第1章　安培力与洛伦兹力 第1节　安培力及其应用 试卷

第1章安培力与洛伦兹力

第1节　安培力及其应用

课后篇巩固提升

必备知识基础练

1.把一小段通电直导线放入磁场中,导线受到安培力的作用,关于安培力的方向,下列说法正确的是              (　　)

A.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同

B.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直

C.安培力的方向一定跟电流方向垂直,但不一定跟磁感应强度的方向垂直

D.安培力的方向既跟磁感应强度的方向垂直,又跟电流方向垂直

解析安培力的方向既垂直于磁场方向,又垂直于电流的方向,即垂直于磁场与电流所决定的平面,但电流方向与磁场方向不一定垂直。

答案D

2.如图所示,电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成。当电源接通后,磁场对流过炮弹的电流产生力的作用,使炮弹获得极大的发射速度。下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是(　　)

解析由左手定则可知,A中磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向后,B中磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前,C中磁感应强度方向使炮弹受到的安培力为零,D中磁感应强度方向使炮弹受到的安培力为零,只有B符合实际。

答案B

3.如图所示,MN中电流为I,导轨垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AK与CD相距为d,则MN所受安培力大小为(　　)

A.F=BId B.F=BIdsin θ

C.F= D.F=BIdcos θ

解析题中磁场和电流垂直,θ角仅是导轨与金属杆MN间的夹角,不是电流与磁场的夹角。

答案C

4.一根容易发生形变的弹性导线两端固定,导线中通有电流,方向竖直向上。当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右和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(　　)

解析用左手定则可判断出,A中导线所受安培力为零,B中导线所受安培力垂直于纸面向里,C、D中导线所受安培力向右,导线受力以后的弯曲方向应与受力方向一致,故D正确,A、B、C错误。

答案D

5.(2020湖北孝感高二期中)如图所示,A为一水平旋转的橡胶圆盘,带有大量均匀分布的正电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向已在图中标出。当圆盘绕中心轴OO'按图示方向高速转动时,通电直导线所受安培力的方向是(　　)

A.竖直向上 B.竖直向下

C.水平向外 D.水平向里

解析带正电圆盘如题图转动时,从上向下看,形成顺时针方向的电流,根据右手螺旋定则可知,在圆盘正上方形成的磁场方向竖直向下,根据左手定则,通电直导线所受安培力的方向水平向外,故选C。

答案C

6.如图所示,D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线,电流方向垂直于纸面向里。在开关S闭合后,导线D所受安培力的方向是(　　)

A.向上 B.向下

C.向左 D.向右

解析由右手螺旋定则,软铁芯在导线处的磁场方向向左,由左手定则,导线D受到的安培力方向向上,选项A正确。

答案A

7.(多选)一根长为0.2 m、电流为2 A的通电直导线,放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,受到安培力的大小可能是(　　)

A.0.4 N B.0.2 N

C.0.1 N D.0 N

解析据安培力的定义,当磁感应强度与通电直导线方向垂直时,安培力有最大值,为F=BIl=0.5×2×0.2 N=0.2 N。当磁感应强度与通电直导线方向平行时,安培力有最小值,为0 N。随着二者方向夹角的变化,安培力大小可能在0.2 N与0 N之间取值。

答案BCD

关键能力提升练

8.(多选)如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)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。关于导线abcd所受磁场作用力的合力,下列说法正确的是(　　)

A.方向沿纸面垂直bc向上,大小为(+1)IlB

B.方向沿纸面垂直bc向下,大小为(+1)IlB

C.若在纸面内将abcd逆时针旋转30°,力的大小不变

D.若在纸面内将abcd逆时针旋转60°,力的大小减半

解析整段导线的有效长度为(+1)l,由安培力公式F=BIl可知,导线abcd所受磁场作用力的合力大小为(+1)BIl,方向垂直bc向上。在纸面内将abcd旋转任何角度,安培力的大小均不变,故A、C正确,B、D错误。

答案AC

9.在xOy水平面中有一通电直导线与y轴平行,导线中电流方向如图所示,该区域有匀强磁场,通电导线所受磁场力的方向与Oz轴正方向相同,该磁场的磁感应强度的方向(　　)

A.一定沿x轴负方向 B.一定沿y轴负方向

C.可能沿z轴正方向 D.可能沿x轴负方向

解析由左手定则知,磁感应强度一定有沿x轴负方向的分量,或者磁感应强度沿x轴负方向,选D。

答案D

10.如图所示,三根通电长直导线P、Q、R互相平行且通过正三角形的三个顶点,三条导线中通入的电流大小相等,方向垂直纸面向里;通电直导线产生磁场的磁感应强度B=,I为通电导线的电流大小,r为距通电导线的垂直距离,k为常量;则通电导线R受到的安培力的方向是(　　)

A.垂直R,指向y轴负方向

B.垂直R,指向y轴正方向

C.垂直R,指向x轴正方向

D.垂直R,指向x轴负方向

解析由磁场的叠加可知,R处的磁场水平向右,由安培定则知,安培力垂直于R指向y轴负方向。

答案A

11.(2019全国Ⅰ卷)如图,等边三角形线框LMN由三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LMN受到的安培力的大小为(　　)

A.2F B.1.5F

C.0.5F D.0

解析导体棒MN受到的安培力为F=BIL。根据串、并联电路的特点可知,导体棒ML与LN的电阻之和是导体棒MN电阻的2倍,导体棒MN的电流是导体棒ML与LN电流的2倍,导体棒处在同一磁场中,导体棒ML与LN的有效长度与导体棒MN相同,导体棒ML与LN受到安培力的合力为0.5F。根据左手定则,导体棒ML与LN受到安培力的合力方向与导体棒MN受到的安培力方向相同,线框LMN受到安培力的合力为1.5F,故选B。

答案B

12.如图所示,位于纸面内的细直导线,长L=5 m,通有I=3 A的恒定电流,平行于纸面水平向右的匀强磁场,磁感应强度B=2 T。当导线与B成60°夹角时,发现其受到的磁场力为零,则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B'的可能值为(　　)

A. T B. T

C.2 T D. T

解析通电导线所受磁场力为零,则电流方向与磁场方向平行,说明该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B'与B的合磁场的磁感应强度方向沿导线方向,由平行四边形定则可知,当B'与合磁场(通电导线)垂直时,B'最小,最小值为Bsin 60°= T,则B'≥ T,所以B'的可能值为2 T,故C正确,A、B、D错误。

答案C

13.(多选)如图所示,纸面内的金属圆环中通有电流I,圆环圆心为O、半径为R,P、Q为圆环上两点,且OP垂直于OQ,磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于纸面向里,则(　　)

A.整个圆环受到的安培力大小为2πBIR

B.整个圆环受到的安培力大小为0

C.圆弧PQ受到的安培力大小为BIR

D.圆弧PQ受到的安培力大小为BIR

解析根据左手定则可知,整个圆环关于圆心对称的两部分受到的安培力等大反向,受到的合力为0,选项A错,B对;圆弧PQ受到的安培力大小等于直线段PQ受到的安培力大小,为BIR,选项C错,D对。

答案BD

14.在磁场中的同一位置,先后引入长度相等的直导线a和b,a、b导线的方向均与磁场方向垂直,但两导线中的电流不同,因此所受到的力也不相同。下面的四幅图像表示的是导线所受到的力F与通过导线的电流I的关系。a、b各自有一组F、I的数据,在图像中各描出一个点。其中正确的是(　　)

解析两条相同的导线通入不同的电流先后放在磁场中的同一点,并且电流方向都与磁场方向垂直,由于磁场方向是不变的,故导线所在处的磁感应强度B是确定的。根据磁感应强度的定义式B=可知,当l确定时,F∝I,则F-I图像应是一条过原点的直线,故C对。

答案C