物理选择性必修 第二册1.1 安培力当堂检测题

【名师】物理沪科版选择性必修第二册第1节安培力-2作业练习

一．单项选择

1．如图所示。质量m=20g的导体棒ab垂直放在宽度l=0.5m的平行金属导轨上，导轨下端与一电源和电阻连接，导轨平面与水平面间的夹角为37°，磁感应强度大小B=1 T的匀强磁场（图中未画出）方向垂直导轨平面向上，导体棒中通有0.4A的电流时恰好能保持静止，取重力加速度大小g=10m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，导体棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则导体棒与导轨间的动摩擦因数为是（　 　）

A．0.05 B．0.25 C．0.5 D．0.8

2．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

3．金属滑杆ab连着一弹簧，水平放置在两根互相平行的光滑金属导轨cd．ef上，如图所示．cd．ef间有匀强磁场，磁场方向如图所示。合上开关S，滑杆ab平衡时，弹簧伸长2cm，测得电路中电流为2A，已知弹簧的劲度系数为20N/m，ab的长L=0.1m．则匀强磁场的磁感应强度的大小为（ 　　）

A．2.0 T B．1.6T C．1.0 T D．0.8 T

4．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B=0.1T，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度L=0.2m，导线中电流I=2A，该导线所受安培力F的大小和方向为（ 　　）

A．0.02N，向下 B．，向上

C．0.04N，向上 D．，向下

5．长度为L．通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，导线所受安培力的大小是（　 　）

A．BIL·sin B．BIL·cos C．0 D．BIL

6．如图所示，是物理兴趣小组自制的电流表原理图。质量为m的均匀细金属杆与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧劲度系数为k，在边长．的矩形区域内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻度，的长度大于。当中没有电流通过且处于静止时，与边重合，且指针指在标尺的零刻度。当中有电流时，指针示数可表示电流大小。始终在纸面内且保持水平，重力加速度为g，则（　 　）

A．金属杆中电流方向不影响电流表正常工作

B．当该电流表的示数为零时，弹簧的伸长量为零

C．该电流表的刻度在有效范围内是不均匀的

D．该电流表的最大量程是

7．条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的左上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用FN表示磁铁对桌面的压力，用Ff表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前相比（ ）

A. FN增大，Ff变为向左

B. FN减小，Ff仍等于0

C. FN增大，Ff仍等于0

D. FN减小，Ff变为向右

8．如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨，左端通过开关S与内阻不计．电动势为E的电源相连，右端与半径为L＝20cm的光滑圆弧导轨相接。导轨宽度为20cm，电阻不计。导轨所在空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T。 一根导体棒ab垂直导轨放置，质量m＝60g．电阻 R＝1Ω，用两根长也为20cm的绝缘细线悬挂，导体棒恰好与导轨接触。当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态。导体棒ab速度最大时，细线与竖直方向的夹角 θ＝53°（sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10m/s2），不考虑杆切割磁感线产生的反电动势”则（　 　）

A．磁场方向一定竖直向上

B．电源的电动势 E＝10V

C．导体棒在摆动过程中所受安培力F＝8N

D．导体棒摆动过程中的最大动能为 0.08J

9．如图所示，有一边长为的刚性正三角形导线框在竖直平面内，且．水平，导线框的重力忽略不计。各边导线材料及粗细完全相同，处在方向垂直导线框所在平面向里的匀强磁场中，通过绝缘细线在点悬挂一个质量为的物体，将两顶点．分别接在恒流源的正负极上，重物恰好对地面没有压力。某时刻由于故障导致线框的水平边失去电流，其他条件不变，则稳定后物块对地面的压力是（　　 ）

A． B．0 C． D．

10．如图所示，金属棒两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向下的匀强磁场中，棒中通以由N向M的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为，则（ 　　）

A．其他条件不变，仅使两悬线等长变短，变大

B．其他条件不变，仅使磁感应强度变大，变小

C．其他条件不变，仅使金属棒质量变小，变小

D．其他条件不变，仅使棒中的电流变大，变大

11．电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理如图所示，图中直流电源电动势为，内阻为；两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为，电阻不计；导轨间存在磁感应强度大小为．方向与导轨平面垂直的匀强磁场（图中未画出）。炮弹可视为一质量为．电阻为的金属棒（图中未画出），重直放在两导轨间处于静止状态。并与导轨接触良好。闭合开关，开始向右加速运动，获得最大速度后，离开导轨。下列说法正确的是（　　 ）

A．在导轨上速度最大时，通过中的电流最大

B．在导轨上速度最大时，棒所受安培力最大

C．获得的最大加速度

D．获得的最大速度为

12．如图，导线框与电源．滑动变阻器．电流表．开关组成闭合回路，将导线框用弹簧测力计悬挂起来，导线框下端置于一磁铁两极之间，与磁场方向垂直放置。接通电路，调节滑动变阻器， 观察并记录电流表读数I和弹簧测力计读数F。则根据实验数据描绘出的图像不可能是（　　 ）

A． B．

C． D．

13．如图，长为3L的直导线折成边长分别为ac＝L．cd＝2L直角导线，置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以大小为I．方向如图的电流时，该通电导线受到的安培力大小为（　　）

A. 3BIL B. BIL C. BIL D. BIL

14．将通有电流为I的直导线放入磁感应强度为B的匀强磁场中，下列图中所标出的通电直导线所受安培力F的方向正确的是（ 　　）

A． B．

C． D．
 

15．如图所示，光滑斜面倾角为37°，斜面上有一根长为0.5m．质量为0.1kg的通电直导线，电流大小I=1A．方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在方向竖直向上的匀强磁场中，设t=0时，B=2.0T，磁感应强度每秒钟变化为-0.5T，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则（　 　）

A．初始时刻导体棒对斜面无压力

B．t=4s时，绳子拉力最大

C．t=7s时，绳子拉力为零

D．经过一定时间导体棒将沿斜面做一段匀加速直线运动

参考答案与试题解析

1．【答案】C

【解析】【来源】2021届湖南省永州市省重点中学高三（下）5月联考物理试题

对导体棒受力分析可知，受重力．支持力．摩擦力和安培力，处于静止状态，根据平衡条件可得

其中

联立代入数据解得

μ=0.5

故选C。

2．【答案】C

【解析】【来源】湖北省2021届高考物理临考练习二

A．根据左手定则可知，电流由M流向N，A错误；

B．由于安培力水平向右，根据动能定理

解得

B错误；

C．在最该点，对导体棒进行受力分析可得在沿着半径方向上

C正确；

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

D错误。

故选C。

3．【答案】A

【解析】【来源】安徽省滁州市2020-2021学年高二（下）期中联考物理试题

由安培力公式求出安培力，由平衡条件列方程可以求出磁感应强度大小．ab受到的安培力为

F=BIL

根据胡克定律

由平衡条件得

代入数据解得

BCD错误，A正确。

故选A。

4．【答案】C

【解析】【来源】广东省珠海市艺术高级中学2020-2021学年高二（下）期中物理试题

导线所受安培力大小为

根据左手定则判断可知，安培力的方向为向上。

故选C。

5．【答案】D

【解析】【来源】广东省普宁市普师高级中学2020-2021学年高二（下）学业水平考试合格性考试物理试题

导线和磁场方向垂直，故导线所受安培力大小为

F=BIL

故选D。

6．【答案】D

【解析】【来源】山东省邹城市2020-2021学年高二（下）期中教学质量检测物理试题

A．电流表正常工作时金属杆所受安培力应向下，即电流方向应，故电流方向改变，所受安培力方向改变，会影响电流表正常工作，A错误；

B．当该电流表的示数为零时，满足

可得弹簧的伸长量为

B错误；

CD．设电流表满偏时通过MN的电流为Im，此时金属杆达到cd位置，由平衡条件可得

联立可解得最大量程为

同理可知，在未达到最大量程时满足

I与x成正比，故该电流表的刻度在有效范围内是均匀的，C错误，D正确。

故选D。

7．【答案】A

【解析】

【详解】对导线分析，由左手定则知，通电导线受力指向左上方．由牛顿第三定律知磁铁受到的安培力指向右下方，故导线通电后，桌面对磁铁的支持力增大，摩擦力变为向左。

故选A。

8．【答案】D

【解析】

A.由题意知，当开关S闭合时，导体棒向右摆动，说明其所受安培力水平向右，由左手定则可知，磁场方向竖直向下，故A错误；

BC.当导体棒速度最大时，沿圆弧的切线方向合力为零，根据平衡条件可得

根据安培力公式和闭合电路欧姆定律综合可得

联立以上两式解得

F＝0.8N，E＝8V

故BC错误；

D.设导体棒摆动过程中的最大动能为Ekm，根据动能定理得

FLsin53°－mgL（1－cos53°）＝Ekm－0

解得

Ekm＝0.08J

故D正确。

故选D。

9．【答案】B

【解析】【来源】湖北省2021届高考物理临考练习五

设通过ab的电流为，通过ac，cd的流为，根据安培力公式 可得

ab边的安培力为

，方向竖直向上

ac，cd的有效长度也是L，则其安培力为

，方向竖直向上

线框所受安培力的合力为

重物恰好对地面没有压力，由平衡条件可得

某时刻由于故障导致线框的水平边失去电流，通过ac，cd的流为，ac，cd的有效长度也是L，则其安培力为

由于线框接在恒流源的正负极上，则有

则此时

所以稳定后物块对地面的压力还是为0，则B正确；ACD错误；

故选B。

10．【答案】D

【解析】【来源】山东省临沂市部分县区2020-2021学年高二（下）期中物理试题

导体棒受力如下图所示

可得

A．两悬线等长变短，不是导线变短，则不变，故A错误；

B．磁感应强度变大，则变大，故B错误；

C．金属棒质量变小，则变大，故C错误；

D．棒中的电流变大，则变大，故D正确。

故选D。

11．【答案】D

【解析】【来源】湖北省新高考联考协作体2020-2021学年高二（下）期末物理试题

AB．在轨道上速度最大时，加速度为零，安培力也为零，故通过的电流也为零，AB错误；

C．最大加速度在初始时刻取得，故

C错误；

D．当切割磁感线产生的动生电动势在回路当中与电源电动势等大反向时，即

时，回路中产生的电流为零，安培力为零，加速度为零，速度取最大值，为

D正确。

故选D。

12．【答案】A

【解析】【来源】2021届上海市徐汇区高三（下）二模物理试题

B．当安培力方向向下时，磁场为匀强磁场时有

所以B正确，不符合题意；

C．当安培力方向向上时，磁场为匀强磁场时有

所以C正确，不符合题意；

D．当安培力方向向上时，磁场为非匀强磁场时有

所以D正确，不符合题意；

A．在未接通电路前，弹簧测力计的读数F0=G，不应为零，故A错误，符合题意。

故选A。

13．【答案】B

【解析】

【分析】根据几何关系计算出有效长度，由安培力公式F=BIL进行计算安培力大小即可．

【详解】导线在磁场内有效长度为：L′＝，故该通电导线受到安培力大小为F＝BIL′＝BIL，故B正确，ACD错误．故选B．

【点睛】本题主要是考查安培力的计算，解答本题要掌握安培力的计算公式，知道公式中各量表示的物理意义．

14．【答案】B

【解析】【来源】河北省石家庄市藁城冀明中学2020-2021学年高二（上）11月物理试题

用左手定则判断安培力时：磁感线垂直穿过手心，四个手指指向电流方向，大拇指为安培力方向。

A．图中安培力方向应垂直导体棒竖直向下，故A错误；

B．图中所标安培力方向正确，故B正确；

C．图中电流方向与磁场平行，导体棒不受安培力，故C错误；

D．图中图中安培力应垂直纸面向外，故D错误。

故选B。

15．【答案】C

【解析】【来源】2021届广东省茂名市高三（下）第二次模拟物理试题

A．斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示

由平衡条件，有

，

解得：导线所受安培力的为

又根据

此时导线所处磁场的磁感应强度为

初始时磁感强度

导体棒对斜面有压力。故A错误；

B．安培力F有沿斜面向下拉导体棒增大绳子拉力的效果，B随时间减小则F也随时间减小，那么绳子拉力也减小，当B反向后安培力F也反向，反向后有沿斜面向上拉物体的效果，随反向后的B增大绳子拉力继续减小，所以绳子拉力最大就是在初始时刻，故B错误；

C．t=7s时，B=2.0T？7？0.5T=？1.5T，即竖直向下，大小为1.5T，此时安培力水平向左，大小

此时沿斜面向上的分量

重力下滑分量

因此绳子拉力为零。故C正确；

D．本题中安培力随磁感强度变化不断变化，因此当合外力不为零后并不恒定，合外力是变化的，不可能做匀加速直线运动。故D错误。

故选C。