高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第1节 安培力及其应用随堂练习题

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．如图所示是一位同学制作的实验装置：柔软弹簧竖直悬挂，下端恰与铜片接触．当开关闭合后，弹簧时伸时缩，灯泡时明时暗．关于这个实验现象，下列说法中正确的是(     )

A．弹簧收缩与铜片分离时，通过灯泡的电流较小，灯泡暗淡

B．弹簧伸长与铜片接触时，通过灯泡的电流较大，灯泡明亮

C．有电流通过弹簧时，各匝环形电流互相吸引致使弹簧收缩

D．有电流通过弹簧时，各匝环形电流互相排斥致使弹簧伸长

2．下列说法正确的有(   )

A．通电导线只有在匀强磁场中才可能受安培力

B．若导线不受安培力，则导线所在处不存在磁场

C．磁感应强度越大，安培力一定越大

D．某处磁感应强度的方向与一小段通电导体放在该处时所受磁场力的垂直

3．如图所示，在竖直平面内有一半径为R的四分之三圆环，通有恒定电流，处在水平向里的匀强磁场中，环面与磁场垂直，竖直（O为圆环圆心），此时圆环受到的安培力大小为。如将磁场绕（俯视看）在水平面内沿顺时针转动90°，圆环中电流仍保持恒定，此时圆环受到的安培力大小为，则（　　）

A． B．

C． D．

4．如图所示，一根有质量的金属棒，两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可

以（　　）

A．适当减小磁感应强度

B．使磁场反向

C．适当增大电流强度

D．使电流反向

5．磁场中某区域的磁感线如图所示，则（　　）

A．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大

B．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小

C．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb

D．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＞Bb

6．（改编）如图为某同学设计的研究磁场对通电金属棒作用的实验装置．当其接通电键时，有电流通过金属棒，观察到金属棒向左运动，则下列说法正确的是（）

A．此时通过金属棒的电流是由电源经b流向a

B．若调换U形磁铁的南北极，则金属棒仍向左运动

C．若调换流经金属棒的电流方向，则金属棒仍向左运动

D．若同时调换U形磁铁的南北极和流经金属棒的电流方向，则金属棒仍向左运动

7．在下列四幅图中，关于电场力和安培力的方向正确的是（　　）

A． B．

C． D．

8．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

9．将一个半径为由粗细均匀同种材料制成的导电金属圆环放置在粗糙的水平桌面上。在桌面上方加有竖直向上的磁感应强度为的匀强磁场，如图所示（俯视图）。、、、是圆环上的四等分点，现将金属圆环、点接入电路中，电路的电流为，金属圆环质量为且始终处于静止状态，重力加速度为，则（　　）

A．金属圆环受到的安培力大小为0

B．金属圆环受到的安培力大小为

C．金属圆环对桌面的压力大小为

D．金属圆环对桌面的摩擦力大小为

10．如图所示，条形磁铁放置在粗糙水平地面上，其上方固定一条垂直于纸面的长直导线，导线中通有垂直于纸面向里的电流，条形磁铁静止在地面上。当电流逐渐减小时，下列说法正确的是（　　）

A．条形磁铁受到水平向左的摩擦力，摩擦力逐渐增大

B．条形磁铁受到水平向右的摩擦力，摩擦力逐渐减小

C．条形磁铁受到水平向左的摩擦力，摩擦力逐渐减小

D．条形磁铁受到水平向右的摩擦力，摩擦力逐渐增大

11．水平面有一通有恒定电流的直导线，电流方向如图所示，导线处于水平向右的匀强磁场中。如果在该空间再加一个匀强磁场，使得导线所受安培力为零，不考虑导线产生的磁场及地磁场的影响，则的方向可能为（　　）

A． B． 

C． D．

12．下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法，正确的是（   ）

A．若导线所在处的磁感应强度为0导线受到的磁场力必为0

B．若导线受到的磁场力为0，导线所在处的磁感应强度必为0

C．安培力的方向必与磁场方向垂直，磁场方向必与电流方向垂直

D．若某段通电导线在匀强磁场中取某一方向时受到的磁场力最大，此时导线不一定与磁场方向垂直

13．如图，通电线圈abcd平面和磁场垂直（不考虑电流间相互作用），则（　　）

A．ab边受到向左的安培力 B．bc边受到向下的安培力

C．线圈面积有缩小的趋势 D．线圈有转动的趋势

14．如图，两根平行放置、长度均为L的直导线a和b，放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中。当a导线通有电流大小为I、b导线通有电流大小为2I，且电流方向相反时，a导线受到的磁场力大小为F1，b导线受到的磁场力大小为F2，则b通电导线的电流在a导线处产生的磁感应强度大小（　　）

A． B． C． D．

15．如图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x。当两细棒中均通以电流大小为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法不正确的是（　　）

A．方向向上

B．大小为

C．要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移

D．若使b下移，a将保持静止

二、填空题（共4题）

16．在赤道附近的地磁场可看做是由南向北的匀强磁场，磁感应强度的大小是0.5×10-4T．如果赤道上有一根沿东西方向的直导线，长20m，通有从东向西的电流，电流强度为30A，则地磁场对这根导线的作用力大小为 ______  N，方向 ______  （填“竖直向上”或“竖直向下”）．

17．(1)地理的南极相当于地磁场的________极，地理的北极相当于地磁场的________极。

(2)磁体之间的相互作用规律是：同名磁极相互________，异名磁极相互________。

(3)电流之间的相互作用规律是：同向电流相互________，异向电流相互________。

(4)丹麦物理学家________发现了电流的磁效应现象。

18．如图所示，平行轨道间距为L，匀强磁场的磁感应强度为B，当闭合开关S后通过导体棒MN的电流强度为I，则导体棒所受的安培力大小为______，方向为__________（选填“向左”或“向右”）．

19．图示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度．它的右臂挂着匝数为n的矩形线圈，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直．当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡．然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂达到新的平衡．

(1)磁感应强度B=__________．（用已知量和测量得到的量n、m、L、I表达）

(2)当n = 9, L = 10.0cm, I = 0.10A, m = 9.0g, g = 10m/s2时，可计算得B =__________T．

三、综合题（共4题）

20．如图所示的空间中存在磁感应强度大小为B、方向垂直斜面向上的匀强磁场，粗糙斜面上放置一根长为L的导体棒，导体棒通有大小未知，方向垂直纸面向里的恒定电流。已知斜面的倾角为，导体棒与斜面间的动摩擦因数为，，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：

（1）若导体棒能恰好无摩擦地静止在斜面上，导体棒中通入的电流大小；

（2）若导体棒能静止在斜面上不滑动，导体棒中通入的电流范围。

21．如图所示，在倾角为的光滑斜面上有一根长为0.4m、质量为6×10－2kg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。

（1）整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T、方向竖直向上的磁场中，设t＝0时，B＝0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？（g取10m/s2）

（2）整个装置放在竖直平面内的匀强磁场中，若斜面对导线的支持力为零，求磁感应强度的最小值及其方向？

22．光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关与内阻不计、电动势为的电源相连，右端与半径为的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量、电阻、长为的导体棒，用长也为的绝缘细线悬挂，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度，当闭合开关后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时，细线与竖直方向成角，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于紧张状态，导轨电阻不计，（不考虑导体棒因切割磁感线产生的微弱的感应电流），．请求解：

（1）匀强磁场的方向及导体棒在摆动过程中所受安培力；

（2）导体棒在摆动过程中电源的输出功率；

（3）导体棒在摆动到最高点时加速度．

23．画出图中导线棒ab所受的磁场力方向     

参考答案：

1．C

2．D

3．A

4．C

5．C

6．D

7．B

8．B

9．D

10．C

11．A

12．A

13．C

14．D

15．D

16．     3×10-2；      竖直向下

17．     北     南     排斥     吸引     吸引     排斥     奥斯特

18．     BIL     向左

19．     （1）     （2）0.5

20．（1）；（2）

21．（1）5s；（2）1.2T；方向沿斜面向上

22．（1）竖直向下；0.3N（2）9W（3）5m/s2

23．ab棒所受的磁场力方向如下图所示．