2021学年第一章 磁场对电流的作用1 安培力课时作业

1.1安培力同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．下图标出的电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向，其中不正确的是（　　）

A． B． 

C． D．

2．如图所示的等臂天平可用来测定磁感应强度．天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I（方向如图）时，天平平衡；当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡．由此可知（）

A．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为

B．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为

C．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为

D．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为

3．如图所示，将长为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垂直的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为B。当该“V”形导线受到的安培力大小为F时，通电导线中的电流为（　　）

A． B． C． D．

4．如图所示，边长为L的正方形线框ABCD，ADC边的电阻与ABC边的电阻不相等，将线框放在与线框平面垂直、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。电流I从A点流入，从C点流出，O是线框的正中心，下列说法正确的是（　　）

A．线框中的电流形成的磁场在O点的磁感应强度方向一定垂直纸面向内

B．线框中的电流形成的磁场在O点的磁感应强度方向一定垂直纸面向外

C．整个线框在匀强磁场中受到的安培力大小为

D．整个线框在匀强磁场中受到的安培力大小为

5．如图所示，水平圆形线圈共有n匝用三条细线悬挂的，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为5g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁中轴线OO'垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.25T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为（　　）

A．0.4A B．0.3A C．0.2A D．0.1A

6．下列各图中，表示磁场方向、电流方向及导线所受安培力方向的相互关系，其中正确的是（　 ）

A． B． C． D．

7．如图，质量为m的金属杆ab垂直放在水平导轨上，处在匀强磁场中，磁场方向与水平面成θ角斜向上。开关闭合后金属杆保持静止，正确表示金属杆受力示意图的是（从a端看）（　　）

A． B． C． D．

8．如图所示，两平行直导线和竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，、两点位于两导线所在的平面内，则（　　）

A．平行直导线和相互吸引

B．导线在点产生的磁场方向垂直纸面向里

C．导线受到的安培力方向向右

D．同时改变两导线的电流方向，导线受到的安培力方向不变

9．如图所示，水平桌面上放一根条形磁铁，磁铁正中央上方吊着跟磁铁垂直的导线，当导线中通入指向纸内的电流时(　　)

A．悬线上的拉力将变大

B．悬线上的拉力将不变

C．磁铁对水平桌面的压力将变大

D．磁铁对水平桌面的压力将不变

10．如图所示，一水平导轨处于与水平方向成45°角斜向左上方的匀强磁场中，一根通有恒定电流的金属棒，由于受到安培力作用而在粗糙的导轨上向右做匀速运动，现将磁场方向沿顺时针缓慢转动至竖直向上，在此过程中，金属棒始终保持匀速运动，已知棒与导轨间动摩擦因数μ<1,则磁感应强度B的大小变化情况是（　　）

A．不变 B．一直减小

C．一直增大 D．先变小后变大

11．电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用．如图所示，泵体是一个长方体，ab边长为L1，两侧端面是边长为L2的正方形；流经泵体内的液体密度为ρ、在泵头通入导电剂后液体的电导率为σ（电阻率的倒数），泵体所在处有方向垂直向外的磁场B，把泵体的上下两表面接在电压为U（内阻不计）的电源上，则（       ）

A．增大磁感应强度可获得更大的抽液高度

B．通过泵体的电流I＝UL1／σ

C．泵体上表面应接电源负极

D．增大液体的电阻率可获得更大的抽液高度

12．两条间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面夹角θ=30°。金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与竖直成30°斜向上，如图所示，此时金属杆ab刚好处于静止状态。采取以下措施后，仍可以使金属杆处于静止状态的有（　　）（忽略此过程中产生的感应电流）

A．将磁场方向改为竖直向上，同时减小B，其他条件不变

B．增大倾角θ同时调节滑动变阻器使电流减小，其他条件不变

C．增大倾角θ，磁场方向改为水平向左，其他条件不变

D．减小倾角θ，同时调节滑动变阻器使连入电路中的电阻增大，其他条件不变

13．质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为μ．有电流时，ab恰好能在导轨上静止，如图，它的四个侧视图中标出四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab又与导轨之间的摩擦力可能为零的图是

A．②④ B．③④ C．①③ D．①②

14．如图所示，质量为、长为的直导线用两绝缘细线悬挂于、，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿正方向的电流，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为，则磁感应强度的最小值及其方向为（重力加速度为）（　　）

A．；轴正向

B．；正向

C．；负向

D．；沿悬线斜向下

15．如图所示，倾角为α的导电轨道间接有电源，轨道上有一根金属杆ab始终处于静止状态，现垂直轨道平面向上加一磁感应强度为B的匀强磁场，金属杆恰好不受摩擦力，以下说法正确的是（　　）

A．若B逐渐增大，摩擦力方向沿斜面向上

B．若B逐渐减小，摩擦力方向沿斜面向下

C．若B垂直于轨道平面向下，摩擦力方向向上

D．若B垂直于轨道平面向下，摩擦力方向向下

二、填空题（共4题）

16．下图是一种测量磁感应强度的简易装置的示意图，虚线框内有垂直于纸面的匀强磁场，矩形线圈匝数为N，，。当线圈不通电流时，弹簧测力计的示数为；当线圈中通入沿顺时针方向的恒定电流I时，弹簧测力计的示数为（），则磁感应强度B的大小为______，磁场方向垂直纸面向______。

17．根长2m的直导线，通有0.6A的电流，全部置于磁感应强度为0.1T的匀强磁场中。如果直导线与磁场的方向垂直，则其所受的安培力大小为_______N；如果直导线与磁场的方向平行，则其所受的安培力大小为_______；

18．已知某地区地磁场的水平分量为3.0×10-5T。若该地一高层建筑安装了高100m的金属杆作为避雷针，在某次雷雨天气中，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，避雷针开始放电，某一时刻的放电电流为1×105A，如图所示，此时金属杆所受安培力的方向为_________，大小为_________N。

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）

20．一根长为2m的直导线，通有0.5A的电流，当把该导线垂直匀强磁场方向放入磁场后，测得导线受到的安培力大小为4×10-2N，求匀强磁场的磁感应强度大小为多少特斯拉．

21．如图所示，长为60cm，质量为60g的均匀金属杆MN，用两根劲度系数k均为30N/m的轻弹簧将两端悬挂在天花板上，MN处于磁感应强度为0.2T、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，并呈水平状态，g取10m/s2求：

（1）要使弹簧恢复原长，应通入什么方向的电流？电流强度多大？

（2）若使电流方向改变而大小不变，稳定后弹簧的伸长量为多少？

22．如图所示,在倾角为α的光滑斜面上，水平放置一长为L、质量为m的直导线，通以从A到B的电流I.现在要加一个垂直于AB的匀强磁场，使AB能保持静止.那么所加磁场的磁感应强度B的大小和方向如何？

23．在图中画出或说明图中所示情形下通电导线I所受磁场力的方向

参考答案：

1．C

2．D

3．B

4．C

5．A

6．C

7．B

8．D

9．C

10．D

11．A

12．D

13．D

14．D

15．C

16．          里

17．     0.12     0

18．     向东     300N

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

20．4×10-2T

21．（1）通入由M向N的电流；电流强度为5A；（2）0.02m

22．B=mgsinθ/ILcos(θ-α)， B的方向由θ角确定

23．