课时作业(1) 安培力（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

课时作业(1)　安培力 1．在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线(　　) A．受到竖直向上的安培力 B．受到竖直向下的安培力 C．受到由南向北的安培力 D．受到由西向东的安培力 A　[赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方向由西向东，画出此处磁场和电流的方向图如图所示， 由左手定则可判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，选项A正确．] 2．如图所示，通电导线在纸面内由Ⅰ位置绕垂直纸面的固定轴转到Ⅱ位置，其他条件不变，该导线所受安培力大小(　　) A．变大　　　　　　　　 B．变小 C．不变 D．不能确定 C　[通电导线由Ⅰ位置绕固定轴转到Ⅱ位置，导线仍然与磁场垂直，故安培力F＝BIL大小不变，故C正确，A、B、D错误．故选C.] 3．如图，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里．闭合开关S，A受到通电螺线管产生的磁场的作用力的方向是(　　) A．竖直向上　　　　　　 B．竖直向下 C．水平向右 D．水平向左 A　[首先根据安培定则判断出通电螺线管右端为N极，左端为S极，所以在A处产生的磁场方向水平向左．根据左手定则判断可知A受到通电螺线管产生的磁场的作用力的方向竖直向上，选项A正确，B、C、D错误．] 4．如图所示为两根互相平行的通电直导线a、b的横截面图，a、b中的电流方向已在图中标出，那么导线a中的电流产生的磁场的磁感线环绕方向及导线b所受的安培力的方向分别是(　　) A．顺时针方向 向右 B．顺时针方向 向左 C．逆时针方向 向左 D．逆时针方向 向右 A　[根据安培定则可知，a中电流产生的磁场的磁感线沿顺时针方向环绕，在b导线处产生的磁场方向竖直向下，根据左手定则可知b导线受到的安培力方向右，选项A正确．] 5．固定直导线c垂直于纸面，可动导线ab通有图示方向的电流，用弹簧测力计悬挂在导线c的上方，若导线c中通有垂直于纸面向外的电流，以下判断正确的是(　　) A．可动导线a端转向纸外，同时测力计读数减小 B．可动导线a端转向纸外，同时测力计读数增大 C．可动导线b端转向纸外，同时测力计读数减小 D．可动导线b端转向纸外，同时测力计读数增大 B　[b端处的磁场方向斜向左上方，根据左手定则可得b端受到的安培力指向纸面内，a端处的磁场方向斜向左下方，根据左手定则可得a端受到的安培力方向指向纸外，故a端转向纸外，b端转向纸内；当导线ab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．选项B正确，A、C、D错误．] 6．如图所示，固定在水平地面上的倾角为θ的粗糙斜面上，有一根水平放在斜面上的导体棒，通有垂直纸面向外的电流，导体棒保持静止．现在空间中加上竖直向下的匀强磁场，导体棒仍静止不动，则(　　) A．导体棒受到的合力一定增大 B．导体棒一定受4个力的作用 C．导体棒对斜面的压力一定增大 D．导体棒所受的摩擦力一定增大 C　[分析导体棒的受力情况：导体棒在匀强磁场中受到重力mg、安培力F和斜面的支持力FN，摩擦力未知，且静止．若mg sin θ＝BIL cos θ，则导体棒不受摩擦力；若mg sin θ＞BIL cos θ，则导体棒受4个力，摩擦力向上；若mg sin θ＜BIL cos θ，则摩擦力向下，摩擦力有可能比原来大，也可能比原来小，但无论什么情况，导体棒对斜面的压力一定增大，为FN＝mg cos θ＋BIL sin θ，故A、B、D错误，C正确． ] 7．有四条垂直于纸面的长直固定导线，电流方向如图所示，其中a、b、c三条导线到d导线的距离相等，三条导线与d的连线互成120°角．四条导线中的电流大小都为I，其中a导线对d导线的安培力大小为F.现突然把c导线中的电流方向改为垂直于纸面向外，电流大小不变，此时d导线所受安培力的合力大小为(　　) A．0 B．F C．F D．2F D　[把c导线中的电流方向改为垂直于纸面向外后，对d进行受力分析，如图所示．a对d的斥力大小为F、b对d的斥力大小为F，c对d的引力大小为F，根据共点力的合成及几何关系可知，d导线所受安培力的合力大小为2F，选项D正确． ] 8．如图所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定两间距L＝0.5 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势E＝10 V，内阻r＝2 Ω，一质量m＝100 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好，整个装置处于磁感应强度大小B＝1 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计).金属导轨是光滑的，取g＝10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求： (1)金属棒所受安培力大小； (2)滑动变阻器R接入电路中的阻值． 解析　(1)对金属棒进行受力分析，如图所示： 由平衡条件得F＝mg sin θ 代入数据解得F＝0.5 N (2)安培力F＝ILB得I＝＝1 A 设滑动变阻器接入电路的阻值为R′，根据闭合电路欧姆定律有 E＝I(R′＋r) 得R′＝－r＝8 Ω. 答案　(1)0.5 N　　(2)8 Ω 9．如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向斜向右上方，与水平方向的夹角为45°.一个四分之三金属圆环ab置于匀强磁场中，圆环的半径为r，圆心为O，两条半径Oa和Ob相互垂直，Oa沿水平方向，Ob沿竖直方向．将圆环等分为两部分，当圆环中通以电流I时，一半圆环受到的安培力大小为(　　) A．BIr B．πBIr C．BIr D．BIr D　[根据几何关系，可知通电圆环在磁场中的有效长度为L＝r；根据安培力公式可得，圆环受到的安培力为F＝BIr，所以一半圆环受到的安培力大小为F′＝＝BIr.] 10．如图所示，半径为R的圆环与一个轴向对称的发散磁场处处垂直，环上各点的磁感应强度B大小相等，方向均与环面轴线方向成θ角．若给圆环通以恒定电流I，则圆环所受安培力的大小为(　　) A．0 B．2πRBI C．2πRBI cos θ D．2πRBI sin θ D　[把磁感应强度分解为水平分量与竖直分量，竖直方向的磁场对圆环的安培力的合力为零，圆环在水平方向磁场中的有效长度等于圆环的周长，水平方向的磁场对圆环的安培力大小F＝B水平I·2πR＝2πBIR sin θ，选项A、B、C错误，D正确．] 11．(多选)如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以如图所示方向电流时，下列判断正确的是(　　) A．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用 B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用 C．若将导线移至磁铁中点的正上方，电流反向，则磁铁对桌面的压力会减小 D．若将导线移至磁铁中点的正上方，电流反向，则磁铁对桌面的压力会增大 AC　[根据条形磁铁磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向，再根据左手定则判断安培力方向，如图所示，根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力指向右下方，再结合平衡条件，可知通电后磁铁对桌面的压力变大，静摩擦力方向向左，A正确，B错误；若将导线移至磁铁中点的正上方，电流反向，导线受到的安培力竖直向下，水平方向无作用力，根据牛顿第三定律可知，磁铁受到向上的力，对桌面的压力减小，C正确，D错误． ] 12．如图所示，导体AB质量为m，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向外．AB平放在水平支架上成为电路的一部分，接入电路部分的长度为l.当接通电路瞬间，AB弹跳起来，则导体AB中电流方向如何？若已知通电瞬间通过导体横截面的电荷量为q，则在开关S闭合过程中，安培力对导体做的功至少应为多少？ 解析　AB向上弹起，故安培力方向向上，由左手定则可知导体AB中电流的方向由B到A.AB受重力、弹力和安培力，由于接通电路瞬间，AB弹跳起来，安培力远大于重力，且作用时间极短，重力和弹力可忽略不计，根据动量定理得 F安·Δt＝mv0 又F安＝BIl，q＝IΔt 解得v0＝ 由动能定理得，安培力做的功为W＝mv＝. 答案　电流方向由B到A　 学科网（北京）股份有限公司 $$