物理沪科版 (2019)1.1 安培力课时练习

【精挑】物理沪科版选择性必修第二册第1节安培力-3练习

一．单项选择

1．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

2．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

3．如图，在光滑水平桌面上，有两根弯成直角的相同金属棒，它们的一端均可绕固定转动轴O自由转动，另一端b互相接触，组成一个正方形线框，正方形每边长度均为L。匀强磁场的大小为B，方向垂直桌面向下，当线框中通以图示方向的电流I时，则下列说法正确的是（ 　　）

A．两金属棒在b点的相互作用力大小为F＝BIL

B．两金属棒在b点的相互作用力大小为F＝BIL

C．转轴O对棒Oab的作用力大小为F＝BIL，方向水平向左

D．转轴O对棒Oab的作用力大小为F＝BIL，方向沿aO方向

4．如图所示：水平桌面上有一根条形磁铁，把一根通电长直导线固定在条形磁铁的右上方，若在导线中通以图所示方向的电流，则条形磁铁受到水平桌面给它的摩擦力方向应该是（　　 ）

A．无摩擦力 B．水平向左

C．水平向右 D．无法确定摩擦力方向

5．磁电式电流表是常用的电学实验器材，图甲为其结构示意图。电表内部由线圈．磁铁．极靴．圆柱形软铁．螺旋弹簧等构成。图乙为线圈在磁场中的受力示意图，下列说法正确的是（　　）

A. 极靴与圆柱形软铁之间为匀强磁场

B. 当线圈中电流方向改变时，线圈受到的安培力方向不变

C. 在运输磁电式电流表时，通常把正．负极接线柱用导线连在一起，是利用了电磁阻尼原理

D. 通电线圈通常绕在铝框上，其主要原因是铝的电阻率小，可以减小焦耳热的产生

6．沿正方体的四条棱分别放置长直导线，其截面图如图所示，导线中电流方向垂直纸面向外，．中电流大小为，．中电流大小为，中心处一长为的通电导体棒处于静止状态，电流方向垂直纸面向里电流大小为。已知，为与导线的距离，为比例系数，正方体棱长为，则（　　）

A. 导体棒的重力为

B. 导体棒的重力为

C. 导体棒中的电流加倍，导体棒仍能静止

D. 导线．．．中的电流同时加倍，导体棒仍能静止

7．电杆上一对输电线的电路结构可以用图乙表示，已知输电线中的电流是正弦式交变电流，两输电线相互平行且距离始终不变，则（　　 ）

A．两输电线间的作用力有时是排斥力，有时是吸引力

B．两输电线间的作用力总是吸引力

C．两输电线间的作用力大小不会随时间变化

D．两输电线间的作用力F随时间t变化图像可用图丙表示

8．如图，将一绝缘杆竖直地固定在地面上，用一轻绳拴接一质量为m的铁球，在铁球的右侧水平放一条形磁铁，当小球平衡时轻绳与竖直方向的夹角为α＝30°，此时小球与条形磁铁在同一水平面上，小球所在处的磁感应强度为B0。假设小球所受磁铁的作用力与小球所在处的磁感应强度成正比，缓慢移动条形磁铁的位置，小球始终与条形磁铁在同一水平面上，则下列说法正确的是（ 　　）

A．轻绳的拉力与磁铁对小球的作用力的合力可能大于小球的重力

B．轻绳与竖直方向的夹角可能等于90°

C．磁铁对小球的作用力大小可能等于小球的重力大小

D．当α＝60°时，小球所在处的磁感应强度为2B0

9．如图所示，两根互相绝缘．垂直放置的直导线ab和cd，分别通有方向如图的电流，若通电导线ab固定不动，导线cd能自由运动，则它的运动情况是

A. 顺时针转动，同时靠近导线ab

B. 顺时针转动，同时远离导线ab

C. 逆时针转动，同时靠近导线ab

D. 逆时针转动，同时远离导线ab

10．一通有水平向右电流的直导线，垂直置于如图所示的匀强磁场中。现让直导线绕其端点O垂直纸面向内旋转60°，则直导线所受安培力（　 　）

A．大小．方向均变化

B．大小．方向均不变

C．大小变化．方向不变

D．大小不变．方向变化

11．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，图中分别标明电流．磁感应强度和安培力这三个物理量的方向，关于三者方向的关系，下列选项中正确的是（    ）

A.  B.

C.  D.

13．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C

14．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

15．如图所示是电子天平的原理简略示意图：秤盘上不放重物时弹簧处于压缩状态，弹簧的长度为l，此时外界通入线圈中的电流为0；重物放在秤盘上后，在安培力作用弹簧长度恢复为l，可认为此时外界通入线圈的电流为I，数据处理系统可以根据I的大小的计算出托盘上物体的质量M，线圈的匝数为N，并在液晶屏中显示出来；以下说法正确的是∶（　　 ）

A．电流从C端流入线圈，从D端流出

B．线圈所受的安培力方向向下

C．重物质量为

D．在其他条件都不变的情况下，增加线圈的匝数，可以扩大电子天平的量程

参考答案与试题解析

1．【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。

2．【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。

3．【答案】C

【解析】

AB．由题意可知，每边受到的安培力大小为BIL，由几何关系，结合力的合成法则，则有：左直角边产生的合力为BIL，右直角边的合力也是BIL，设两金属棒在b点的相互作用力为F，根据力矩平衡方程，则有

BIL×L＝F×L

解得

F＝BIL

故AB错误；

CD．据图可知，两根弯成直角的相同金属棒，在安培力．相互接触点b和转动轴O的作用下三力平衡；由于每个金属棒所受的安培力为BIL，据平衡得：转轴O对棒Oab的作用力大小为

F＝BIL

方向水平向左；转轴O对棒Ocb的作用力大小为

F＝BIL

方向水平向右，故C正确，D错误。

故选C。

4．【答案】C

【解析】

以导线为研究对象，由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向右上方，根据牛顿第三定律得知，导线对磁铁的安培力方向斜向左下方，磁铁有向左运动的趋势，受到向右的摩擦力。

故选C。

5．【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．极靴与圆柱形软铁之间的磁场均匀地辐向分布，磁感应强度方向并不是处处相同，所以该磁场并不是匀强磁场，故A错误；

B．当线圈中电流方向改变时，磁场方向不变，所以线圈受到的安培力方向发生改变，故B错误；

C．在运输过程中，由于振动会使指针不停摆动，可能使指针损坏，将接线柱用导线连在一起，相当于把表的线圈电路组成闭合电路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而变形，故C正确；

D．用金属铝做线圈框架，主要原因有：1．铝不导磁，用铝做框架可以减小对磁场的影响，保证仪表的准确性更高；2．铝材料较轻，电阻率较小，能更好地利用电磁阻尼现象，使指针迅速停下来，故D错误。

故选C。

6．【答案】B

【解析】

【详解】AB．导线CD在中心产生的磁场

所以安培力

所以导线CD对导体棒向上的合力

同理，导线AB对导体棒向下的合力

由平衡条件

故A错误，B正确；

CD．根据

所以导体棒电流加倍，向上的力更大，不能静止，故C错；导线A．B．C．D中的电流同时加倍，向上的力更大，不能静止，D错。

故选B。

7．【答案】D

【解析】

AB．两输电线间的电流方向总是相反的，根据结论法，同向相吸，异向相斥，则两输电线间的相互作用力总是排斥力，所以AB错误；

C．根据安培力公式，由于输电线中的电流是正弦式交变电流，其产生的磁场也是正弦变化，电流为0时，磁场为0，安培力也为0，电流最大时，磁场最大，安培力也最大，所以两输电线间的作用力大小会随时间变化，则C错误；

D．由于两输电线间的相互作用力总是排斥力，则F的方向不变，而且大小也是按正弦变化的，所以D正确；

故选D。

8．【答案】C

【解析】

A．小球受重力．拉力．磁场力而处于平衡状态，受力分析如图所示

则轻绳的拉力与磁铁对小球的作用力的合力大小等于小球的重力，A错误；

B．由于竖直方向的合力为零，绳子拉力在竖直方向上的分力与重力平衡，因此轻绳的拉力不可能水平向左，轻绳与竖直方向的夹角不可能等于90°，B错误；

C．由受力分析可知

F＝mgtanα

显然当α＝45°时，磁铁对小球的作用力大小等于小球的重力大小，C正确；

D．由F＝mgtanα，当α＝60°时，小球所受磁铁的作用力为原来的3倍，而磁铁的作用力与小球所在处的磁感应强度成正比，则小球所在处的磁感应强度为3B0，D错误；

故选C。

9．【答案】C

【解析】

【详解】AB导线产生的磁场磁感线为第一个图的黑圆线，红色的为CD导线，由左手定则可判断左侧受力向下，

右侧受力向上，所以CD棒会逆时针旋转．AB导线和CD导线靠近还是远离可以从第二个图判断，AB产生的磁场如图所示，由左手定则可判断CD导线受力指向AB导线，故CD导线会靠近AB导线．

答案为：C

10．【答案】D

【解析】

一段长为L．通有电流I的直导线置于磁感应强度为B的匀强磁场中，导线所受的安培力大小为F=BIL；当导线绕垂直纸面的轴在纸面内转过60°时，导线与磁场依然垂直，故导线所受安培力的大小为F=BIL；根据左手定则可知，安培力方向发生变化。

故选D。

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】根据左手定则可知：

A．该图中电流所受安培力的方向水平向右，选项A错误；

B．该图中电流所受安培力的方向竖直向上，选项B错误；

C．该图中电流所受安培力的方向竖直向上，选项C错误；

D．该图中电流所受安培力的方向竖直向上，选项D正确。

故选D。

13．【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。

14．【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。

15．【答案】D

【解析】

AB．秤盘和线圈向上恢复到未放重物时的位置并静止，说明安培力的方向向上，由左手定则即可判断出电流的方向是逆时针方向((从上向下看))，电流由C流出，由D流入，故AB错误；

CD．两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，线圈匝数为N，左右两侧受力相等，得

所以

在其他条件都不变的情况下，当N增大时变大m也随之增大，所以增加线圈的匝数，可以扩大电子天平的量程。故C错误D正确。

故选D。