力F方向），故B正确；C．电流方向和磁场方向平行，不受安培力，故C错误；D．由左手定则可得掌心在纸面内向里（磁场B方向垂直纸面向外）四指沿导体棒向下（电流I方向），大拇指垂直导体棒向上（安培力F方向），故D错误。故选B。7．【答案】C【解析】 该导线可以用a和d之间的直导线长为来等效代替，由数学知识可知则此时安培力为根据左手定则判断安培力向上。故选C。8．【答案】A【解析】【详解】A．如果方向垂直于斜面向下，根据左手定则，安培力沿斜面向上，受力分析得解得B＝1.25TA正确；B．如果方向垂直于斜面向上，根据左手定则，安培力沿斜面向下，导线不可能平衡。B错误；C．如果方向竖直向下，根据左手定则，安培力水平向左，受力分析得解得B＝TC错误；D．如果方向水平向左，根据左手定则，安培力竖直向上，受力分析得解得B＝2.5TD错误。故选A。9．【答案】D【解析】【分析】【详解】AB．由题意知解得所以选项AB错误；CD．将磁场在水平面内转过，．两段受到的安培力大小均为F，互相垂直，则导线受到的安培力大小，所以选项C错误；D正确；故选D。10．【答案】C【解析】由已知条件可知ABC边的有效长度与AC相同，等效后的电流方向也与AC相同，边ABC的电阻等于边AC的电阻的两倍，两者为并联关系，设AC中的电流大小为2I，则ABC中的电流为I，设AC的长为L，由题意知F1=2BIL所以边ABC所受安培力为F2＝BIL方向与MN边所受安培力的方向相同，故有F1:F2=2:1故C正确，ABD错误；
故选C。11．【答案】B【解析】现将虚线下方的磁场移至虚线上方此时细线中拉力为F2，线框处于匀强磁场中，则各边受到的安培力大小相等为，依据左手定则，可知，安培力夹角均为120°，因此安培力合力为F安，即则有当在虚线的下方有一垂直于导线框向里的匀强磁场，此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为F1；依据左手定则，则各边受到安培力如图所示结合矢量的合成法则，及三角知识，则线框受到安培力的合力，方向竖直向上，大小为根据平衡条件，则有解得故选B。12．【答案】D【解析】【详解】A．通过ab的电流大小为方向为a到b，选项A错误；B．ab受到的安培力为F= BIL=5N选项B错误；C．对ab受力分析如图所示，最大静摩擦力选项C错误；D．当最大静摩擦力方向向右时当最大静摩擦力方向向左时所以选项D正确。故选D。13．【答案】B【解析】CD．从已知可得AD边处的磁场强度B1＝ka，则AD边受到的安培力大小为FAD＝B1IL＝ka2I根据左手定则知，方向沿x轴负方向；BC边处的磁场强度B2＝2ka，则BC边受到的安培力大小为FBC＝B2IL＝2ka2I根据左手定则知，方向沿x轴正方向；则整个线框在x轴方向所受合力为FBC－FAD＝ka2I方向沿x轴正方向，故C．D错误；B．沿y轴方向磁场分布是不变的，则DC和EB边的磁感应强度都相同，设为B，则DC边受到的安培力大小为FDC＝BIL＝BIa根据左手定则知，方向沿y轴正方向；EB边受到的安培力大小为FBE＝BIL＝BIa根据左手定则知，方向沿y轴负方向；因此整个线框沿y轴方向所受合力为FDC－FEB＝0故B正确；A．整个线框受到的合力大小为ka2I，方向沿x轴正方向，与AD．BC边垂直，不与BD垂直，A错误。故选B。14．【答案】D【解析】根据安培定则可知，导线A在C处产生的磁场方向垂直于AC方向向右，导线B在C处产生的磁场方向垂直于BC方向向右，则磁场在C处相互叠加，如图所示根据左手定则，可知安培力方向，沿着-y方向，故D正确，ABC错误；故选D。15．【答案】D【解析】A．电流反向，磁场不变，根据左手定则可知，安培力向下，绳子上的拉力增大，故A错误；B．磁场方向反向，由左手定则可知，安培力向下，绳子上的拉力增大，故B错误；C．同时将电流和磁场的方向反向，根据左手定则可知安培力大小方向不变，细线的拉力不变，故C错误；D．电流方向不变，磁场方向不变，安培力的方向向上，当增大电流时，安培力增大，可使悬线拉力减小，故D正确。故选D。