2018_2019学年人教版高中物理选修3-1重难点强化练五：安培力的大小和方向（含答案解析）

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1、安培力的大小和方向1关于通电导线所受安培力 F 的方向，磁场 B 的方向和电流 I 的方向之间的关系，下列说法正确的是( )A F、 B、 I 三者必须保持相互垂直B F 必须垂直 B、 I，但 B、 I 可以不相互垂直C B 必须垂直 F、 I，但 F、 I 可以不相互垂直D I 必须垂直 F、 B，但 F、 B 可以不相互垂直解析：选 B 安培力 F 总是与磁场 B 方向和电流 I 方向决定的平面垂直，但 B 与 I(即导线)可以垂直，也可以不垂直，通电导线受安培力时，力 F 与磁场及力 F 与导线都是垂直的，故 A、C、D 均错，B 正确。2.如图所示，直导线平行于通电螺线管的轴线放置在

2、螺线管的上方，如果直导线可以自由地运动，且通以从 a 到 b 的电流，则导线 ab 受磁场力后的运动情况( )A从上向下看，顺时针转动并靠近螺线管B从上向下看，顺时针转动并远离螺线管C从上向下看，逆时针转动并远离螺线管D从上向下看，逆时针转动并靠近螺线管解析：选 D 通电螺线管产生的磁场方向在其内部为从右向左，外部为从左向右。通电直导线左侧所处的磁场方向斜向上，右侧导线所处的磁场方向斜向下，则由左手定则可知，直导线左侧受力方向向外，直导线右侧受力方向向里，故从上向下看为逆时针转动；当转过 90时，由左手定则可得直导线受力向下，故 D 选项正确。3如图所示，两个圆形线圈 P 和 Q，悬挂在光滑绝

3、缘杆上，通以方向相同的电流，若 I1 I2， P、 Q 受到安培力大小分别为 F1、 F2，则 P 和 Q( )A相互吸引， F1 F2 B相互排斥， F1 F2C相互排斥， F1 F2 D相互吸引， F1 F2解析：选 D 两个圆形线圈，电流同向，根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，知两线圈相互吸引。根据牛顿第三定律知，线圈 P 对线圈 Q 的力和线圈 Q 对线圈 P 的力大小相等，方向相反，故 D 正确。4.多选通电矩形线框 abcd 与长直通电导线 MN 在同一平面内，如图所示， ab 边与 MN 平行。关于 MN 产生的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是( )A线框有两条边所受的

4、安培力方向相同B线框有两条边所受的安培力大小相等C线框所受的安培力的合力方向向左D线框所受的安培力的合力方向向右解析：选 BD 由安培定则可知导线 MN 在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出 bc 边和 ad 边所受安培力大小相等，方向相反。 ab 边受到向右的安培力 Fab， cd 边受到向左的安培力 Fcd，因为 ab 所处的磁场较强， cd 所处的磁场较弱，故Fab Fcd，线框所受合力方向向右。选项 B、D 正确。5.在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线，如图所示，四根导线中的电流 I4 I3 I2 I1。要使 O 点的磁场增强，则应切断哪一根导线中的电流( )

5、A I1 B I2C I3 D I4解析：选 D 根据安培定则可知 I1、 I2、 I3、 I4在 O 点产生的磁场方向分别为垂直于纸面向里、向里、向里、向外，又 I3 I4，故切断 I4可使 O 点的磁场增强，选项 D 正确。6.如图所示，一重为 G1的通电圆环置于水平桌面上，圆环中电流方向为顺时针方向(从上往下看)，在圆环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁，磁铁的中心轴线通过圆环中心，磁铁的上端为 N 极，下端为 S 极，磁铁自身的重力为 G2。则关于圆环对桌面的压力 F 和磁铁对轻绳的拉力 F的大小，下列关系中正确的是( )A FG1， F G2 B F G2C FG1， F G2解析：选 D

6、 顺时针方向的环形电流可以等效为一个竖直放置的小磁针，由安培定则可知， “小磁针”的 N 极向下，S 极向上，故与磁铁之间的相互作用力为斥力，所以圆环对桌面的压力 F 将大于圆环的重力 G1，磁铁对轻绳的拉力 F将小于磁铁的重力 G2，选项 D正确。7已知长沙市区地磁场的磁感应强度 B 约为 4.0105 T，其水平分量约为3.0105 T；若市区一高层建筑安装了高 50 m 的竖直金属杆作为避雷针，在某次雷雨天气中，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，经避雷针开始放电，电流方向自上而下，大小为 1.0105 A，此时金属杆受到地磁场对它的安培力方向和大小分别为( )A方向向西，大小约为 15

7、0 NB方向向西，大小约为 200 NC方向向东，大小约为 150 ND方向向东，大小约为 200 N解析：选 C 当带有正电的乌云经避雷针放电时，放电电流方向沿避雷针向下，若面向北方而立，则空间水平磁场均为“” ，则右方为东方，左方为西方向，如图，由左手定则判定可知金属杆所受安培力的方向向东，大小为F BIL3.010 5 110550 N150 N，故 C 正确。8.两条直导线互相垂直，如图所示，但相隔一个小距离，其中一条 AB 是固定的，另一条 CD 能自由转动。当直流电流按如图所示方向通入两条导线时， CD 导线将( )A顺时针方向转动，同时靠近导线 ABB顺时针方向转动，同时离开导线

8、 ABC逆时针方向转动，同时离开导线 ABD逆时针方向转动，同时靠近导线 AB解析：选 D 根据电流方向相同时导线相互吸引，相反时则排斥，可知 CD 导线将逆时针方向转动，同时靠近导线 AB，所以 D 正确。9多选如图所示，直导线处于足够大的磁场中，与磁感线成 30角，导线中通过的电流为 I，为了增大导线所受的安培力，可采取的办法是( )A增大电流 IB增加直导线的长度C使导线在纸面内顺时针转 30角D使导线在纸面内顺时针转 45角解析：选 AB 由公式 F BIL，当增大电流时，可增大通电导线所受的磁场力，故 A 正确；由公式 F BIL，当增加直导线的长度时，可增大通电导线所受的磁场力，故

9、 B 正确；当使导线在纸面内顺时针转 30时，导线沿磁场方向投影长度为零，则所受磁场力为零，故 C 错误；当使导线在纸面内顺时针转 45时，导线沿磁场方向投影长度缩短，则所受磁场力变小，故 D 错误。10多选如图所示，一个半径为 R 的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交，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 角(环面轴线为竖直方向)。若导线环上载有如图所示的恒定电流 I，则下列说法正确的是( )A导电圆环所受安培力方向竖直向上B导电圆环所受安培力方向竖直向下 C导电圆环所受安培力的大小为 2BIR D导电圆环所受安培力的大小为 2 BIRsin 解析：选 AD 把磁

10、感应强度分解为水平分量与竖直分量，竖直方向的磁场对环形电流的安培力为零，由左手定则可知，水平方向的磁场对环形电流的安培力竖直向上，即导电圆环所受安培力竖直向上，故 A 正确，B 错误。水平磁场对电流的安培力F B 水平 I2 R2 BIRsin ，故 C 错误，D 正确。11如图所示，两平行导轨间的距离 L0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角为 37，在导轨所在的平面内，分布着磁感应强度 B0.50 T，方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势 E4.5 V、内阻r0.50 的直流电源。现把一个质量 m0.04 kg 的导体棒 ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止

11、。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R02.5 ，金属导轨电阻不计， g 取 10 m/s2。已知 sin 370.60，cos 370.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力。解析：(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：I 1.5 A。ER r(2)导体棒受到的安培力： F 安 BIL0.30 N。(3)导体棒所受重力沿斜面向下的分力 F1 mgsin 370.24 N。由于 F1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力 f，根据共点力平衡条件 mgsin 37 f F 安解得

12、： f0.06 N，方向沿导轨向下。答案：(1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N，方向沿导轨向下12如图所示， PQ 和 EF 为水平放置的平行金属导轨，间距为 L1.0 m，导体棒 ab 跨放在导轨上，棒的质量为 m20 g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体 c 相连，物体 c 的质量 M30 g。在垂直导轨平面方向存在磁感应强度 B0.2 T 的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度 g 取 10 m/s2。若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒 ab 重力的 0.5 倍，若要保持物体 c 静止不动。应该在棒中通入多大的电流；电流的方向如何。解析：因为导轨粗糙，设导体棒的最大静摩擦力大小为 fm，且 fm0.5 mg0.1 N，物体 c 的重力为 G Mg0.3 N，可知最大静摩擦小于物体 c 的重力，即要保持导体棒静止，则安培力方向必须水平向左，则根据左手定则判断得知棒中电流的方向为由 a 到b。 若安培力大于物体 c 的重力时，电流较大，设此时电流为 I1，则由平衡条件有 BI1L Mg fm0.1 N，解得， I12 A若安培力小于物体 c 的重力时，电流较小，设此时电流为 I2，则由平衡条件有 Mg BI2L fm0.1 N，解得： I21 A即 ab 棒中电流为 1 A I2 A。答案：1 A I2 A，由 a 到 b