鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第1节 安培力及其应用课后作业题

1.1安培力及其应用基础巩固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．如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的装置图。实验时，先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。对该实验，下列说法正确的是（　　）

A．当导线中的电流反向时，导线受到的安培力方向不变

B．保持电流不变，接通“1、4”时导线受到的安培力是接通“2、3”时的3倍

C．保持电流不变，接通“1、4”时导线受到的安培力是接通“2、3”时的2倍

D．接通“1、4”，当电流增加为原来的2倍时，通电导线受到的安培力减半

2．在下列匀强磁场中，通电导线受到安培力的方向正确的是（　　）

A． B． C． D．

3．如图所示，一根通电直导线水平放置在匀强磁场中，电流方向向右，直导线所受安培力方向平行纸面且垂直导线向上的是（　　）

A． B．

C． D．

4．倾角为θ的光滑固定斜面体处于竖直向下的匀强磁场中，在斜面上有一根长为L、质量为m的导线，导线与磁场垂直，导线中电流为I，方向如图所示，导线恰能保持静止，重力加速度为g。则磁感应强度B的大小为（　　）

A． B． C． D．

5．关于磁场的说法正确的是（　　）

A．静止通电导线在磁场中受安培力做功而运动，是磁场能转化为机械能

B．因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显

C．垂直磁场放置的通电导线受力的方向就是磁感应强度的方向

D．把与匀强磁场垂直的某线圈的匝数减半，则通过该线圈的磁通量也减半

6．如图所示,假想在地球赤道上方存在半径略大于地球半径的圆形单匝线圈．在线圈中通以由西向东的电流,则它所受地磁场的安培力方向为

A．向北

B．向南

C．垂直地面向上

D．垂直地面向下

7．图中B表示磁感强度，I表示通电长直导线中的电流，F表示磁场对导线的作用力．它们三者的方向间的关系，正确的是         

A． B． C． D．

8．把圆形导线圈用细线挂在通电直导线附近，使两者在同一竖直平面内，其中直导线固定，线圈可以自由活动，如图所示，当原线圈中通入图示方向的电流时，线圈将

A．发生转动，同时靠近直导线

B．发生转动，同时离开直导线

C．远离直导线

D．靠近直导线

9．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

10．一条劲度系数较小的金属弹簧处于自由状态，当弹簧通以电流时，弹簧将（　　）

A．保持原长 B．收缩

C．伸长 D．不能确定

11．如图，固定在匀强磁场中的线框abc是由一根粗细均匀的导线弯折成的闭合等腰直角三角形，∠c=90°，线框所在平面与磁场方向垂直现将直流电源接在线框的a、b两点间，此时ac受到的安培力大小为F，则（　　）

A．导线bc与ac受到的安培力相同

B．导线acb受到的安培力大小为F

C．导线ab与acb受到的安培力大小相等

D．整个线框受到的安培力大于2F

12．如图，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。当在导线中通以电流I时，该V形通电导线受到的安培力大小为（　　）

A．2BIl B．BIl C．BIl D．0.5BIl

13．如图三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向于L2中的相同，与L3中相反。下列说法正确的是（　　）

A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直

B．L3所在处磁场的方向水平向左

C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1：1：

D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为：：1

14．如图所示，一根固定的通有电流I1的长直导线跟一个可以自由移动的矩形线框处在同一平面内，PQ和MN为线框的中心轴线，PQ与长直导线平行．当矩形线框通有如图所示的电流I2 时，由于电磁作用，可使线框（ ）

A．绕轴MN转动 B．绕轴PQ转动

C．靠近直导线平动 D．远离直导线平动

15．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

二、填空题（共4题）

16．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线______，并使四指指向______的方向，这时______的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

17．如图所示，已知导体棒中通有电流I，导体棒长度为l，磁场磁感应强度为B，当导体棒按下面几种方式放置时，写出导体棒所受安培力的大小，并写出安培力的方向。

（1）F=_______；

（2）F=_______；

（3）F=_______；

（4）F=_______；

18．判断下列说法正确还是错误。

（1）磁场的方向就是小磁针静止时所受合力的方向。（______）

（2）电流为I，长度为l的通电导线放入磁感应强度为B的磁场中受力的大小一定是F=IlB。（______）

（3）公式说明B与F成正比，与Il成反比。（______）

（4）磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量。（______）

（5）磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量。（______）

19．小明捡到了一根金属丝，用多用电表测得其电阻约为4 Ω。他想用伏安法测出金属丝较为准确的电阻，再根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。小明决定按图甲示电路图连接电路，他找到了以下器材：

A．直流电源：电动势约3 V，内阻很小；

B．电流表A1：量程0～0.6 A，内阻0.01 Ω；

C．电流表A2：量程0～3.0 A，内阻0.05 Ω；

D．电压表V：量程0～3 V，内阻3 kΩ；

E．滑动变阻器R1：最大阻值10 Ω；

F．滑动变阻器R2：最大阻值1 000 Ω；

G．开关、导线等。

（1）在可供选择的器材中，应该选用的电流表是___________（填“A1”或“A2”），应该选用的滑动变阻器是___________（填“R1”或“R2”）。

（2）用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图乙所示，读出金属丝的直径d为________mm。

（3）用米尺测量金属丝的长度l=0.628 m，伏安法测得电阻丝的电阻Rx=4.0 Ω，则这种金属材料的电阻率ρ为________Ω·m。（保留二位有效数字）

（4）如图丙中虚线框内存在一沿水平方向、且垂直于纸面向里的匀强磁场，小明想用捡到的这根金属丝测量其磁感应强度的大小。所用器材已在图丙中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框（用这根金属丝弯折而成的），其底边水平、两侧边竖直且三边等长。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。实验步骤如下：

①调节滑动变阻器的滑片，使变阻器接入电路的阻值最大，闭合开关S；

②在托盘中加入适量细沙，使得D处于平衡状态；

③记录下此时电压表的读数U，用天平称出细沙质量m；

④调节滑片，重复②和③，得到多组m、U的数据；

⑤将m、U的数据填入表中，再绘制成图像，如图丁所示，发现图像可以很好地拟合成一条直线。直线的斜率为k，则磁感应强度的大小B=_______。（用金属丝的直径d、电阻率ρ和重力加速度g以及直线的斜率k等符号表示）

三、综合题（共4题）

20．如图所示，两平行光滑导轨相距为L=20cm，金属棒MN的质量为m=10g，电阻R=8Ω，匀强磁场的磁感应强度B=0.8T，方向竖直向下，电源电动势E=10V，内阻r=1Ω，当开关S闭合时，MN恰好平衡，求变阻器R1的取值为多少？设θ=，g取10m/s2

21．如图所示，在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B=3T的匀强磁场中，水平放置两根动摩擦因数为μ=0.1的平行金属导轨，两轨间距为l=50cm，左端接有电动势E=2V、内阻r=0.5Ω的电源，现将一质量m=1kg、接入电路的电阻R0=1.5Ω的金属棒ab放置在导轨上，其余电阻不计，开关闭合的瞬间，求：

(1)金属棒ab的电功率；

(2)金属棒ab的加速度.

22．如图所示，水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L=10cm，M和P之间接入电动势E=1.5V、内阻r=0.1Ω的电源．现垂直于导轨放置一根质量为m=0.1kg，电阻为R=0.2Ω的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1T，方向与水平面夹角为37°且指向右斜上方，ab棒保持静止．求：

（1）ab棒受到的安培力的大小；

（2）ab棒受到的支持力和摩擦力各为多少．

23．如图的磁场中有一条通电导线，其方向与磁场方向垂直。图甲、乙、丙分别标明了电流、磁感应强度和安培力三个量中的两个量的方向，试画出第三个量的方向。（本书用“·”表示磁感线垂直于纸面向外，“×”表示磁感线垂直于纸面向里，“⊙”表示电流垂直于纸面向外，“”表示电流垂直于纸面向里。）

参考答案

1．B

2．A

3．A

4．C

5．B

6．C

7．A

8．D

9．A

10．B

11．D

12．C

13．C

14．C

15．C

16．从掌心垂直进入    电流    拇指所指   

17．IlB，垂直于导体棒斜向左下    IlB，垂直纸面向外    IlB，垂直于导体棒斜向右下    0   

18．错误    错误    错误    正确    错误   

19．A1    R1    0.518～0.522    1.4×10-6       

20．7Ω

21．(1)1.5W； (2) 0.5m/s2  方向水平向右

22．（1）F＝0.5N    （2）FN =0.6N         Ff =0.3N

23．图甲

图乙

图丙