高中物理人教版1第2章磁場(chǎng)第2節(jié)安培力與磁電式儀表

人教版物理高二選修2-1第二章第二節(jié)安培力與磁電式儀表同步訓(xùn)練一．選擇題1．關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，下列說法中正確的是（）A． 磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān)B． 磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的方向，跟該點(diǎn)處試探電流元所受磁場(chǎng)力方向一致C． 在磁場(chǎng)中某點(diǎn)試探電流元不受磁場(chǎng)力作用時(shí)，該點(diǎn)B值大小為零D． 在磁場(chǎng)中磁感線越密集的地方，B值越大答案：D解析：解答：AB、由安培力公式F=BIL，得，可知，磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況及安培力大小無關(guān)，故AB錯(cuò)誤；C、當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行放置時(shí)，沒有安培力，但不能肯定此處沒有磁感應(yīng)強(qiáng)度，故C錯(cuò)誤；D、磁場(chǎng)中磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，故D正確，故選：D分析：磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，通過電流元垂直放置于磁場(chǎng)中所受磁場(chǎng)力與電流元的比值來定義磁感應(yīng)強(qiáng)度．比值與磁場(chǎng)力及電流元均無關(guān)．電流元所受磁場(chǎng)力是由左手定則來確定，并根據(jù)磁感線的疏密來表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱2．在國(guó)際單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是（）A． 伏特B． 特斯拉 C． 牛頓 D． 安培答案：B解析：解答：A、伏特是電壓的單位，故A錯(cuò)誤；B、特斯拉是磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位，故B正確．C、牛頓是力的國(guó)際主單位，故C錯(cuò)誤．D、安培是電流的單位，故D錯(cuò)誤．故選：B．分析：對(duì)基本的物理量要掌握住物理量的單位和基本的物理公式，由此即可分析得出本題．3．用⊙表示通電直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向外，用帶箭頭的線段或曲線表示磁感線．下列圖中，能正確反映通電直導(dǎo)線在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感線是（）A． B． C． D． 答案：C解析：解答：AB、通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向根據(jù)安培定則判斷，可知，AB磁場(chǎng)應(yīng)該是以導(dǎo)線為圓心的同心圓，故AB錯(cuò)誤．C、根據(jù)安培定則，拇指指向電流方向，則四指指向，即為磁感線針方向，故C正確，D錯(cuò)誤．故選：C．分析：通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向根據(jù)安培定則判斷．右手握住導(dǎo)線，拇指指向電流方向，四指指向磁感線環(huán)繞方向來判斷．4．一通電直導(dǎo)線用細(xì)線懸掛于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)及電流方向如圖．通電導(dǎo)線所受安培力的方向是（）A． 水平向左 B． 水平向右 C． 豎直向上 D． 豎直向下答案：D解析：解答：根據(jù)圖示磁場(chǎng)與電流方向，由左手定則可得，安培力方向豎直向下，故ABC錯(cuò)誤，D正確；故選D．分析：已知磁場(chǎng)方向與電流方向，由左手定則可以判斷出安培力的方向．5．如圖所示，一導(dǎo)體棒放置在處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩條平行金屬導(dǎo)軌上，并與金屬導(dǎo)軌組成閉合回路．當(dāng)回路中通有電流I時(shí)，導(dǎo)體棒會(huì)受到安培力作用．如要使安培力增大，則以下方法正確的為（）A． 增大磁感應(yīng)強(qiáng)度 B． 使磁感應(yīng)強(qiáng)度反向C． 使電流強(qiáng)度反向 D． 減小電流強(qiáng)度答案：A解析：解答：由安培力的公式F=BIL可得，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度或增大電流強(qiáng)度均可實(shí)現(xiàn)安培力增大．故選：A分析：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受到安培力作用，由公式F=BIL可以安培力大小，由此來判斷增大安培力的方法6．一通電直導(dǎo)線用細(xì)線懸掛于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)及電流方向如圖所示．通電導(dǎo)線所受安培力的方向是（）A． 豎直向下 B． 水平向右 C． 豎直向上 D． 水平向左答案：A解析：解答：由左手定則可知，電流水平向右，而磁場(chǎng)向外，則安培力一定豎直向下，故A正確；故選：A分析：由左手定則可分析通電導(dǎo)線所受安培力的方向7．如圖所示，金屬棒MN兩端用等長(zhǎng)的細(xì)軟導(dǎo)線連接后水平地懸掛．MN處在向里的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通有由M流向N的電流，此時(shí)懸線受金屬棒的拉力作用．為了使懸線中的拉力減小，可采取的措施有（）A． 使磁場(chǎng)反向 B． 使電流反向C． 增大電流強(qiáng)度 D． 減小磁感應(yīng)強(qiáng)度答案：C解析：解答：棒處于方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通有從M流向N的電流，根據(jù)左手定則可知，棒所受安培力的方向豎直向上，由于此時(shí)懸線上有拉力，為了使拉力減小，則安培力必須增加，由安培力公式F=BIL知，可以適當(dāng)增加電流強(qiáng)度，或增大磁場(chǎng)，若使電流或磁場(chǎng)反向，安培力方向豎直向下，懸線的拉力將增大．故C正確，ABD錯(cuò)誤．故選：C．分析：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受到安培力作用，由公式F=BIL求出安培力大小，由左手定則來確定安培力的方向．由平衡條件和安培力知識(shí)分析即可．8．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=，通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直，導(dǎo)線長(zhǎng)度L=，導(dǎo)線中的電流I=2A．該導(dǎo)線所受安培力的大小為（）A． B． C． D． 答案：C解析：解答：導(dǎo)線所受的安培力為：F=BIL=×2×=．故選：C．分析：根據(jù)導(dǎo)線的長(zhǎng)度、電流的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，結(jié)合F=BIL求出安培力的大?。?．將通電直導(dǎo)線置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直．若僅將導(dǎo)線中的電流增大為原來的3倍，則導(dǎo)線受到的安培力的大?。ǎ〢． 減小為原來的 B． 保持不變C． 增大為原來的3倍 D． 增大為原來的9倍答案：C解析：解答：根據(jù)F=BIL得，電力增大為原來的3倍，則安培力增大為原來的3倍．故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．故選：C分析：電流與磁場(chǎng)垂直時(shí)，F(xiàn)=BIL，根據(jù)該公式判斷安培力大小的變化10．如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直，導(dǎo)線長(zhǎng)度為，導(dǎo)線中電流為1A．該導(dǎo)線所受安培力的大小為（）A． N B． N C． N D． N答案：A解析：解答：電流的方向與磁場(chǎng)垂直，則安培力F=BIL=×1×=．故選：A．分析：根據(jù)導(dǎo)線的長(zhǎng)度、電流的大小、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，結(jié)合安培力公式求出安培力的大?。?1．如圖所示，a、b、c為紙面內(nèi)等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，在a、b兩頂點(diǎn)處，各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向垂直于紙面向里，則c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向?yàn)椋ǎ〢． 與ab邊平行，向上 B． 與ab邊平行，向下C． 與ab邊垂直，向右 D． 與ab邊垂直，向左答案：B解析：解答：根據(jù)右手螺旋定則，a電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直于ac，b電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直于bc，如圖，根據(jù)平行四邊形定則，則合場(chǎng)強(qiáng)的方向豎直向下，與ab邊平行．故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．故選：B．分析：根據(jù)右手螺旋定則判斷出直導(dǎo)線在C點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，根據(jù)平行四邊形定則，對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行合成，得出C點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)的方向．12．如圖所示，真空中兩點(diǎn)電荷+q和﹣q以相同角速度ω在水平面內(nèi)繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，O點(diǎn)離+q較近，試判斷O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向（）A． 方向垂直于紙面向外 B． 方向垂直于紙面向里C． 為0 D． 無法確定答案：B解析：解答：點(diǎn)電荷的定向移動(dòng)，形成電流，根據(jù)正電荷的定向移動(dòng)方向即為電流的方向，由右手螺旋定則可知，正電荷在O點(diǎn)的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶?，而?fù)電荷在O點(diǎn)的磁場(chǎng)方向?yàn)橄蛲?，由于正電荷距離O點(diǎn)半徑近，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)，根據(jù)矢量疊加原理，則合磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶?，故B正確，ACD錯(cuò)誤；故選：B分析：點(diǎn)電荷的定向移動(dòng)形成電流，根據(jù)右手螺旋定則可確定磁場(chǎng)方向，由矢量疊加來確定磁場(chǎng)的方向．13．已知長(zhǎng)直通電導(dǎo)線在周圍某點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與電流成正比、與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離成反比．4根電流相同的長(zhǎng)直通電導(dǎo)線a、b、c、d平行放置，它們的橫截面的連線構(gòu)成一個(gè)正方形，O為正方形中心，a、b、c中電流方向垂直紙面向里，d中電流方向垂直紙面向外，則關(guān)于a、b、c、d長(zhǎng)直通電導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B（）A． 大小為零 B． 大小不為零，方向由O指向aC． 大小不為零，方向由O指向c D． 大小不為零，方向由O指向d答案：B解析：解答：Ia=Ic=Id=Ib，則根據(jù)矢量的合成法則，可知，a、c兩棒產(chǎn)生的磁場(chǎng)為零，則由b、d兩棒產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，由右手螺旋定則可知，O指向a；故選：B．分析：根據(jù)等距下電流所產(chǎn)生的B的大小與電流成正比，得出各電流在O點(diǎn)所產(chǎn)生的B的大小關(guān)系，由安培定則確定出方向，再利用矢量合成法則求得B的合矢量的大約方和向．14．關(guān)于磁感線，下列說法中正確的是（）A． 磁感線是實(shí)際存在于磁場(chǎng)中的線B． 磁感線是一條條不閉合的曲線C． 磁感線有可能出現(xiàn)相交的情況D． 磁感線上任意一點(diǎn)的切線方向，都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致答案：D解析：解答：A、磁感線是為了描述磁場(chǎng)而引入的，它并不客觀存在，故A錯(cuò)誤．B、在磁體的內(nèi)部，磁感線從磁體的S出發(fā)回到N極；而外部則是從磁體的N極出發(fā)回到S極，構(gòu)成閉合曲線，故B錯(cuò)誤；C、若兩條磁感線可以相交，則交點(diǎn)處就可以做出兩個(gè)磁感線的方向，即該點(diǎn)磁場(chǎng)方向就會(huì)有兩個(gè)，這與理論相矛盾，因此磁感線不能相交，故C錯(cuò)誤．D、磁感線上任意一點(diǎn)的切線方向，都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致；故D正確；故選：D．分析：磁體的周圍存在著看不見，摸不著但又客觀存在的磁場(chǎng)，為了描述磁場(chǎng)，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用建模的方法想象出來的磁感線，磁感線并不客觀存在．掌握磁感線的特點(diǎn)：不中斷，不相交，但是閉合曲線．15．有a、b、c、d四個(gè)小磁針，分別放置在通電螺線管的附近和內(nèi)部，如圖所示，其中指向正確的小磁針是（）A． a B． b C． c D． d答案：A解析：解答：根據(jù)右手螺旋定則，知b、c、d所處的磁場(chǎng)方向是從左向右，a點(diǎn)所處的磁場(chǎng)方向從右向左，小磁針靜止時(shí)N極的指向?yàn)榇艌?chǎng)的方向．由圖結(jié)合磁場(chǎng)的方向可知，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．故選：A．分析：根據(jù)右手螺旋定則判斷出螺線管周圍的磁場(chǎng)方向，小磁針靜止時(shí)N極的指向?yàn)榇艌?chǎng)的方向．二．填空題16．如圖所示，一根質(zhì)量為m的金屬棒AC用長(zhǎng)短相同的軟線懸掛在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通入A到C方向的電流時(shí)，AC受到的安培力方向向（選填“上”、“下”、“左”、“右”），若改變電流的方向，懸線受到的張力將（選填“變大”、“變小”或“不變”），若同時(shí)改變電流方向和磁場(chǎng)方向，金屬棒受到的安培力方向（選填“改變”或“不變”）答案：上|變大|不變解析：解答：根據(jù)左手定則可知，AC受電場(chǎng)力方向向上；改變電流方向，安培力向下，則AC受重力和向下的拉力及繩子的拉力而處于平衡；故懸線受到的拉力變大；若同時(shí)改變電流方向和磁場(chǎng)方向，則由左手定則可知安培力的方向不變；故答案為：上；變大；不變．分析：根據(jù)左手定則可得出安培力的方向；若改變電流方向，則安培力反向，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件可分析張力變化．17．圖中已經(jīng)標(biāo)出了磁場(chǎng)B的方向、通電直導(dǎo)中電流I的方向，在圖中畫出通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向．這個(gè)力是力．答案：安培力解析：解答：根據(jù)左手定則，導(dǎo)體受到的安培力方向?yàn)樨Q直向上，故受力方向如圖，這個(gè)力是安培力．故答案為：如圖，安培力分析：根據(jù)左手定則判斷出安培力的方向，伸開左手，使大拇指與四指方向垂直，四指方向與電流方向相同，磁場(chǎng)方向垂直于掌心，大拇指所指方向?yàn)榘才嗔Φ姆较颍?8．如圖所示，矩形導(dǎo)線框ABCD用細(xì)線懸掛，水平邊AB長(zhǎng)L=，線框的下部分處在有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，方向垂直線框平面向里．線框中通過的電流大小為I=5A、方向如圖所示，此時(shí)細(xì)線對(duì)線框的拉力恰好為零，則AB邊所受安培力F的大小為N，方向（選填“豎直向上”或“豎直向下”）；線框的質(zhì)量為kg．答案：3|豎直向上|解析：解答：AB邊受到的安培力為：F=BIL=2×5×=3N；由左手定則可知AB邊受安培力方向向上；細(xì)線對(duì)線框的拉力恰好為零，線框受重力和安培力平衡，則有：F=mg解得：；故答案為：3，豎直向上，．分析：由安培力公式F=BIL可求出安培力的大??；由左手定則判斷安培力的方向；對(duì)線框受力分析，由共點(diǎn)力的平衡條件可求得線框的重力，即可求出質(zhì)量．19．如圖，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，單位長(zhǎng)度質(zhì)量為m0的“U型”金屬導(dǎo)線可繞水平軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，bc邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2．若導(dǎo)線中通以沿abcd方向的電流I，導(dǎo)線保持靜止并與豎直方向夾角為θ，則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度至少為，此時(shí)方向?yàn)椋鸢福簗沿ba方向向上解析：解答：對(duì)U型金屬導(dǎo)線受力分析，受重力、安培力和拉力，金屬導(dǎo)線的ab部分、bc部分和cd部分分別產(chǎn)生相對(duì)OO′順時(shí)針方向的力矩，而bc邊受到的安培力產(chǎn)生逆時(shí)針方向的力矩，當(dāng)安培力的方向垂直于ab邊向上時(shí)，安培力最小，磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，由力矩平衡可得：故磁感應(yīng)強(qiáng)度為：安培力的方向垂直于ab邊向上，由左手定則可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向沿ba向上．故答案為：，沿ba方向向上分析：U型金屬導(dǎo)線的ab部分、bc部分和cd部分分別產(chǎn)生相對(duì)OO′順時(shí)針方向的力矩，而bc邊受到的安培力產(chǎn)生逆時(shí)針方向的力矩，由力矩平衡即可求出磁感應(yīng)強(qiáng)度，由左手定則判斷出磁場(chǎng)的方向．20．如圖所示，質(zhì)量為m=、邊長(zhǎng)為d=10cm的均質(zhì)等邊三角形導(dǎo)線框ABC，在A處用細(xì)線豎直懸掛于長(zhǎng)度為L(zhǎng)=30cm的輕桿的左端，輕桿的右端通過彈簧連接在地面上，離桿左端10cm處有一固定的轉(zhuǎn)軸O．現(xiàn)垂直于ABC施加一個(gè)水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=10﹣2T．在導(dǎo)線框中通以逆時(shí)針方向、大小為I=1A的電流，輕桿處于水平狀態(tài)，則此時(shí)AB邊所受安培力的大小為N，彈簧對(duì)桿的拉力為N．答案：|解析：解答：ab邊所示安培力大小F=BId=×1×=，由左手定則可知，安培力的方向豎直向上；由于導(dǎo)線框閉合，所受安培力為零，因此導(dǎo)線框?qū)Ω軛U的拉力等于其重力mg，由力矩平衡條件可得：，則細(xì)線對(duì)桿的拉力；故答案為：，分析：由安培力公式求出安培力大小，由左手定則判斷出安培力的方向；對(duì)導(dǎo)線框進(jìn)行受力分析，然后由力矩平衡條件求出細(xì)線拉力的大小21．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一段5cm的導(dǎo)線和磁場(chǎng)垂直．當(dāng)導(dǎo)線通過的電流是1A時(shí)，受磁場(chǎng)的作用力是，那么磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T；現(xiàn)將導(dǎo)線長(zhǎng)度增大為原來的3倍，通過電流減小為原來的一半，那么磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T；如果把該通電導(dǎo)體拿走，那么該處磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T．答案：2|2|2解析：解答：根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式，有：，由此可知該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T，這與導(dǎo)線的放置、長(zhǎng)短、電流大小等因素?zé)o關(guān)，即該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度有磁場(chǎng)本身決定．則導(dǎo)線長(zhǎng)度增大為原來的3倍，磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，仍為2T；通電導(dǎo)體拿走后，磁感應(yīng)強(qiáng)度也為2T；故答案為：2；2；2．分析：磁場(chǎng)與導(dǎo)線垂直，根據(jù)安培力的公式F=BIL，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B，注意公式是采用比值法定義的，磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與F，Il等因素?zé)o關(guān)，是由磁場(chǎng)本身決定的．三．解答題22．如圖所示，有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，有一段長(zhǎng)L=2m的導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放置，當(dāng)導(dǎo)線中通以I=的水平向右的電流時(shí)，（1）判斷導(dǎo)線所受安培力的方向是垂直導(dǎo)線向上還是向下；答案：（1）安培力的方向垂直導(dǎo)線向上；（2）求導(dǎo)線所受到的安培力F的大?。鸢福海?）導(dǎo)線所受的安培力大小F=BIL=2××2N=2N，導(dǎo)線所受的安培力為2N解析：解答：（1）根據(jù)左手定則知，安培力的方向垂直導(dǎo)線向上．（2）導(dǎo)線所受的安培力大小F=BIL=2××2N=2N．答：（1）安培力的方向垂直導(dǎo)線向上．（2）導(dǎo)線所受的安培力為2N．分析：根據(jù)左手定則判斷安培力的方向，結(jié)合安培力的大小公式求出導(dǎo)線所受的安培力的大?。?3．如圖，金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng)，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面成θ角．金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的直流電源．現(xiàn)把一根金屬桿ab放在金屬導(dǎo)軌上，金屬桿靜止．金屬桿ab質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)，電阻為R，求：（1）通過金屬桿ab的電流；答案：通過金屬桿ab的電流為；（2）棒ab受到的摩擦力，及棒ab對(duì)導(dǎo)軌的壓力．答案：棒ab受到的摩擦力為，及棒ab對(duì)導(dǎo)軌的壓力為解析：解答：（1）導(dǎo)體不動(dòng)，電路中只有電源和導(dǎo)體有電阻，所以有：（2）金屬桿ab靜止，合外力為零，則：安培力為：F=BIL摩擦力為：f=Fsinθ得：支持力為：N=mg+Fcosθ得：由牛頓第三定律得棒ab對(duì)導(dǎo)軌的壓力為：答：（1）通過金屬桿ab的電流為；（2）棒ab受到的摩擦力為，及棒ab對(duì)導(dǎo)軌的壓力為．分析：（