高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 安培力的应用当堂检测题

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A组 基础巩固练
1．A [赤道上空地磁场方向由南向北，由左手定则可确定该导线受到的安培力方向竖直向上，A正确。]
2．C [根据“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”的作用规律可知，左、右两导线与长管中心的长直导线相互吸引，上、下两导线与长管中心的长直导线相互排斥，C正确。]
3．A [根据题意，导线在安培力作用下张紧成半圆，其有效长度等于2L，导线受到两个钉子的弹力和安培力，对导线根据平衡条件2F＝BI×2L，解得F＝BIL，故选A。]
4．C [方法一：导线有效长度为2l sin 30°＝l，根据安培力公式，该V形通电导线受到的安培力大小为BIl。
方法二：由安培力大小公式F＝BIL知V形导线每边受力为BIl，方向如图所示，其合力大小为2F sin 30°＝F＝BIl，C正确。]
5．D [(电流分析方法)如图所示，先分析AB导线中电流产生的磁场方向，再分段找出CD各段所受安培力的方向。设O为AB、CD两导线交点，由左手定则判断，CO段受力向下，DO段受力向上，所以CD导线沿逆时针方向转动，又由于AB、CD两导线电流有同向的趋势，由已知结论可知它们同时相互吸引，故D项正确。(结论法)凡转动，必互相靠近，则两导线转动到电流方向相同为止。]
6．A [当两线圈中电流方向相同时，表现为相互吸引，电流方向相反时，表现为相互排斥，故当天平示数为正时，两线圈相互排斥，电流方向相反，当天平示数为负时，两线圈相互吸引，电流方向相同，A正确，B错误；线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力是一对相互作用力，等大反向，C错误；由于线圈Ⅱ放在天平托盘上，线圈Ⅱ受到线圈Ⅰ的作用力为F＝N2BI2L，所以线圈Ⅱ的匝数越多，相同情况下的力越大，天平越灵敏，D错误。]
7．C [根据左手定则知导线受磁铁的作用力斜向左上方，故由牛顿第三定律知，导线对磁铁的反作用力应斜向右下方，则一方面使磁铁与桌面的挤压增大，一方面使磁铁产生向右的运动趋势，从而受向左的摩擦力作用，故C正确。]
8．A [由左手定则可知，导体受到向上的安培力作用，弹簧的长度缩短Δx，通电前：mg＝2kΔx1；通电后：mg＝BIL＋2kΔx2，其中Δx＝Δx1－Δx2，解得B＝2kΔxIL，故A正确。]
9．解析：第一次对导体棒进行受力分析可知
BIL＋kx1＝mg sin α，
调转电源极性后对导体棒进行受力分析可知
BIL＋mg sin α＝kx2，
两式联立可得B＝kx2-x12IL。
答案：kx2-x12IL
B组 能力提升练
10．AC [由左手定则可知，铜条所受安培力方向竖直向上，故A正确；由牛顿第三定律可知，导体棒对磁铁有向下的作用力，使得电子测力计的示数增加，由平衡知识可知G2－G1＝BIl，解得B＝G2-G1Il，故C正确，B、D错误。]
11．BCD [根据牛顿第三定律可知，两通电导线间的作用力属于作用力和反作用力，大小相等，A错误；通电直导线所受安培力可以用F＝BIL计算，B正确；b导线中的电流大于a导线中的电流，由右手螺旋定则和磁场的叠加原理可知，移走b导线前p点的磁感应强度方向垂直于纸面向里，移走b导线后p点的磁感应强度方向垂直于纸面向外，方向发生改变，C正确；有限空间中磁感应强度为零的位置，两导线产生的磁感应强度一定大小相等、方向相反，满足磁感应强度方向相反的位置就在两导线平面内，所以在离两导线平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置，D正确。]
12．解析：(1)此时金属棒受到的安培力大小F＝BIl＝0.16 N。
(2)悬线拉力恰好为零，金属棒沿竖直方向受重力和安培力
由金属棒静止可知安培力F′＝mg，
所以此时金属棒中的电流I′＝F'Bl＝mgBl＝2.5 A。
答案：(1)0.16 N (2)2.5 A
13.解析：导体棒MN处于平衡状态，注意题中磁场方向与MN是垂直的，作出其平面图，对MN进行受力分析，如图所示。由平衡条件有Ff＝F sin θ，
FN＝F cs θ＋mg，其中F＝BIL，
解得FN＝BIL cs θ＋mg，Ff＝BIL sin θ。
答案：BIL cs θ＋mg BIL sin θ
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A
C
A
C
D
A
C
A
AC
BCD