课时作业(1)磁场对通电导线的作用力（Word练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修 第二册（人教版2019）

课时作业(一)　磁场对通电导线的作用力 (建议用时：40分钟) [基础题组练] 题组一　安培力的方向 1．在赤道上空，竖直放置一根通以向上电流的直导线，此导线受到地磁场的安培力方向为(　　) A．由北向南 B．由东向西 C．由南向北 D．由西向东 答案　B 解析　赤道上空地磁场的方向由南向北，根据左手定则可知，此导线所受安培力的方向由东向西，选项B正确． 2．如图所示，D是置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里．在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是(　　) A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向左 D．水平向右 答案　B 解析　开关S接通后，电流由左侧流入电磁铁，则由安培定则可知电磁铁右侧为N极，故导线处的磁场方向向左；由左手定则知，导线受安培力竖直向上，选项A正确． 题组二　安培力的大小 3．如图所示，通以恒定电流I的导线MN在纸面内从a位置绕其一端M转至b位置时，通电导线所受安培力的大小变化情况是(　　) A．变小 B．不变 C．变大 D．不能确定 答案　B 解析　当导体MN在原位置时，安培力的大小为F＝BIL, 当MN绕一端旋转时，其大小仍是BIL，故安培力的大小是不变的，选项B正确． 4．将一段通电直导线abc从中点b折成120°，分别放在如图所示的匀强磁场中，图甲中导线所在平面与磁场的磁感线平行，图乙中导线所在平面与磁场的磁感线垂直，若两图中两导线所受的安培力大小相等，则甲、乙两图中磁场的磁感应强度大小之比为(　　) 　　　 A． B． C． D． 答案　B 解析　设导线的总长为2L，通过导线的电流为I，题图甲中导线受到的安培力大小为B1IL＋B1cos 60°IL＝B1IL，题图乙中导线受到的安培力的大小为B2I·2Lcos 30°＝B2IL，根据题意有B1IL＝B2IL，则有＝，选项B正确． 5．如图为一台直流电动机的简化示意图．已知转子绕有n匝、长为L、宽为d的矩形线圈，匀强磁场的磁感应强度为B．当线圈中通有恒定电流I，转子绕线圈平面内垂直于磁场的轴，由图示位置顺时针(从a看向b)转过θ角时(转动过程中线圈平面与磁场方向始终平行)，转子的ab边受到的安培力大小为(　　) A．nBILsin θ B．nBILcos θ C．nBId D．nBIL 答案　D 解析　转动过程中ab边与磁场方向始终垂直，根据安培力公式可得转子的ab边所受的安培力大小F＝nBIL，选项D正确． 6．将长为1 m的导线ac从中点b折成如图所示的形状，放入B＝0.08 T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直，若在导线abc中通入25 A的直流电，则整根导线所受的安培力大小为多少？ 解析　导线所受安培力的有效长度为首尾相接的直线段lac＝2×lcos 30°＝ m，故导线所受安培力的大小为F＝BIlac＝0.08×25× N＝ N. 答案　 N 题组三　磁电式电流表 7．关于磁电式电流表，下列说法错误的是(　　) A．指针稳定后，螺旋弹簧形变产生的阻碍效果与线圈受到的安培力的转动效果方向是相反的 B．通电线圈中的电流越大，指针偏转角度也越大 C．在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场 D．在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流大小有关，而与所处位置无关 答案　C 解析　螺旋弹簧形变产生的阻碍效果与线圈受到的安培力的转动效果方向相反，线圈才能停止转动，使指针稳定．电流表内磁场是均匀辐向磁场，在线圈转动的范围内，不管线圈转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，线圈左右两边所在处的磁感应强度大小相等、方向不同，安培力大小与电流大小有关，而与线圈所处位置无关，电流越大，安培力越大，指针偏转的角度越大，选项A、B、D正确，C错误． 8．电流表的灵敏度，是指在通入相同电流的情况下，指针偏转角度的大小，偏角越大，灵敏度越高．下列方法可提高磁电式电流表灵敏度的是(　　) A．增强永久磁铁的磁性 B．增大螺旋弹簧的劲度系数 C．增大线圈的有效面积 D．增加线圈的匝数 答案　ACD 解析　通电线圈在磁场中转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，要提高电流表的灵敏度，就要在通入相同的电流时，让指针的偏转角度增大，所以要减小螺旋弹簧的劲度系数，选项B错误；要提高电流表的灵敏度，就要在通入相同的电流时，让指针的偏转角度增大，或使安培力变大，即增强永久磁铁的磁性、增大线圈的有效面积或增加线圈的匝数，选项A、C、D正确． [能力提升练] 9．在等边三角形的三个顶点A、B、C处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示．过C点的导线所受安培力的方向(　　) A．与AB边平行，竖直向上 B．与AB边平行，竖直向下 C．与AB边垂直，指向左边 D．与AB边垂直，指向右边 答案　C 解析　如图所示，根据安培定则，过A、B点的导线在C点所激发的磁场方向分别为B′、B″，应用平行四边形定则可知过C点的导线所在处的合磁场为B、方向竖直向下；根据左手定则可知安培力FC的方向与AB边垂直，指向左边，选项C正确． 10．如图所示是一位同学制作的实验装置：轻弹簧竖；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．有电流通过弹簧时，各匝环形电流互相吸引致使弹簧收缩 B．有电流通过弹簧时，各匝环形电流互相排斥致使弹簧伸长 C．弹簧收缩与铜片分离时，通过灯泡的电流较大长小，灯泡较暗 D．弹簧伸长与铜片接触时，通过灯泡的电流较大，灯泡明亮 答案　A 解析　有电流通过弹簧时，各匝环形电流同向，相互吸引致使弹簧收缩，选项A正确，B错误；弹簧伸长与铜片接触，弹簧与灯泡并联，电路中总电阻较小，总电流较大，电源内阻分压较大，灯泡两端电压较小，灯泡较暗，同理可知弹簧收缩与铜片分离时，灯泡较明亮，选项C、D错误． 11．电磁炮是一种新式武器，其工作原理如图所示，当水平放置的两光滑平行导轨接人电源时，强电流从一导轨流出，经滑块(炮弹)从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，磁感应强度大小与电流成正比．通有电流的炮弹在安培力的作用下加速一段距离后，会以很大的动能射出，关于电磁炮，下列说法正确的是(不考虑滑块移动产生的电动势)(　　) A．当平行导轨通有如图所示的电流时，导轨间的磁场方向竖直向下 B．当回路中电流一定时，炮弹将做匀加速直线 C．若只将电流增大到原来的2倍，则炮弹射出的动能也会增大到原来的2倍 D．若只将导轨长度增大到原来的2倍，则炮弹射出的动能会增大到原来的4倍 答案　B 解析　当平行导轨通有题图所示的电流时，根据安培定则可知导轨间的磁场方向竖直向上，选项A错误；当回路中电流一定时，根据牛顿第二定律可得F安＝BIL＝ma，解得炮弹加速度a＝，所以炮弹将做匀加速直线运动，选项B正确；若只将电流增大到原来的2倍，磁感应强度也变为原来的2倍，则安培力增大到原来的4倍，根据动能定理F安x＝Ek－0，可得炮弹射出时的动能也会增大到原来的4倍，选项C错误；若只将导轨长度x增大到原来的2倍，根据动能定理F安x＝Ek－0，可得炮弹射出时的动能也会增大到原来的2倍，选项D错误． 12．(多选)磁电式电流表的构造如图甲所示，在蹄形磁体的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针．蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示．当有电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足NBIS＝kθ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈(指针)偏角，k是螺旋弹簧有关的常量．不考虑电磁感应现象，由题中的信息可知(　　) 　 A．该电流表的刻度是均匀的 B．线圈转动过程中受到的安培力的大小不变 C．若线圈中通以如图乙所示的电流时，线圈将沿逆时针方向转动 D．更换k值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度(灵敏度即) 答案　AB 解析　磁场是均匀辐向分布，线圈转动过程中经过的各个位置的磁感应强度的大小不变，电流与转动角度成正比，故该电流表的刻度是均匀的，选项A正确；在该磁场中线圈转动过程中各个位置的磁感应强度的大小不变，故受到的安培力的大小不变，选项B正确；若线圈中通以题图乙所示的电流时，根据左手定则，左侧受安培力向上，右侧受安培力向下，故线圈顺时针转动，选项C错误；更换k值更大的螺旋弹簧，同样的电流变化导致同样的安培力变化，但偏角变化减小了，故灵敏度减小了，选项D错误． 13．如图所示，纸面内A、B两点之间连接有四段导线：ACB、ADB、AEB、AFB，四段导线的粗细相同、材料相同；匀强磁场方向垂直于纸面向里．现给A、B两端加上恒定电压，则下列说法正确的是(　　) A．四段导线受到的安培力的方向不同 B．四段导线受到的安培力的大小相等 C．ADB段受到的安培力最大 D．AEB段受到的安培力最小 答案　C 解析　由题意可知，这四段导线的有效长度相同，均等于AB的长度；四段导线的粗细相同、材料相同，ADB段最短，所以ADB段电阻最小，AEB段的电阻小于AFB段电阻；给A、B两端加上恒定电压，这四段导线并联，所以ADB段电流最大，AEB段的电流大于AFB段的电流．由安培力公式F＝BIL可知，ADB段受到的安培力最大，AEB段受到的安培力大于AFB段受到的安培力．由左手定则可知，这四段导线受到的安培力方向相同，选项C正确． 学科网（北京）股份有限公司 $$