粤教版选修备战高中物理综合模拟试卷安培力的应用精修订

高中物理选修3-1《安培力的应用》练习试卷在平时做好每份物理试题能有效的检查出你对知识的掌握程度!至于，到了考前要如何做练习呢?接下来，店铺就和大家一起来做份粤教版高中物理选修3-1《安培力的应用》练习试卷，希望对大家有帮助! 粤教版高中物理选修3-1《安培力的应用》练习试卷选择题首先发现通电导线的周围存在磁场的科学家是( )A.库仑B.奥斯特C.安培D.法拉第对于放在匀强磁场中的通电线圈，下列说法中正确的是( )A.线圈平面平行于磁感线时，所受合力为零，合力矩最大B.线圈平面平行于磁感线时，所受合力最大，合力矩为零C.线圈平面垂直磁感线时，所受合力为零，合力矩为零D.线圈平面垂直磁感线时，所受合力为零，合力矩最大关于磁电式电流表，下列说法中正确的有( )A.电流表的线圈处于匀强磁场中B.电流表的线圈处于均匀辐向磁场中C.电流表的线圈转动时，安培力大小不变D.电流表指针的偏转角与所测电流成正比磁悬浮列车在行进时会“浮”在轨道上方，从而可高速行驶.可高速行驶的原因是列车浮起后( )A.减小了列车的惯性B.减小了地球对列车的引力C.减小了列车与铁轨间的摩擦力D.减小了列车所受的空气阻力两条长直导线AB和CD相互垂直，彼此相隔一很小距离，通以图所示的电流，其中AB固定，CD可以以其中心为轴自由转动或平动，则CD的运动情况是( )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ABC.逆时针方向转动，同时靠近导线ABD.逆时针方向转动，同时离开导线AB下列说法中正确的是( )A.放在匀强磁场中的通电导线，一定受到磁场的作用力B.通电导线在磁场中一定会转动C.磁场对通电导线的作用力方向一定跟电流方向平行D.磁场对通电导线的作用力方向既垂直于电流方向，又垂直于磁场方向有一个电流表接在电动势为E、内阻为r(r经过处理，阻值很大)的电池两极，指针偏转了30°角，如果将其接在电动势为2E、内阻为2r 的电池两极，其指针偏转角为( )A.60°B.30°C.30°与60°之间D.大于60°如图所示，两相同绝缘导线环，环面垂直放置，若通以如图所示电流，则…()A.球心处的磁感应强度B的方向沿纸面向上B.球心处的磁感应强度B的方向沿纸面向下C.球心处的磁感应强度B的方向穿入纸内斜向下D.球心处的磁感应强度B的方向垂直纸面向内关于磁感应强度，下列说法中正确的是( )A.磁感应强度是一个标量B.磁感应强度越大的地方，通过垂直于磁场方向单位面积的磁感线条数越多C.磁感应强度越大的地方，作用在单位长度通电导线上的磁场力一定越大D.在匀强磁场中，磁感线沿各个方向均匀分布如图所示，一根通有电流I1的固定长直导线在可以自由移动和转动的通有电流I2的矩形线圈的平面内，线圈将会出现( )A.远离导线运动B.向着导线平动C.绕轴OO′运动D.绕轴NN′运动在赤道处沿东西方向放置一根直导线，导线中电子定向运动的方向是从东向西，则导线受到地磁场的作用力的方向为( )A.向东B.向北C.向上D.向下关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向，正确的说法是( )A.跟磁场方向垂直，跟电流方向平行B.跟电流方向垂直，跟磁场方向平行C.既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直D.既不跟磁场方向垂直，也不跟电流方向垂直关于磁感线，下列说法正确的是( )A.它可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时南极所指的方向一致B.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的C.磁感线总是从磁铁北极出发，到南极终止D.磁感线就是细铁屑连成的曲线关于磁现象的电本质，下列描述正确的是( )A.一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用B.除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的C.电和磁无任何关系D.磁就是电，电就是磁，有电必有磁，有磁必有电关于磁场，下列说法正确的是( )A.磁场看不见摸不着，故它不存在B.磁场是一种特殊的物质C.磁场对放入磁场中的通电导线、磁体一定有力的作用D.磁感线就是磁场填空题如图所示，在光滑水平桌面上，有两根弯成直角的相同金属棒，它们的一端均可绕固定转动轴O自由转动，另一端b互相接触，组成一个正方形线框.正方形每边长度均为L，匀强磁场的方向垂直桌面向下，当线框中通以图示方向的电流I时，两金属棒在b点的相互作用力为f，则此时磁感应强度的大小为______________(不计电流产生的磁场).通电螺线管内部的磁感应强度与管口外部比较______________的磁感应强度大.根据磁场对电流有作用力的原理，列举两个在实际生活中的应用____________________.在匀强磁场中的通电导线，在导线______________磁场方向放置的情况下，它受到的安培力最大;在导线______________磁场方向放置的情况下，它受到的安培力最小.试在图中标出电源的正极和负极.有一电磁铁，截面积为6.0 cm2，已知垂直穿过此面积的磁通量为2.25×10-4 Wb，则磁感应强度大小为_____________.计算题如图所示，电源电动势E="2" V，r="0.5" Ω，竖直导轨宽L="0.2" m，导轨电阻不计，另有一金属棒质量m="0.1" kg、电阻R="0.5" Ω,它与导轨间的动摩擦因数μ=0.4，靠在导轨的外面.为使金属棒静止不滑动，施一与纸面夹角为30°且与导体棒垂直指向纸里的匀强磁场，g取10 m/s2，求：(1)此磁场的方向;(2)磁感强度B的取值范围.。

高中物理学习材料学号：_______ 姓名：_______3.4安培力的应用—平衡【旧知检测】1、如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I 的方向如图所示，两绳的拉力均为F.为使F＝0，可能达到要求的方法是( )A．加水平向右的磁场B．加水平向左的磁场C．加垂直纸面向里的磁场D．加垂直纸面向外的磁场【考点呈现】安培力的计算力的平衡【新课尝试练】通电导线在磁场中静止时，处于平衡状态。

可利用平衡条件建立力学方程。

具体情形：一、二力平衡。

例1、如图所示，磁极间存在水平磁场，磁感应强度B为0.4T. 水平放置的导线AC与磁场方向垂直，导线每米长度的重力为1N.导线恰好悬在空中平衡，则求导线中的电流方向和大小。

二、三力平衡例2、一根长度0.1米的均匀金属杆，两端焊接等长的细软导线，悬挂在同一水平的两点上，abcd所在的区域内有一竖直方向的匀强磁场，当ab中通以如图所示电流时，金属杆ab偏离原来的位置到两根悬线和竖直方向的夹角为30°时保持平衡，如果金属杆ab的质量为0.1千克，其中通过电流强度为10安，求匀强磁场的磁感应强度（g取10米/秒2）三、四力平衡例3、如图所示，质量为m的导体棒AB静止在水平导轨上，导轨宽度为L，已知电源的电动势为E，内阻为r，导体棒的电阻为R，其余接触电阻不计，磁场方向垂直导体棒斜向上与水平面的夹角为 ，磁感应强度为B，求轨道对导体棒的支持力和摩擦力．【巩固练】1、如图所示，在磁感应强度B＝1T的匀强磁场中，用两根细线悬挂长L＝10cm、质量m＝5g的金属杆．在金属杆中通以稳恒电流，使悬线受的拉力为零．(1)求金属杆中电流的大小和方向；(2)若每根悬线所受的拉力为0.1N，求金属杆中的电流的大小和方向(g＝10m/s2)．2、如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m，质量为6×10-2 kg的通电直导线，电流I＝1A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度按B=0.4×t (T)，方向竖直向上的磁场中，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g取10m/s2)【拓展练】1、在倾角θ=30°的斜面上,固定一金属框,宽L=0.25 m,接入电动势E=12 V,内阻不计的电3,整个装池,垂直框面放有一根质量m=0.2 kg的金属棒ab,它与框架的动摩擦因数μ=6置放在磁感应强度B=0.8 T,垂直框面向上的匀强磁场中,如图所示.当调节滑动变阻器R 的阻值在什么范围内时,可使金属棒静止在框架上?(框架与棒的电阻不计,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，g取10 m/s2)2、在倾角为θ的光滑斜面上，置一通有电流I，长为L，质量为m的导体棒，如图所示（1）欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为多少？方向如何？（2）欲使棒静止在斜面上，且对斜面无压力，应加匀强磁场B的大小为多少？方向如何？【课堂检测】1、如图所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电池内阻不计，问：若导线光滑，电源电动势E多大才能使导体杆静止在导轨上？【课后练习】1、质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为μ。

第四节安培力的应用A级抓基础1．两条导线相互垂直，如图所示，但相隔一段小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由活动，当直流电流按图所示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸内看)( )A．顺时针方向转动，同时靠近导线ABB．逆时针方向转动，同时离开导线ABC．顺时针方向转动，同时离开导线ABD．逆时针方向转动，同时靠近导线AB解析：本题可用下面两种方法解答．(1)电流元受力分析法：把直线电流CD等效为CO、DO两段电流元，AB电流的磁感线分布如图所示，用左手定则判定可知导线CD将逆时针转动．(2)特殊值分析法：将导线CD转过90°的特殊位置，两直线电流相互平行，方向相同相互吸引，可见CD将靠近AB，所以导线CD逆时针方向转动，同时要靠近导线AB.因此正确答案是D.答案：D2．在如图所示的电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b 两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小分别为Fa、Fb，可判断这两段导线( )A．相互吸引，Fa＞Fb B．相互排斥，Fa＞FbC．相互吸引，Fa＜Fb D．相互排斥，Fa＜Fb解析：无论电键置于a还是置于b，两导线中通过的都是反向电流，相互间作用力为斥力，A、C错误．电键置于位置b时电路中电流较大，导线间相互作用力也较大，故B错误，D正确．答案：D3．用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者等高平行放置，如图所示，当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有( )A．两导线环相互吸引B．两导线环相互排斥C．两导线环无相互作用力D．两导线环先吸引后排斥解析：通电的导线环周围能够产生磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用．由于导线环中通入的电流方向相同，二者同位置处的电流方向完全相同，相当于通入同向电流的直导线，据同向电流相互吸引的规律，判知两导线环应相互吸引，故A正确．答案：A4．如图所示的弹性线圈AB，当给它通电时下面判断正确的是( )A．当电流从A向B通过时线圈长度增加，当电流反向时线圈长度减小B．当电流从B向A通过时线圈长度增加，当电流反向时线圈长度减小C．不管电流方向如何，线圈长度都不变D．不管电流方向如何，线圈长度都减小解析：把环形电流看成无数小段的直线电流组成，当电流从A向B通过线圈时各线环的电流方向如图所示，各电流平行且同向，相互吸引，线圈长度变短，当电流从B向A通过线圈时各线环的电流方向与所示方向相反，但各电流仍平行且同向，相互吸引，线圈长度仍变短，故D正确．答案：D5．如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6×10－2 kg的通电直导线，电流强度I＝1 A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度从零开始每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中．设t＝0时，B＝0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)?解析：斜面对导线的支持力为零时导线的受力如右图所示．由平衡条件得：FTcos 37°＝F，①FTsin 37°＝mg，②由①②解得：F＝，代入数值得：F＝0.8 N，由F＝BIL得：B＝＝ T＝2 T.B与t的变化关系为B＝0.4t T，所以t＝5 s.答案：5 sB级提能力6．如图所示，一根通电的直导体棒放在倾斜的粗糙导轨上，且有图示方向的匀强磁场，处于静止状态，若增大电流强度，导体棒仍静止，则在电流增大到刚要运动的过程中，导体棒受到摩擦力的大小变化情况可能是( )A．一直减小 B．先减小后增大C．先增大后减小D．始终不变解析：由左手定则可判定安培力方向沿斜面向上，若开始时摩擦力方向沿斜面向下，则有F安＝mgsin θ＋f，而F安＝BIL，则f＝mgsin θ－F安，I增大，f减小；当f减小到0后，F安＞mgsin θ，f反方向，I增大，f增大．答案：B7．如图所示，一条形磁铁放在桌面上，一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图所示．则在这个过程中磁铁受到的摩擦力(保持静止)( )A．为零B．方向由向左变为向右C．方向保持不变D．方向由向右变为向左答案：B8．(多选)如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直于纸面向外运动，则( )A．将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B．将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极C．将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极D．将b、c端接在电源正极，a、d端接在电源负极答案：AB9．如图，水平放置的光滑的金属导轨M、N，平行地置于匀强磁场中，间距为d，磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面夹角为α，金属棒ab的质量为m，放在导轨上且与导轨垂直．电源电动势为E，定值电阻为R，其余部分电阻不计．则当电键闭合的瞬间，棒ab的加速度为多大？解析：画出导体棒ab受力的截面图，如图所示．导体棒ab所受安培力：F＝BIL，由牛顿第二定律得：Fsin α＝ma，导体棒ab中的电流：I＝，得a＝.答案：BELsin αmR10.(20xx·全国Ⅰ卷)如图所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.试判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下．开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl1＝0.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kΔl1＝mg①式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小．开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为F＝IBL②式中，I是回路电流，L是金属棒的长度，两弹簧各自再伸长了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F③由欧姆定律有。

课时跟踪检测（十六）安培力的应用1．如图1所示，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，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )图1B．竖直向上A．竖直向下D．水平向左C．水平向右解析：选B 首先根据安培定则判断通电螺线管在A处产生的磁场方向：水平向左。

根据左手定则判断可知：A受到通电螺线管磁场的作用力的方向：竖直向上，故A、C、D错误，B正确。

2．(多选)如图2所示，直导线处于足够大的磁场中，与磁感线的夹角为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( )图2A．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．使导线在纸面内逆时针转60°角解析：选ABD 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B正确；当使导线在纸面内顺时针转30°时，导线与磁场方向平行，则所受磁场力变为零，故C错误；当使导线在纸面内逆时针转60°时，导线垂直磁场方向投影长度伸长，则所受磁场力变大，故D正确。

3．通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图3所示，ab边与MN平行。

关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是( )图3A．线框所受的安培力的合力为零B．线框所受的安培力的合力方向向左C．线框有两条边所受的安培力方向相同D．线框有两条边所受的安培力大小相等解析：选D 直导线中的电流方向由M到N，根据安培定则，导线右侧区域磁感应强度方向向外，ab边电流的方向向上，根据左手定则，ab边受向右的安培力，cd边受到向左的安培力，ad边受到向上的安培力，bc边受到向下的安培力，方向全不同；ab边受到的安培力大于cd边，ad边受到的安培力与bc边受到的安培力大小相等，合力向右，故A、B、C错误，D正确。

第三章磁场第四节安培力的应用A级　抓基础1．两条导线相互垂直，如图所示，但相隔一段小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由活动，当直流电流按图所示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸内看)( )A．顺时针方向转动，同时靠近导线ABB．逆时针方向转动，同时离开导线ABC．顺时针方向转动，同时离开导线ABD．逆时针方向转动，同时靠近导线AB解析：本题可用下面两种方法解答．(1)电流元受力分析法：把直线电流CD等效为CO、DO两段电流元，AB电流的磁感线分布如图所示，用左手定则判定可知导线CD将逆时针转动．(2)特殊值分析法：将导线CD转过90°的特殊位置，两直线电流相互平行，方向相同相互吸引，可见CD将靠近AB，所以导线CD逆时针方向转动，同时要靠近导线AB.因此正确答案是D.答案：D2．在如图所示的电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小分别为F a、F b，可判断这两段导线( )A．相互吸引，F a＞F b B．相互排斥，F a＞F bC．相互吸引，F a＜F b D．相互排斥，F a＜F b解析：无论电键置于a还是置于b，两导线中通过的都是反向电流，相互间作用力为斥力，A、C错误．电键置于位置b时电路中电流较大，导线间相互作用力也较大，故B错误，D正确．答案：D3．用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者等高平行放置，如图所示，当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有( )A．两导线环相互吸引B．两导线环相互排斥C．两导线环无相互作用力D．两导线环先吸引后排斥解析：通电的导线环周围能够产生磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用．由于导线环中通入的电流方向相同，二者同位置处的电流方向完全相同，相当于通入同向电流的直导线，据同向电流相互吸引的规律，判知两导线环应相互吸引，故A正确．答案：A4．如图所示的弹性线圈AB，当给它通电时下面判断正确的是( )A．当电流从A向B通过时线圈长度增加，当电流反向时线圈长度减小B．当电流从B向A通过时线圈长度增加，当电流反向时线圈长度减小C．不管电流方向如何，线圈长度都不变D．不管电流方向如何，线圈长度都减小解析：把环形电流看成无数小段的直线电流组成，当电流从A向B通过线圈时各线环的电流方向如图所示，各电流平行且同向，相互吸引，线圈长度变短，当电流从B向A通过线圈时各线环的电流方向与所示方向相反，但各电流仍平行且同向，相互吸引，线圈长度仍变短，故D正确．答案：D5．如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6×10－2kg的通电直导线，电流强度I＝1 A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度从零开始每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中．设t＝0时，B＝0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零(g取10m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)?解析：斜面对导线的支持力为零时导线的受力如右图所示．由平衡条件得：F T cos 37°＝F ，①F T sin 37°＝mg ，②由①②解得：F ＝，mg tan 37°代入数值得：F ＝0.8 N ，由F ＝BIL 得：B ＝＝ T ＝2 T.F IL 0.81×0.4B 与t 的变化关系为B ＝0.4t T ，所以t ＝5 s.答案：5 sB 级　提能力6．如图所示，一根通电的直导体棒放在倾斜的粗糙导轨上，且有图示方向的匀强磁场，处于静止状态，若增大电流强度，导体棒仍静止，则在电流增大到刚要运动的过程中，导体棒受到摩擦力的大小变化情况可能是( )A ．一直减小B ．先减小后增大C ．先增大后减小D ．始终不变解析：由左手定则可判定安培力方向沿斜面向上，若开始时摩擦力方向沿斜面向下，则有F安＝mg sin θ＋f，而F安＝BIL，则f＝mg sin θ－F安，I增大，f减小；当f减小到0后，F安＞mg sin θ，f反方向，I增大，f增大．答案：B7．如图所示，一条形磁铁放在桌面上，一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图所示．则在这个过程中磁铁受到的摩擦力(保持静止)( )A．为零B．方向由向左变为向右C．方向保持不变D．方向由向右变为向左答案：B8．如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平，某同学在实验室里，用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度，他测得的数据记录如下所示，已知：CD段导线长度：4×10－2m，天平平衡时钩码重力：4×10－5N，通过导线的电流：0.5 A．请你算出通电螺线管中的磁感应强度B.解析：由题意知，I＝0.5 A，G＝4×10－5N，L＝4×10－2 m．电流天平平衡时，导线所受磁场力的大小等于钩码的重力，即F ＝G .由磁感应强度的定义式B ＝得F IL B ＝＝ T ＝2.0×10－3 T.F IL 4.0×10－50.5× 4.0×10－2所以，通电螺线管中的磁感应强度为2.0×10－3 T.答案：2.0×10－3 T9．如图，水平放置的光滑的金属导轨M 、N ，平行地置于匀强磁场中，间距为d ，磁场的磁感应强度大小为B ，方向与导轨平面夹角为α ，金属棒ab 的质量为m ，放在导轨上且与导轨垂直．电源电动势为E ，定值电阻为R ，其余部分电阻不计．则当电键闭合的瞬间，棒ab的加速度为多大？解析：画出导体棒ab受力的截面图，如图所示．导体棒ab 所受安培力：F ＝BIL ，由牛顿第二定律得：F sin α＝ma ，导体棒ab 中的电流：I ＝，得a ＝.E R BEL sin αmR 答案：BEL sin αmR 10.如图所示，电源电动势E ＝2 V ，内阻不计，竖直导轨电阻不计，金属棒的质量m ＝0.1 kg ，R ＝0.5 Ω，它与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，有效长度为0.2 m ，靠在导轨外面，为使金属棒不动，施一与纸面夹角37°且垂直于金属棒向里的磁场(g ＝10 m/s 2，sin37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．求：(1)此磁场是斜向上还是斜向下？(2)B 的范围是多少？解析：(1)安培力的方向应与磁场方向垂直，若磁场斜向上，金属棒与导轨间没有压力，不会静止，故磁场必斜向下．(2)从左向右看平面图如图甲所示，当磁感应强度较大金属棒有向上运动趋势时，摩擦力方向向下，满足竖直方向合力为零，取临界条件进行研究：F 安cos 53°＝mg ＋μF 安sin 53°，F 安＝ILB max ＝，ELB max R 联立解得B max ＝4.5 T.当磁感应强度较小时，金属棒有向下运动的趋势，摩擦力方向向上．如图乙所示．F 安′cos 53°＋μF 安′sin 53°＝mg ，F 安′ ＝ILB min ＝，ELB min R 联立解得B min ＝1.4 T ，则1.4 T ≤B ≤ 4.5 T. 图甲 图乙 答案：(1)斜向下　(2)1.4 T≤B≤4.5 T。

高中物理学习资料金戈铁骑整理制作安培力习题1．对于磁场对通电直导线的作使劲(安培力 )，以下说法正确的选项是 ()A．通电直导线在磁场中必定遇到安培力的作用B．通电直导线在磁场中所受安培力的方向必定跟磁场的方向垂直C．通电直导线在磁场中所受安培力的方向必定跟电流的方向垂直D．通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由 B 和 I 所确立的平面2.直导线 AB 与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，线圈能够自由运动．当经过如图所示的电流时 (同时通电 )，从左向右看，线圈将 ()A ．顺时针转动，同时凑近直导线ABB．顺时针转动，同时走开直导线ABC．逆时针转动，同时凑近直导线ABD．不动3．如图 3－ 4－ 20 所示，在同一水平面上的两根导轨互相平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为 3.6 kg，有效长度为 2 m 的金属棒放在导轨上．当金属棒中的电流为 5 A 时，金属棒做匀速直线运动；当金属棒中的电流增添到8 A 时，金属棒的加快度为 2 m/s2，求磁场的磁感觉强度的大小．4．在赤道上空，水平搁置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线()A．遇到竖直向上的安培力B．遇到竖直向下的安培力C．遇到由南向北的安培力D．遇到由西向东的安培力5.在等边三角形的三个极点a、b、c 处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如下图．过 c 点的导线所受安培力的方向()A ．与 ab 边平行，竖直向上B．与 ab 边平行，竖直向下C．与 ab 边垂直，指向左侧D．与 ab 边垂直，指向右侧6.如下图，在倾角为α的圆滑斜面上，垂直纸面搁置一根长为L、质量为 m 的直导体棒，在导体棒中的电流 I 垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，以下外加匀强磁场的磁感觉强度 B 的大小和方向正确的选项是 ()sinαA ．B＝mg IL，方向垂直斜面向上sinαB．B＝mg IL，方向垂直斜面向下cosαC．B＝mg IL，方向垂直斜面向下cosαD．B＝mg IL，方向垂直斜面向上7．如下图，在倾角为 37°的圆滑斜面上有一根长为－ 20.4 m．质量为 6× 10 kg 的通电直导线，电流 I ＝1 A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感觉强度每秒增添T，方向竖直向上的磁场中，设t＝0，B＝ 0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g 取 10 m/s2)8．如图 3－4－30 所示，两平行圆滑导轨相距为 L＝20 cm，金属棒 MN 的质量为 m＝10 g，电阻 R＝ 8 Ω，匀强磁场的磁感觉强度 B＝0.8 T，方向竖直向下，电源电动势 E＝ 10 V ，内阻 r＝1 Ω，当开关 S 闭合时，MN 恰巧均衡，求变阻器 R1的取值为多少？设θ＝45°，g 取 10 m/s2.。

第四节安培力的应用问题探究如图3-4-1，把一个可绕固定转轴OO′转动的线圈abcd放入匀强磁场中，线圈平面平行于磁场方向.给线圈通以如图方向的恒定电流后，线圈将如何运动？图3-4-1解析：通电导体在磁场中要受到安培力作用.ab边和cd边中电流方向和磁场方向平行.因此这两边不受磁场力.由左手定则可知，ac边所受安培力的方向指向纸内；bd边所受安培力的方向指向纸外.因此，线圈受这两边力矩的作用，绕OO′轴转动.答案：绕OO′轴转动.自学导引1.电流表是测量_______________的电学仪器，我们在实验时经常使用的电流表是_______________电流表.答案：电流磁电式2.电动机有_______________与_______________，直流电动机的突出优点就是通过改变_______________很容易调节它的转速，而交流电动机的调速不太方便.答案：直流电动机交流电动机输入电压3.交流电动机可分为_______________与_______________.答案：单相交流电动机三相交流电动机4.不论是电动机，还是磁电式电流表，都是磁场中的线圈受到安培力作用而旋转起来的.线圈所在的磁场是______________________分布的，这样做的目的是_____________________.答案：均匀辐射保证通电线圈不管转到什么角度，线圈的平面都跟磁感线平行5.对于磁电式电流表，我们根据指针偏转角度的大小可以知道被测电流的强弱，这是因为磁场对电流的作用力跟电流成______________，因而线圈中的电流越大，安培力的转动作用也______________，线圈和指针偏转的角度也就______________.答案：正比越大越大6.磁电式仪表的优点是______________，可以测出______________的电流；缺点是______________，允许通过的______________，如果通过的电流______________，很容易把它______________，我们在使用时应该注意.答案：灵敏度高很弱绕制线圈的导线很细电流很弱超过允许值烧坏疑难剖析磁电式仪表的工作原理【例1】如图3-4-2是电流表内部构造图，其转动部分由圆柱形铁芯、铝框、线圈、轴和螺旋弹簧组成.试说明铁芯、铝框和螺旋弹簧的作用各是什么？图3-4-2解析：铁芯的作用是和蹄形磁铁一起形成辐轴状磁场，因而使线圈所受的安培力矩M=NBIS不受偏转角度的影响；铝框的作用是在线框转动时起电磁阻尼作用；螺旋弹簧的作用是产生和线圈的电磁力矩平衡的弹力矩，和胡克定律类似，弹力大小和转动角度成正比，因此弹力矩也和转动角度成正比，有kα=NBIS，I∝α.可见这种磁电式电表的刻度是均匀的.电动机原理【例2】如图3-4-3所示，把一个可以绕水平轴转动的铝盘放在蹄形磁铁之间，盘的下边缘浸在导电液体中.把转轴和导电液体分别接到直流电源的两极上，铝盘就会转动起来.为什么?用什么方法可以改变铝盘的转动方向?图3-4-3解析：由于铝盘是良好的导体，我们可以把铝盘看成是由许多条金属棒拼合而成（可以与自行车轮胎上的辐条类比）.接通电源后，电流从铝盘中心O处流向盘与导电液的接触处，从导电液中的引出导线流出，而这股电流恰好处在一个与电流垂直的磁场中，由左手定则可以判断出它受到一个与盘面平行的安培力作用，这个力对转轴的力矩不为零，所以在通电后铝盘开始转动起来.如果对铝盘通以一恒定的电流，则铝盘就会不停地转动下去，当阻力的力矩与安培力力矩相等时铝盘就匀速转动.由安培定则不难看出，要改变铝盘的转动方向，我们可以改变电流方向或是改变磁场的方向.关于安培力的综合计算【例3】如图3-4-4所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L.匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长也为L，质量为m，水平放在导轨上.当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止.求：图3-4-4(1)B至少多大？这时B的方向如何？(2)若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？图3-4-5解答：如图3-4-5，画出金属杆的截面图.由三角形定则得，只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小，B 也最小.根据左手定则，这时B 应垂直于导轨平面向上，大小满足：BI 1L =mg sin α，B =mg sin α/I 1L .当B 的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，沿导轨方向合力为零，得BI 2L cos α=mg sin α，I 2=I 1/cos α.温馨提示：在解这类题时必须画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向，从而弄清各矢量方向间的关系.拓展迁移 测磁场的磁感应强度1.在赤道上，地磁场可看成是沿南北方向的匀强磁场.若赤道上有一根沿东西方向放置的导线，长20 m ，通有30 A 的电流.测得导线所受安培力为0.03 N ，赤道上地磁场的磁感应强度为多大？答案：0.50×10-4T2.还有其他方法测磁感应强度吗？答案：其实还有很多方法测量磁场的磁感应强度. 我们知道，磁场具有能量，磁场中单位体积具有的能量叫能量密度，其值为μ22B ，式中B 是磁感应强度，μ是磁导率，在空气中μ为一已知常数.为了近似测得条形磁铁极端附近的磁感应强度B ，我们可以用一根端面面积为A 的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P ，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl ，并测出拉力F ，因为F 所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可测出磁感应强度)2(A F B B μ=.该实验利用功能原理对磁场进行测量.。

一、单项选择题图3－3－161．磁场中某区域的磁感线，如图3－3－16所示，则()A．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，B a＞B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，B a＜B bC．同一根导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一根导线放在a处受力一定比放在b处受力小解析：选B.磁感线是用来形象地描述磁场的曲线，其疏密反映磁场的强弱，磁感线密集的区域磁场比磁感线稀疏的区域强．电流所受到的安培力大小除了与电流大小、磁感应强度有关外，还与电流和磁场的方向有关，所以我们不能说同一根通电直导线在磁场强的地方所受到的安培力一定大于磁场弱的区域所受到的安培力．所以选项B正确．2．有一小段通电导线，长为1 cm，电流为5 A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B一定是()A．B＝2 T B．B≤2 TC．B≥2 T D．以上情况都有可能解析：选C.磁感应强度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的电流．如果通电导线是垂直磁场方向放置的，此时所受磁场力最大F＝0.1 N，则该点的磁场强度为：B＝FIL ＝0.1 5×0.1T＝2 T．如果通电导线不是垂直磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直放置的受力，垂直放置时受力将大于0.1 N，由定义式可知，B将大于2 T.3．一个可以自由运动的线圈L1和一个固定不动的线圈L2互相垂直放置，且两线圈的圆心重合，当两线圈同时通以如图3－3－17所示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将()图3－3－17A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．向纸外平动解析：选C.环形电流L1、L2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向、平行为止，据此可得L1的转动方向应是：从左向右看线圈L1逆时针方向转动．4．如图3－3－18所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则()图3－3－18A．ΔΦ1＞ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1＜ΔΦ2D．无法判断解析：选C.导体MN周围的磁场并非匀强磁场，靠近MN处的磁场强些，磁感线密一些，远离MN处的磁感线疏一些．当线框在Ⅰ位置时，穿过平面的磁通量为ΦⅠ，当线圈平移至Ⅱ位置时，磁通量为ΦⅡ，则磁通量的变化量为ΔΦ1＝|ΦⅡ－ΦⅠ|＝ΦⅠ－ΦⅡ.当线框由Ⅰ位置翻转到Ⅱ位置时，磁感线相当于从“反面”穿过平面，则磁通量为－ΦⅡ，则磁通量的变化量是ΔΦ2＝|ΦⅡ－ΦⅠ|＝ΦⅠ＋ΦⅡ，所以ΔΦ1＜ΔΦ2.5．如图3－3－19所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，在导线中通以垂直纸面向里的电流，用F N表示磁铁对桌面的压力，用f表示桌面对磁铁的摩擦力，导线通电后与通电前相比较()图3－3－19A．F N减小，f＝0 B．F N减小，f≠0C．F N增大，f＝0 D．F N增大，f≠0解析：选C.如图所示，画出一条通过电流I处的磁感线，电流I处的磁场方向水平向左，由左手定则知电流I受安培力方向竖直向上，根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力F′方向竖直向下，所以磁铁对桌面的压力增大，而桌面对磁铁无摩擦力作用．6．如图3－3－20所示是三根平行直导线的截面图，若通过它们的电流大小相同，且ab＝ac＝ad，则在a点的磁感应强度的方向是()图3－3－20A．垂直纸面指向纸里B．垂直纸面指向纸外C．沿纸面由a指向bD．沿纸面由a指向d解析：选D.空间存在三根通电直导线，每根导线都会在其周围产生磁场，而磁感应强度是一个矢量，所以a点的磁感应强度应为b、c、d三根导线在a点所产生的磁感应强度的叠加．通电直导线磁场的磁感线为同心圆，所以可画出b、c、d三根导线在a点所产生的磁感应强度，如图所示．根据对称性，b、d两根导线在a点所产生的磁感应强度大小相等、方向相反，则a点的磁感应强度方向就是c导线在a点产生的磁感应强度方向．二、双项选择题7．在物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流的要求是() A．将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力F，导线长度L，通电电流I，应用公式B＝FIL即可测得磁感应强度B B．检验电流不宜太大C．利用检验电流，运用公式B＝FIL，只能应用于匀强磁场D．只要满足长度L很短，电流很小，将其垂直放入磁场的条件，公式B＝FIL对任何磁场都适用解析：选BD.用检验电流来了解磁场，要求检验电流对原来磁场的影响很小，可以忽略，所以导体长度L应很短，电流应很小．当垂直放置时，B＝FIL该定义式适用于所有磁场，选项B、D正确．8．下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是()A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向B．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向解析：选BD.磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场的方向，磁场方向也就是小磁针静止时N极受力的方向，但电流受力的方向不代表磁感应强度和磁场方向．9．下列说法中正确的是()A．电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零B．一小段通电导线在某处不受安培力的作用，则该处磁感应强度一定为零C．把一个试探电荷放在电场中的某点，它受的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D．把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱解析：选AC.把电荷放入某处，如果电荷没受到电场力的作用，则该处不存在电场或该处的电场强度为零，故A对；把通电直导线放入某处，如果放置不合适，即使有磁场存在，知，电场强度等于试通电直导线也不受磁场力的作用，故B错；由电场强度的定义式E＝Fq探电荷受到电场力F与所带电荷量q的比值，故C对；磁感应强度的定义式B＝F的成立是IL有条件的，即通电导线与磁场方向垂直，否则该定义式不成立，故D错．10．在磁场中的同一位置，先后引入长度相等的直导线a和b，a、b导线的方向均与磁场方向垂直，但两导线中的电流不同，因此所受到的力也不相同．图3－3－21中的几幅图象表现的是导线所受到的力F与通过导线的电流I的关系．a、b各自有一组F、I的数据，在图象中各描出一个点．下列四幅图中，正确的是()图3－3－21解析：选BC.两条相同的导线通入不同的电流先后放在磁场中的同一点，并且电流方向都与磁场方向垂直．由于磁场方向是不变的，故导体所在处的磁感应强度是确定的．根据磁感应强度的定义式B＝F，当L确定时，F∝I，则F－I图象应是过原点的一条直线，故B、ILC对．三、非选择题图3－3－2211．如图3－3－22所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8 T，磁场中有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1.0 cm.在纸面内先后放上圆线圈，圆心均在O 处，A线圈半径为1.0 cm,10匝；B线圈半径为2.0 cm,1匝．那么在磁感应强度B减为0.4 T 的过程中，A和B磁通量各改变多少？解析：A线圈半径为1.0 cm，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B线圈半径为2.0 cm，大于圆形磁场区域的半径，但穿过A、B线圈中的磁感线的条数相等，因此在求通过B线圈中的磁通量时，面积S只能取圆形磁场区域的面积．设圆形磁场区域的半径为R，对线圈A，Φ＝BπR2，磁通量的改变量：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(10－2)2Wb＝1.256×10－4Wb.对线圈B，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(10－2)2Wb＝1.256×10－4Wb.答案：1.256×10－4Wb 1.256×10－4Wb12．如图3－3－23所示，导轨间的距离L＝0.5 m，B＝2 T，ab棒的质量m＝1 kg，物块重G＝3 N，ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V，r＝0.1 Ω，导轨的电阻不计，ab棒电阻也不计，问R的取值范围怎样时棒处于静止状态？(g取10 m/s2)图3－3－23解析：依据物体平衡条件可得，恰不右滑时有：G－μmg－BLI1＝0①恰不左滑时有：G＋μmg－BLI2＝0②依据闭合电路欧姆定律可得：E＝I1(R1＋r)③E＝I2(R2＋r)④联立①③得：R1＝BLE－r＝9.9 Ω.G－μmg－r＝1.9 Ω.联立②④得：R2＝BLEG＋μmg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。