第1章 1 安培力&2 安倍力的应用（Word练习）-【精讲精练】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

[基础训练] 1．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是(　　) A．安培力的方向可以不垂直于直导线 B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半 解析　安培力总是垂直于磁场与电流所决定的平面，因此，安培力总与磁场和电流垂直，A错误，B正确；安培力F＝BIlsin θ，其中θ是导线与磁场方向的夹角，所以C错误；将直导线从中点折成直角，导线受到安培力的大小不仅与有效长度有关，还与导体在磁场中的相对位置有关，D错误。 答案　B 2．(多选)关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法正确的是(　　) A．该磁场的磁感应强度处处大小相等，方向相同 B．该磁场的磁感应强度处处方向相同，大小不等 C．使线圈平面始终与磁感线平行 D．该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度的大小都相等 解析　磁电式仪表内的磁场为辐向分布的磁场，是非匀强磁场，A、B错误；辐向分布的磁场使得线圈转到任何位置都与磁场方向平行，离轴线等距处的磁场大小相等，但方向不同，C、D正确。 答案　CD 3．如图所示，假想在地球赤道上方存在半径略大于地球半径的圆形单匝线圈。在线圈中通以图示方向的电流，则它所受地磁场的安培力方向最接近于(　　) A．垂直地面向上　　 B．垂直地面向下 C．向南 D．向北 解析　赤道上方的地磁场方向由南向北，由题图电流方向，根据左手定则，可知安培力方向最接近垂直地面向下。 答案　B 4．一光滑绝缘的正方体固定在水平面内。AB导体棒可绕过其中点的转轴在正方体的上表面内自由转动，CD导体棒固定在正方体的下底面。开始时两棒相互垂直并静止，两棒中点O1O2连线在正方体的中轴线上。现对两棒同时通有图示(A到B、D到C)方向的电流。下列说法正确的是(　　) A．通电后AB棒仍将保持静止 B．通电后AB棒将要顺时针转动(俯视) C．通电后AB棒将要逆时针转动(俯视) D．通电瞬间线段O1O2间存在磁感应强度为零的位置 解析　从正视方向研究CD导体棒电流产生的磁场分布如图所示， 可知CD导体棒电流在B端有垂直AB棒向上的分磁场，根据左手定则可知B端受到垂直于纸面向外的安培力，B端向外转动，CD导体棒电流在A端有垂直AB棒向下的分磁场，根据左手定则可知A端受到垂直于纸面向里的安培力，A端向里转动，故俯视看导体棒AB将要顺时针转动，B正确，A、C错误；根据安培定则可知通电瞬间CD导体棒电流和AB导体棒电流在线段O1O2间产生的磁场方向相互垂直，故通电瞬间线段O1O2间不存在磁感应强度为零的位置，D错误。 答案　B 5.通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定光滑转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图所示。下列哪种情况将会发生(　　) A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动 B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动 C．L2绕轴O按顺时针方向转动 D．L2绕轴O按逆时针方向转动 解析　由安培定则和左手定则知，L2所受的安培力方向向右，但下半部分大，上半部分小，故L2以O为轴逆时针转动。 答案　D 6．一通电直导线长度为L、质量为m、电流为I，用两根绝缘轻质细线悬挂在天花板上，静止在水平位置，正面图如图甲所示，在通电导线所处位置加上匀强磁场，静止后细线与竖直方向成θ角，侧面图如图乙所示，重力加速度为g。现保持细绳与竖直方向的夹角θ不变，改变磁感应强度B的方向，其大小随与水平方向的夹角α的变化如图丙所示，则(　　) 甲 乙　　　　　　　　丙 A．θ＝135° B．磁感应强度B的最小值为 C．磁感应强度B最小时，每根细线拉力大小为mg D．α＝90°时，磁感应强度B的大小为 解析　根据题意，由矢量三角形法则可知，当安培力的方向与细线垂直时，安培力最小，即磁感应强度最小，如图所示。 由题图丙可知，当α＝135°时，磁感应强度最小，根据几何关系可知θ＝45°，故A错误；根据平衡条件可知，安培力的最小值为F安＝mgsinθ＝，根据F安＝BIL，解得B的最小值为Bmin＝，故B正确；磁感应强度B最小时，根据平衡条件有2F＝mgcos θ，每根细线拉力为F＝mg，故C错误；当α＝90°时，根据平衡条件有F安＝mgtan θ＝mg，根据F安＝BIL可得，磁感应强度B的大小为B＝，故D错误。 答案　B 7．如图所示，力传感器固定在天花板上，边长为L的正方形匀质导线框abcd用不可伸长的轻质绝缘细线悬挂于力传感器的测力端，导线框与磁场方向垂直，线框的bcd部分处于匀强磁场中，b、d两点位于磁场的水平边界线上，磁场的磁感应强度大小为B。若在导线框中通以方向如图所示的恒定电流，导线框静止时，力传感器的示数大小为F1，只改变电流方向，其他条件不变，导线框静止时，力传感器的示数大小为F2。则该恒定电流的大小为(　　) A．　　　　 B． C． D． 解析　导线框中通以方向如题图所示的恒定电流时，根据左手定则可知，导线框受到的安培力竖直向上，则根据力的平衡条件有F1＋BI·L＝mg，只改变电流方向，其他条件不变，则导线框受到的安培力方向竖直向下，则根据力的平衡条件有F2＝BI·L＋mg，联立可得，恒定电流的大小为I＝，故选C。 答案　C 8.如图所示，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结果金属杆ab静止且紧压在水平导轨上。若磁场方向与导轨平面成θ角，求： (1)金属杆ab受到的摩擦力大小； (2)金属杆ab对导轨的压力大小。 解析　(1)对金属杆ab受力分析，如图所示。 安培力大小F＝BIL，与磁场方向垂直斜向上，与竖直方向成θ角，金属杆还受竖直向下的重力mg、水平导轨的支持力N和静摩擦力f的作用。金属杆ab静止，合外力为零，则水平方向上：f＝BILsin θ。 (2)竖直方向上：N＋BILcos θ＝mg， 所以金属杆ab对导轨的压力 N′＝N＝mg－BILcos θ。 答案　(1)BILsin θ　(2)mg－BILcos θ [能力提升] 9．(多选)用如图(a)所示的装置研究安培力，线圈的一端悬挂于弹簧测力计上，另一端放置在匀强磁场中。某次实验获得测力计读数随电流变化的F­I图像如图(b)所示，图中F1、F0和I1为已知量，线圈匝数为n，重力加速度为g，忽略线圈上边所在位置处的磁场，通过以上已知量可求出(　　) A．线圈的质量 B．线圈在磁场中的有效长度 C．线圈所在磁场的磁感应强度 D．磁感应强度与线圈有效长度的乘积 解析　由题图(b)可知，测力计读数在增大，所以线圈受到向下的安培力，有F＝mg＋nBIL，结合题图，易知F0＝mg，＝nBL，解得m＝，BL＝，故A、D正确；由上面选项分析可知，磁感应强度与线圈有效长度的乘积可求出，但二者均为未知量，所以不能求出它们的数值。故B、C错误。 答案　AD 10.始终静止在斜面上的条形磁铁，当其上方的水平导线L中通以如图所示的电流时，与通电前相比，斜面对磁铁的弹力FN和摩擦力Ff的变化情况为(　　) A．FN增大，Ff减小 B．FN减小，Ff增大 C．都增大 D．都减小 解析　如图所示，导线所在位置磁场斜向右下方，由左手定则知，导线所受的安培力方向斜向右上方，根据牛顿第三定律知，磁体受到的力斜向左下方，故C正确。 答案　C 11．如图所示，通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度L＝1 m的光滑绝缘框架上，匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)，磁场的磁感应强度B＝0.3 T。右侧回路中，电源的电动势E＝9 V、内阻r＝1 Ω。额定功率为6 W、额定电压为3 V的电动机M正常工作。取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2。试求： (1)电动机的额定电流IM与通过电源的电流I总； (2)导体棒的质量m。 解析　(1)电动机正常工作时，有PM＝UIM，得IM＝2 A 通过电源的电流为I总＝，解得I总＝6 A。 (2)流过导体棒的电流I为I＝I总－IM＝ 6 A－2 A＝4 A 导体棒静止时，有BIL＝mgsin 37° 解得m＝0.2 kg。 答案　(1)2 A　6 A　(2)0.2 kg 12．如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L＝0.5 m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m＝1 kg，系在ab棒中点的水平轻细绳跨过定滑轮与重量G＝3 N的物块相连。已知ab棒与导轨间的动摩擦因数 μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V、内阻r＝0.1 Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计。要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？(g取10 m/s2) 解析　依据物体的平衡条件可得， ab棒恰不向右滑动时：G－μmg－BI1L＝0 ab棒恰不向左滑动时：G＋μmg－BI2L＝0 依据闭合电路欧姆定律可得： E＝I1(R1＋r) E＝I2(R2＋r) 由以上各式代入数据可解得： R1＝9.9 Ω，R2＝1.9 Ω 所以R的取值范围为：1.9 Ω≤R≤9.9 Ω。 答案　1.9 Ω≤R≤9.9 Ω 学科网（北京）股份有限公司 $$