高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第1章 安培力与洛伦兹力第1节 安培力及其应用课时练习

1.1安培力及其应用同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．一个环形电流的中心有一根通电导线，如图所示。关于通电直导线的受力情况是（　　）

A．受向左的磁场力 B．受向右的磁场力

C．受磁场力使直导线偏离圆环中心 D．不受磁场力

2．有一小段通电导线，长为，通过它的电流为，把它置于匀强磁场中某处，受到的磁场力为，则该处的磁感应强度一定是（　　）

A． B． C． D．以上几种情况都有可能

3．如图所示，各边由不同材料制成的边长为L的正三角形金属框放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。若通以图示方向的电流，且已知从B端流入的总电流强度为I。则金属框受到的总磁场力的大小为（     ）

A．0 B．BIL

C． D．条件不足，无法计算

4．在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的等边三角形线框abc，磁场方向垂直于线框平面，ac两点间接一直流电源，电流方向如图所示，则（　　）

A．导线ab受到的安培力大于导线ac所受的安培力

B．导线abc受到的安培力大于导线ac受到的安培力

C．线框受到的安培力的合力为零

D．线框受到的安培力的合力方向垂直于ac向下

5．某兴趣小组制做了一个可以测量电流的仪器，其主要原理如图所示。有一金属棒PQ放在两金属导轨上，导轨间距L=0.5m，处在同一水平面上。轨道置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=2T。棒两侧的中点分别固定劲度系数k=100N/m的相同弹簧。闭合开关S前，两弹簧为原长，P端的指针对准刻度尺的“0”处；闭合开关S后，金属棒PQ向右移动，静止时指针对准刻度尺1.5m处。下列判断正确的是

A．电源N端为正极

B．闭合开关S后，电路中电流为1.5A

C．闭合开关S后，电路中电流为3A

D．闭合开关S后，将滑动变阻器滑片向右移动，金属棒PQ将继续向右移动

6．如图所示，厚度均匀的木板放在水平地面上，木板上放置有两个相同的条形磁铁，磁铁的N极正对，在两磁铁竖直对称轴上的C点处固定垂直于纸面的长直导线，并通以垂直于纸面向里的恒定电流，木板和磁铁始终静止：下列说法正确的是（　　）

A．导线受到的安培力竖直向上，木板对地面的压力大小大于磁铁和木板的重力之和的大小

B．导线受到的安培力竖直向下，木板对地面的压力大小小于磁铁和木板的重力之和的大小

C．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力水平向右

D．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力水平向左

7．如图所示，在与水平方向成30°角的光滑金属导轨间连一电源（极性未标明），在间距为l的平行导轨上，放一质量为m的金属棒ab，棒中电流为I，磁场方向垂直于导轨平面向上，这时棒恰好静止。重力加速度为g。下列判断正确的是（　　）

A．电流从a到b，磁感应强度大小为

B．电流从b到a，磁感应强度大小为

C．电流从a到b，磁感应强度大小为

D．电流从b到a，磁感应强度大小为

8．如图所示，原来静止的弓形线圈通有逆时针方向的电流I，在其直径中点右侧放置一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线，并通以电流I，方向垂直纸面向里，此时环形线圈的运动情况是（　　）

A．从左至右观察，以AB为轴逆时针旋转，并且B点靠近直线电流

B．从左至右观察，以AB为轴逆时针旋转，并且B点远离直线电流

C．从左至右观察，以AB为轴顺时针旋转，并且B点靠近直线电流

D．从左至右观察，以AB为轴顺时针旋转，并且B点远离直线电流

9．小波同学在网上购买了两块长方体的钕铁硼强磁铁（能导电），他将两个强磁体吸在一个5号电池正负两极，并且将这个组合体放在了水平桌面上，磁铁的左右两侧分别为N极和S极，如图甲所示，图乙是俯视图。现将一长条形锡箔纸架在两强磁体上方，该锡箔纸将（　　）

A．向y轴正方向运动 B．向y轴负方向运动

C．在纸面内沿顺时针方向转动 D．在纸面内沿逆时针方向转动

10．如图甲所示，在竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、长为L的金属棒MN两端由两根等长的绝缘轻质细线水平悬挂起来，细线长度也为L。当棒中通以恒定电流I后，金属棒向右摆起后两悬线与竖直方向夹角的最大值=60°，截面图如图乙所示，已知重力加速度为g，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（　　）

A．电流由N流向M

B．磁感应强度

C．金属棒在最高位置时，两细线的拉力之和等于mg

D．金属棒从最低位置运动到最高位置的过程中，重力对其做的功为

11．如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架，ab、cd边均与ad边成60°角，ab＝bc＝cd＝L，长度为L的电阻丝电阻为r，框架与一电动势为E，内阻为r的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为(　　)．

A．0 B．

C． D．

12．电磁船是利用安培力作为动力的一种环保新型船，简化原理如图所示，AB和CD是与电源相连的导体板，固定在船上的超导线圈在船体内部产生垂直纸面向里的匀强磁场，船体沉浸在海水中。下列说法正确的是

A．要使船前进，海水中的电流方向从CD板流向AB板

B．使船前进的力是磁场对海水的安培力

C．船所获得的推力大小与船体上电源的电动势的大小无关

D．船所获得的推力大小与超导线圈产生的磁场强弱有关

13．截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线，若中心直导线通入电流，四根平行直导线均通入电流，，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是（　　）

A． B．

C． D．

14．在某频道播出的节目中，海军电力工程专家马伟明院士表示，正在研制设计中的国产003型航母采用电磁弹射已成定局。电磁弹射就是采用电磁场的能量来推动被弹射的物体向外运动，电磁炮也是利用电磁弹射工作的。电磁炮的原理如图所示，若电容器的电容C=5×10-2F，电磁炮释放前两端电压为2kV，利用这种装置可以把质量m=20g的弹体（包括金属杆的质量）在极短的时间内加速到300m/s发射出去。若这种装置的轨道宽L=2m、轨道内充满磁感应强度B=2.5T的匀强磁场，不计轨道摩擦且金属杆与轨道始终接触良好。 则在这个过程中下列说法正确的是（　　）

A．电容器两端的电压将变为40V

B．电容器两端的电压将变为2.5kV

C．通过电磁炮的电荷量为1.2C

D．通过电磁炮的电荷量为100C

15．下列物理量中属于标量的是(            )

A．磁通量 B．安培力 C．电场强度 D．磁感应强度

二、填空题（共4题）

16．如图6所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5T，方向垂直纸面向外，在纸面内放置长L＝0.5m的直导线ab，当通以I＝2A的电流(b→a)时，导线受到的安培力大小为__________，方向为________．

17．通电导线在磁场中受到的作用叫安培力，安培力的方向可以用________判断（选填 “左手定则”或“右手螺旋定则”）．电动机就是利用通电线圈在磁场中受到安培力作用而转动这一原理设计的．电动机工作时将________转化为________（选填“电能”或“机械能”）

18．在匀强磁场中，有一段长为0.02m的直导线和磁场方向垂直。导线通过5A的电流时，受磁场力的作用是0.05N，则磁场的磁感应强度B为_______T。若撤去该直导线，则磁场的磁感应强度B为_______T。

19．某同学为了测量一轻弹簧的劲度系数，进行了如下实验设计：如图所示，将两平行金属导轨水平固定在竖直向下的匀强磁场中，金属杆与导轨接触良好，水平放置的轻弹簧一端固定于O点，另一端与金属杆连接并保持绝缘．在金属杆滑动的过程中，弹簧与金属杆、金属杆与导轨均保持垂直，弹簧的形变始终在弹性限度内，通过减小金属杆与导轨之间的摩擦和在弹簧形变较大时读数等方法，使摩擦对实验结果的影响可忽略不计请你按要求回答问题．

（1）帮助该同学完成实验设计．请你用低压直流电源（）、滑动变阻器（）、电流表（A）、开关（）设计一电路图，画在图中虚线框内，并正确连在导轨的C、D两端，要求闭合开关后弹簧将伸长_____．

（2）若电源电动势为3V，内阻较小：滑动变阻器最大阻值为10Ω：电流表内阻较小．当闭合开关后，发现电路中无电流，请在保持电路完整的条件下，用多用电表来找到故障，则最好选择的挡位是______

A．直流电压”10V”挡B．直流电流“0．5A”挡

C．欧姆“×1”挡D．欧姆”×10”挡

（3）排除故障并正确连接电路后．闭合开关，通过一绝缘挡板使金属杆缓慢移动，当移开挡板且金属杆静止时，测出通过金属杆的电流为I1，记下金属杆的位置．断开开关，测出弹簧对应的长度为x1：改变滑动变阻器的阻值，再次让金属杆静止时，测出通过金属杆的电流为I2，弹簧对应的长度为x2，若已知导轨间的距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，则弹簧的劲度系数k＝_________．

三、综合题（共4题）

20．如图所示，金属梯形框架导轨放置在竖直平面内，顶角为θ，底边ab长为l，垂直于梯形平面有一个磁感应强度大小为B的匀强磁场。在导轨上端再放置一根水平金属棒cd，其质量为m，导轨上接有电源，使abcd构成回路，回路电流恒为I，cd棒恰好静止。已知金属棒和导轨之间接触良好，不计摩擦阻力，重力加速度为g，求

(1)cd棒所受的安培力；

(2)cd棒与ab边之间高度差h。

21．如图所示，跟水平面成θ=37°角且连接电源的光滑金属框架宽L=20cm，一根重为G的金属棒ab水平放在金属框架，磁感应强度B=0.6T，方向竖直向上，金属棒ab的电阻Rab=1Ω，电源电动势为25V，内阻r=1Ω，当滑动变阻器的电阻为3Ω时，金属棒刚好处于静止状态。

（1）求通过金属棒的电流大小；

（2）求金属棒的重力大小？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

22．两根轻质丝线悬挂一根水平金属棒ab，金属棒处于垂直纸面的匀强磁场中。当金属棒中通有方向由a到b的电流时，每根丝线受到的拉力大小为0.01 N。当电流大小不变，方向由b到a时，每根丝线受到的拉力大小为0.005N，问

(1)匀强磁场的磁感应强度的方向；

(2)导线受到的安培力大小；

(3)又经测量，导线长度为20cm，电流大小为2A，求磁感应强度的大小？

23．图中已经标出了磁场B的方向、通电直导中电流I的方向，在图中画出通电直导线所受安培力的方向．

参考答案：

1．D

2．C

3．B

4．D

5．C

6．C

7．C

8．A

9．C

10．C

11．C

12．D

13．C

14．C

15．A

16．     0.5N     垂直导线和磁场方向向右

17．     左手定则；     电能；     机械能；

18．     0.5     0.5

19．     （1）电路设计如图；

     （2）A     （3）或

20．(1)，方向竖直向上；(2)

21．（1）5A；（2）0.8N

22．（1）垂直直面向外；（2）；（3）

23．