1 课时精练(一) 安培力及其应用-【正禾一本通】2024-2025学年高中物理选择性必修2同步课堂高效讲义配套练习（鲁科版2019）

课时精练(一)　安培力及其应用 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) [基础达标] 1．(2022·广东广州高二期末)如图所示，质量为m、长为l的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x轴正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。有关磁感应强度方向下列说法正确的是(　　) A．可能沿x轴正方向 B．可能沿y轴负方向 C．可能沿z轴负方向 D．可能沿悬线向上 C　[若沿x轴正方向，磁场方向与电流方向相同，导线不会受到安培力的作用，不可能发生偏转，A错误；根据左手定则，若磁场沿y轴负方向，通电导线受安培力沿z轴负方向，不可能向y轴正方向偏转，B错误；根据左手定则，若磁场沿z轴负方向，通电导线受安培力沿y轴正方向，向y轴正方向偏转，C正确；根据左手定则，若磁场沿悬线向上，通电导线受安培力垂直导线所在平面向下，不可能向y轴正方向偏转，D错误。] 2.(2022·浙江柯桥高二期末)小明在课后用铜丝自制了一个“心”形的线圈，他把一节干电池的正极朝上放在一个强磁铁上，强磁铁的N极朝上，S极朝下，然后把制成的线圈如图所示放在电池上，顶端与电池的正极接触，下部分和磁铁接触，忽略各接触面上的摩擦力，从上往下看，则(　　) A．线圈不会转 B．线圈做顺时针转动 C．线圈做逆时针转动 D．转动方向无法判断 B　[“心”形的线圈，左半部分电流由上到下，磁场的方向有向左的分量，根据左手定则可知，安培力是向内的；“心”形的线圈，右半部分电流也是由上到下，磁场的方向有向右的分量，根据左手定则可知，安培力是向外的，则从上往下看，线圈做顺时针转动，故A、C、D错误，B正确。] 3.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 C　[导线a对c的安培力F1由c指向a，导线b对c的安培力F2由c指向b；电流相等，所以F1＝F2，根据力的合成法则c所受合力与ab边垂直，指向左边，故C正确。] 4.(2022·浙江杭州期末)如图为一台直流电动机的简化示意图，已知转子为n匝、长L、宽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(线圈平面与磁场方向平行)顺时针(从a看向b)转过θ角时，转子的ab边受到的安培力大小为(　　) A．nBIL sin θ　　　　　　 B．nBIL cos θ C．nBId D．nBIL D　[根据安培力公式可得转子的ab边所受的安培力大小F＝nBIL，D正确。] 5．(2022·山西太原高二期末)磁电式电流表的线圈放在磁体的两极间，磁体产生辐向分布磁场(如图所示)，线圈的左右两边所在处的磁感应强度大小都相等，当线圈中通有图示方向的电流时(　　) A．线圈左边受到向上的安培力，右边受到向下的安培力 B．线圈左右两边受到的安培力方向相同 C．线圈转到不同位置受到的安培力大小不同 D．当线圈中的电流方向发生变化时，线圈的转动方向并不变 A　[由左手定则可知，线圈左边受到向上的安培力，右边受到向下的安培力，故A正确，B错误；线圈转到任意位置，线圈所在平面与磁感线平行，受到的安培力大小相同，故C错误；当线圈中的电流方向发生变化时，由左手定则可知，线圈的转动方向改变，故D错误。] 6.如图所示，水平导轨间距为L＝0.5 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量为m＝1 kg，电阻为R0＝0.9 Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.1 Ω，电阻R＝4 Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5 T，方向垂直于ab，与导轨平面成夹角α＝53°；ab与导轨间动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g取10 m/s2，ab处于静止状态。已知 sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。求： (1)通过ab的电流大小和方向； (2)ab受到的安培力大小； (3)重物重力G的取值范围。 解析：　(1)由闭合电路欧姆定律可得，通过ab的电流：I＝＝ A＝2 A 方向由a到b； (2)ab受到的安培力F＝ILB＝2×0.5×5 N＝5 N； (3)ab受力如图所示， 最大静摩擦力：fmax＝μ(mg－F cos 53°)＝3.5 N 由平衡条件得， 当最大静摩擦力方向向左时：T′＝F sin 53°＋fmax＝7.5 N　 当最大静摩擦力方向向右时：T＝F sin 53°－fmax＝0.5 N 由于重物受力平衡，故T＝G 则重物重力的取值范围为0.5 N≤G≤7.5 N。 答案：　(1)2 A　方向由a到b　(2)5 N (3)0.5 N≤G≤7.5 N [能力提升] 7.如图所示，固定直导线c垂直纸面，可动导线ab通以如图所示方向的电流，用弹簧测力计(图中只画出了弹簧)悬挂在导线c的上方，当导线c中通以垂直于纸面向外的电流时，以下判断正确的是(　　) A．导线a端转向纸外，同时测力计读数减小 B．导线a端转向纸外，同时测力计读数增大 C．导线b端转向纸外，同时测力计读数减小 D．导线b端转向纸外，同时测力计读数增大 B　[b端的磁场方向斜向左上，根据左手定则可得b端受到指向纸面向里的安培力，a端的磁场方向为斜向左下，根据左手定则可得受到的安培力方向指向纸外，故导线a端转向纸外，导线b端转向纸内，当ab导线转过90°后，两电流为同向电流，相互吸引，导致弹簧测力计的读数变大，故B正确。] 8．(多选)(2022·广东省汕头市金山中学期末考试)老师在课堂上做了两个小实验，同学们印象深刻。第—个实验叫作“旋转的液体”，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极。把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水。如果把玻璃皿放在如图甲所示的磁场中，液体就会旋转起来。第二个实验叫作“振动的弹簧”，把一根轻弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触(如图乙)，通电后，发现弹簧不断上下振动。下列关于这两个趣味实验的说法正确的是(　　) A．图甲中，如果改变磁场的方向，液体的旋转方向改变 B．图甲中，如果改变电源的正负极，液体的旋转方向不变 C．图乙中，如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动 D．图乙中，如果改变电源的正负极，观察不到弹簧不断上下振动 AC　[题图甲中，如果改变磁场方向，液体所受的安培力方向改变，则液体的旋转方向改变，A正确；题图甲中，如果改变电源的正负极，电流方向改变，液体所受的安培力方向改变，则液体的旋转方向改变，B错误；题图乙中，当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据安培定则及左手定则知，各圈导线之间都产生了相互吸引的作用力(或者根据同向电流相互吸引也可判断)，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去了相互吸引的作用力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了电流，开始重复上述过程。如果改变电源的正负极，仍然可以发生以上过程，C正确，D错误。] 9.(2022·安徽六安一中高二期末)如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，导体棒中电流为I。要使导体棒静止在斜面上，需要外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为(　　) A．　　 B． C．　　 D． B　[对导体棒分析可知，导体棒受重力、支持力和安培力保持平衡状态，其中支持力的方向不变，重力的大小和方向均不变，作出一系列可能的矢量三角形如图所示，可知当安培力方向与支持力方向垂直时安培力最小，为Fmin＝ILBmin＝mg sin 30°＝mg，所以需要外加匀强磁场的磁感应强度的最小值为Bmin＝＝，故B正确，A、C、D错误。] 学科网（北京）股份有限公司 $$