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練一．選擇題1．關于磁感應強度B，下列說法中正確的是（）A． 磁場中某點B的大小，跟放在該點的試探電流元的情況有關B． 磁場中某點B的方向，跟該點處試探電流元所受磁場力方向一致C． 在磁場中某點試探電流元不受磁場力作用時，該點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B的大小，跟放在該點的試探電流元的情況及安培力大小無關，故AB錯誤；C、當通電導線與磁場平行放置時，沒有安培力，但不能肯定此處沒有磁感應強度，故C錯誤；D、磁場中磁感線越密集的地方，磁感應強度越大，故D正確，故選：D分析：磁感應強度是描述磁場強弱的物理量，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強度．比值與磁場力及電流元均無關．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弱2．在國際單位制中，磁感應強度的單位是（）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錯誤；B、特斯拉是磁感應強度的單位，故B正確．C、牛頓是力的國際主單位，故C錯誤．D、安培是電流的單位，故D錯誤．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線在其周圍產生磁場的磁感線是（）A． B． C． D． 答案：C解析：解答：AB、通電直導線產生的磁場方向根據(jù)安培定則判斷，可知，AB磁場應該是以導線為圓心的同心圓，故AB錯誤．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錯誤．故選：C．分析：通電直導線產生的磁場方向根據(jù)安培定則判斷．右手握住導線，拇指指向電流方向，四指指向磁感線環(huán)繞方向來判斷．4．一通電直導線用細線懸掛于勻強磁場中，磁場及電流方向如圖．通電導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，一導體棒放置在處于勻強磁場中的兩條平行金屬導軌上，并與金屬導軌組成閉合回路．當回路中通有電流I時，導體棒會受到安培力作用．如要使安培力增大，則以下方法正確的為（）A． 增大磁感應強度 B． 使磁感應強度反向C． 使電流強度反向 D． 減小電流強度答案：A解析：解答：由安培力的公式F=BIL可得，增大磁感應強度或增大電流強度均可實現(xiàn)安培力增大．故選：A分析：通電導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6．一通電直導線用細線懸掛于勻強磁場中，磁場及電流方向如圖所示．通電導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兩端用等長的細軟導線連接后水平地懸掛．MN處在向里的水平勻強磁場中，棒中通有由M流向N的電流，此時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． 增大電流強度 D． 減小磁感應強度答案：C解析：解答：棒處于方向垂直紙面向里的勻強磁場中，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，可以適當增加電流強度，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錯誤．故選：C．分析：通電導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，勻強磁場的磁感應強度B=，通電直導線與磁場方向垂直，導線長度L=，導線中的電流I=2A．該導線所受安培力的大小為（）A． B． C． D． 答案：C解析：解答：導線所受的安培力為：F=BIL=×2×=．故選：C．分析：根據(jù)導線的長度、電流的大小和磁感應強度的大小，結合F=BIL求出安培力的大?。?．將通電直導線置于勻強磁場中，導線與磁場方向垂直．若僅將導線中的電流增大為原來的3倍，則導線受到的安培力的大?。ǎ〢． 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錯誤．故選：C分析：電流與磁場垂直時，F(xiàn)=BIL，根據(jù)該公式判斷安培力大小的變化10．如圖所示的勻強磁場，磁感應強度為，通電直導線與磁場方向垂直，導線長度為，導線中電流為1A．該導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)導線的長度、電流的大小、磁感應強度的大小，結合安培力公式求出安培力的大小．11．如圖所示，a、b、c為紙面內等邊三角形的三個頂點，在a、b兩頂點處，各有一條長直導線垂直穿過紙面，導線中通有大小相等的恒定電流，方向垂直于紙面向里，則c點的磁感應強度B的方向為（）A． 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電流產生的磁場垂直于ac，b電流產生的磁場垂直于bc，如圖，根據(jù)平行四邊形定則，則合場強的方向豎直向下，與ab邊平行．故B正確，A、C、D錯誤．故選：B．分析：根據(jù)右手螺旋定則判斷出直導線在C點的磁場方向，根據(jù)平行四邊形定則，對磁感應強度進行合成，得出C點的合場強的方向．12．如圖所示，真空中兩點電荷+q和﹣q以相同角速度ω在水平面內繞O點順時針轉動，O點離+q較近，試判斷O點的磁感應強度方向（）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：點電荷的定向移動，形成電流，根據(jù)正電荷的定向移動方向即為電流的方向，由右手螺旋定則可知，正電荷在O點的磁場方向為垂直于紙面向里，而負電荷在O點的磁場方向為向外，由于正電荷距離O點半徑近，所以運動時在O點產生的磁場強，根據(jù)矢量疊加原理，則合磁場的方向為垂直于紙面向里，故B正確，ACD錯誤；故選：B分析：點電荷的定向移動形成電流，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．已知長直通電導線在周圍某點產生磁場的磁感應強度大小與電流成正比、與該點到導線的距離成反比．4根電流相同的長直通電導線a、b、c、d平行放置，它們的橫截面的連線構成一個正方形，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，則關于a、b、c、d長直通電導線在O點產生的合磁場的磁感應強度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兩棒產生的磁場為零，則由b、d兩棒產生的磁場方向，由右手螺旋定則可知，O指向a；故選：B．分析：根據(jù)等距下電流所產生的B的大小與電流成正比，得出各電流在O點所產生的B的大小關系，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．關于磁感線，下列說法中正確的是（）A． 磁感線是實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． 磁感線上任意一點的切線方向，都跟該點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錯誤．B、在磁體的內部，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，構成閉合曲線，故B錯誤；C、若兩條磁感線可以相交，則交點處就可以做出兩個磁感線的方向，即該點磁場方向就會有兩個，這與理論相矛盾，因此磁感線不能相交，故C錯誤．D、磁感線上任意一點的切線方向，都跟該點的磁場方向一致；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，在實驗的基礎上，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：不中斷，不相交，但是閉合曲線．15．有a、b、c、d四個小磁針，分別放置在通電螺線管的附近和內部，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點所處的磁場方向從右向左，小磁針靜止時N極的指向為磁場的方向．由圖結合磁場的方向可知，故A正確，B、C、D錯誤．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N極的指向為磁場的方向．二．填空題16．如圖所示，一根質量為m的金屬棒AC用長短相同的軟線懸掛在磁感應強度為B的勻強磁場中，通入A到C方向的電流時，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)共點力的平衡條件可分析張力變化．17．圖中已經(jīng)標出了磁場B的方向、通電直導中電流I的方向，在圖中畫出通電直導線在磁場中的受力方向．這個力是力．答案：安培力解析：解答：根據(jù)左手定則，導體受到的安培力方向為豎直向上，故受力方向如圖，這個力是安培力．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，大拇指所指方向為安培力的方向．18．如圖所示，矩形導線框ABCD用細線懸掛，水平邊AB長L=，線框的下部分處在有界的勻強磁場中，磁感應強度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，此時細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??；由左手定則判斷安培力的方向；對線框受力分析，由共點力的平衡條件可求得線框的重力，即可求出質量．19．如圖，在勻強磁場中，單位長度質量為m0的“U型”金屬導線可繞水平軸OO′轉動，ab邊長為L1，bc邊長為L2．若導線中通以沿abcd方向的電流I，導線保持靜止并與豎直方向夾角為θ，則磁場的磁感應強度至少為，此時方向為．答案：|沿ba方向向上解析：解答：對U型金屬導線受力分析，受重力、安培力和拉力，金屬導線的ab部分、bc部分和cd部分分別產生相對OO′順時針方向的力矩，而bc邊受到的安培力產生逆時針方向的力矩，當安培力的方向垂直于ab邊向上時，安培力最小，磁感應強度最小，由力矩平衡可得：故磁感應強度為：安培力的方向垂直于ab邊向上，由左手定則可知，磁感應強度的方向沿ba向上．故答案為：，沿ba方向向上分析：U型金屬導線的ab部分、bc部分和cd部分分別產生相對OO′順時針方向的力矩，而bc邊受到的安培力產生逆時針方向的力矩，由力矩平衡即可求出磁感應強度，由左手定則判斷出磁場的方向．20．如圖所示，質量為m=、邊長為d=10cm的均質等邊三角形導線框ABC，在A處用細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處有一固定的轉軸O．現(xiàn)垂直于ABC施加一個水平向里的勻強磁場，磁感應強度B=10﹣2T．在導線框中通以逆時針方向、大小為I=1A的電流，輕桿處于水平狀態(tài)，則此時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；由于導線框閉合，所受安培力為零，因此導線框對杠桿的拉力等于其重力mg，由力矩平衡條件可得：，則細線對桿的拉力；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；對導線框進行受力分析，然后由力矩平衡條件求出細線拉力的大小21．在勻強磁場中，有一段5cm的導線和磁場垂直．當導線通過的電流是1A時，受磁場的作用力是，那么磁感應強度B=T；現(xiàn)將導線長度增大為原來的3倍，通過電流減小為原來的一半，那么磁感應強度B=T；如果把該通電導體拿走，那么該處磁感應強度B=T．答案：2|2|2解析：解答：根據(jù)磁感應強度的定義式，有：，由此可知該處的磁感應強度為2T，這與導線的放置、長短、電流大小等因素無關，即該處的磁感應強度有磁場本身決定．則導線長度增大為原來的3倍，磁感應強度不變，仍為2T；通電導體拿走后，磁感應強度也為2T；故答案為：2；2；2．分析：磁場與導線垂直，根據(jù)安培力的公式F=BIL，求磁感應強度B，注意公式是采用比值法定義的，磁場中某點磁感應強度的大小與F，Il等因素無關，是由磁場本身決定的．三．解答題22．如圖所示，有一勻強磁場，磁感應強度B=2T，有一段長L=2m的導線垂直磁場方向放置，當導線中通以I=的水平向右的電流時，（1）判斷導線所受安培力的方向是垂直導線向上還是向下；答案：（1）安培力的方向垂直導線向上；（2）求導線所受到的安培力F的大?。鸢福海?）導線所受的安培力大小F=BIL=2××2N=2N，導線所受的安培力為2N解析：解答：（1）根據(jù)左手定則知，安培力的方向垂直導線向上．（2）導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線向上．（2）導線所受的安培力為2N．分析：根據(jù)左手定則判斷安培力的方向，結合安培力的大小公式求出導線所受的安培力的大?。?3．如圖，金屬導軌水平放置，導軌間的距離為L，處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向與導軌平面成θ角．金屬導軌的一端接有電動勢為E、內阻為r的直流電源．現(xiàn)把一根金屬桿ab放在金屬導軌上，金屬桿靜止．金屬桿ab質量為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對導軌的壓力．答案：棒ab受到的摩擦力為，及棒ab對導軌的壓力為解析：解答：（1）導體不動，電路中只有電源和導體有電阻，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對導軌的壓力為．分析：（