高中物理人教版1第2章磁場第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． 磁場中某點(diǎn)B的方向，跟該點(diǎn)處試探電流元所受磁場力方向一致C． 在磁場中某點(diǎn)試探電流元不受磁場力作用時(shí)，該點(diǎn)B值大小為零D． 在磁場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)度是描述磁場強(qiáng)弱的物理量，通過電流元垂直放置于磁場中所受磁場力與電流元的比值來定義磁感應(yīng)強(qiáng)度．比值與磁場力及電流元均無關(guān)．電流元所受磁場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的強(qiáng)弱2．在國際單位制中，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)生的磁場方向根據(jù)安培定則判斷，可知，AB磁場應(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)磁場中，磁場及電流方向如圖．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)磁場中，磁場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，若使電流或磁場反向，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分析即可．8．如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=，通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直，導(dǎo)線長度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)磁場中，導(dǎo)線與磁場方向垂直．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小（）A． 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，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直，導(dǎo)線長度為，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：電流的方向與磁場垂直，則安培力F=BIL=×1×=．故選：A．分析：根據(jù)導(dǎo)線的長度、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)生的磁場垂直于ac，b電流產(chǎn)生的磁場垂直于bc，如圖，根據(jù)平行四邊形定則，則合場強(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)的磁場方向，根據(jù)平行四邊形定則，對磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行合成，得出C點(diǎn)的合場強(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)的磁場方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶铮?fù)電荷在O點(diǎn)的磁場方向?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)生的磁場強(qiáng)，根據(jù)矢量疊加原理，則合磁場的方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶铮蔅正確，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方向，由矢量疊加來確定磁場的方向．13．已知長直通電導(dǎo)線在周圍某點(diǎn)產(chǎn)生磁場的磁感應(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長直通電導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場的磁感應(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)生的磁場為零，則由b、d兩棒產(chǎn)生的磁場方向，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)的磁場方向一致答案：D解析：解答：A、磁感線是為了描述磁場而引入的，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，為了描述磁場，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所處的磁場方向是從左向右，a點(diǎn)所處的磁場方向從右向左，小磁針靜止時(shí)N極的指向?yàn)榇艌龅姆较颍蓤D結(jié)合磁場的方向可知，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方向，小磁針靜止時(shí)N極的指向?yàn)榇艌龅姆较颍羁疹}16．如圖所示，一根質(zhì)量為m的金屬棒AC用長短相同的軟線懸掛在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，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L=，線框的下部分處在有界的勻強(qiáng)磁場中，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?。挥勺笫侄▌t判斷安培力的方向；對線框受力分析，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)磁場中，單位長度質(zhì)量為m0的“U型”金屬導(dǎo)線可繞水平軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，ab邊長為L1，bc邊長為L2．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的方向．20．如圖所示，質(zhì)量為m=、邊長為d=10cm的均質(zhì)等邊三角形導(dǎo)線框ABC，在A處用細(xì)線豎直懸掛于長度為L=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，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)磁場中，有一段5cm的導(dǎo)線和磁場垂直．當(dāng)導(dǎo)線通過的電流是1A時(shí)，受磁場的作用力是，那么磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T；現(xiàn)將導(dǎo)線長度增大為原來的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)度有磁場本身決定．則導(dǎo)線長度增大為原來的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)，是由磁場本身決定的．三．解答題22．如圖所示，有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，有一段長L=2m的導(dǎo)線垂直磁場方向放置，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，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(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，長為L，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對導(dǎo)軌的壓力．答案：棒ab受到的摩擦力為，及棒ab對導(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對導(dǎo)軌的壓力為．分析：（