2024版新教材高中物理第一章磁吃电流的作用微点2安培力的大形时作业教科版选择性必修第二册

微点2安培力的大小1.已知长沙市区地磁场的磁感应强度B约为4.0×10－5T，其水平重量约为3.0×10－5T．若市区一高层建筑安装了高50m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，经避雷针起先放电，电流方向自上而下，大小为1.0×105A，此时金属杆受到地磁场对它的安培力的方向和大小分别为()A．方向向西，大小约为150NB．方向向西，大小约为200NC．方向向东，大小约为150ND．方向向东，大小约为200N2．(多选)如图所示，长度L＝10cm的一段直导线ab，与磁场方向垂直放置在磁感应强度B＝3×10－2T的匀强磁场中．若在导线中通以I＝10A的电流，方向从b流向a，导线绕固定点O转动(设eq\x\to(Oa)＝3eq\x\to(Ob))，由图中位置在纸面内转动，则()A．图示位置安培力大小为3×10－2NB．由图示位置顺时针转过60°时，安培力大小为1.5×10－2NC．由图示位置顺时针转过90°时，安培力大小为0ND．由图示位置向纸面外转过90°时，安培力大小为0N3．(多选)长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示．已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是()4．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B.L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中．已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行．该导线受到的安培力为()A．0B．BIlC．2BIlD．eq\r(5)BIl5．如图所示，直角三角形闭合线框abc处于匀强磁场中，∠acb＝30°，磁场垂直线框平面对里，线框中通入顺时针方向电流时，下列说法正确的是()A．ab边受到的安培力向右B．ac边受到的安培力与ab边受到的安培力大小相等C．ab边与bc边受到的安培力的合力大于ac边受到的安培力D．整个线框所受的安培力的合力为零6．(多选)如图甲所示，软导线放在光滑绝缘水平面上，两端分别固定在P、Q两点，P、Q间距离为L，空间有垂直水平面对上，磁感应强度大小为B的匀强磁场，通过P、Q两点通入大小为I、方向如图乙所示恒定电流，同时给软导线上A点施加一个水平力，使软导线形态如图乙所示，PA段与QA段软导线长度之比为2∶3，则下列推断正确的是()A．PA段与QA段软导线受到的安培力大小之比确定为2∶3B．作用在A点的水平拉力方向确定与PQ连线垂直C．整个软导线受到的安培力大小为BILD．撤去拉力整个软导线最终静止时受到的安培力与未撤去拉力时整个软导线受到的安培力大小不相等7．如图所示的边长为L的正方形线框，置于磁感应强度为B的匀强磁场中通以电流I，线端a为正极，b为负极，线框受到安培力的合力为()A．3ILB，方向向右B．ILB，方向向右C．ILB，方向向左D．2ILB，方向向左8．(多选)三根导线MN、NP、PQ连接成如图所示的形态，与直流电源相连．NP段导线为以O点为圆心的圆弧．MO、OQ、MN、NO、PO、PQ等长，M、O、Q在同始终线上．垂直于导线所在平面的磁场被ON与OP所在直线划分为三个区域，其磁感应强度大小相同，方向如图所示．已知导线MN受到的安培力大小为F，则()A．导线NP受到的安培力大小为eq\f(π,3)FB．导线NP受到的安培力大小为F，方向竖直向下C．导线MNPQ受到的安培力大小为零D．导线MNPQ受到的安培力大小为2F，方向竖直向上9．(多选)如图所示，空间中存在一匀强磁场，将长度为L的直导线放置在y轴上，当通以大小为I、沿y轴负方向的电流后，测得其受到的安培力大小为F，方向沿x轴正方向．下列关于磁感应强度的方向和大小，说法正确的是()A．只能沿x轴正方向B．可能在yOz平面内，大小为eq\f(2F,IL)C．可能在xOz平面内，大小为eq\f(F,IL)D．可能在xOy平面内，大小为eq\f(F,2IL)10．正方形导体框粗细匀整，与固定直导线a、b两端连接，导体框处在匀强磁场中，导体框平面与磁场垂直，给导体框通入大小为I的电流，导体框受到的安培力大小为F1，如图1所示；若仅将正方形一边断开，给导体框通入的电流大小仍为I，如图2所示，此时导体框受到的安培力大小为F2，则()A．F1>3F2B．F1＝3F2C．F1＝F2D．F1＝eq\f(1,3)F211．(多选)如图所示，三根通电长直导线a、b、c都垂直于纸面放置，彼此之间的距离都相等，b、c中电流等大反向，a、c中电流方向相同，a中电流大小为c中电流大小的一半．已知a受到c所产生磁场的安培力大小为F，若直线电流在某点所产生磁场的磁感应强度大小与电流大小成正比，与该点到直线电流的距离成反比，则下列说法正确的是()A．b、c对a安培力的合力大小等于FB．b、c对a安培力的合力方向垂直于a、c连线C．a、c对b安培力的合力方向垂直于a、c连线D．a、c对b安培力的合力大小等于eq\r(7)F微点2安培力的大小1．答案：C解析：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，若面对北方而立，则空间水平磁场均为“×”，则右侧为东方，左侧为西方，如图所示．由左手定则可知金属杆所受安培力的方向向东，大小为F＝BIl＝3.0×10－5×1.0×105×50N＝150N，故C正确．2．答案：ABC解析：图示位置，F安＝BIL＝3×10－2N，A正确；由图示位置顺时针转过60°时，F安＝BILsin30°＝1.5×10－2N，B正确；由图示位置顺时针转过90°时，B∥I，F安＝0N，C正确；由图示位置向纸面外转过90°时，B⊥I，F安＝BIL＝3×10－2N，D错误．3．答案：ACD解析：A图中，电流方向与磁场方向的夹角为90°－θ，则有安培力大小为F＝BILsin(90°－θ)＝BILcosθ，A正确；B图中，电流方向与磁场方向垂直，则有安培力大小为F＝BIL，B错误；C图中，电流方向与磁场方向垂直，则有安培力大小为F＝BIL，C正确；D图中，电流方向与磁场方向垂直，则有安培力大小为F＝BIL，D正确．4．答案：C解析：因bc段与磁场方向平行，则不受安培力；ab段与磁场方向垂直，则受安培力为Fab＝BI·2l＝2BIl则该导线受到的安培力为2BIl.故选C.5．答案：D解析：依据左手定则可知ab边受到的安培力方向向左，A错误；ac边受到的安培力Fac＝BILac，ab边受到的安培力Fab＝BILab，因为Lac>Lab，故ac边受到的安培力大于ab边受到的安培力，B错误；依据安培力大小的计算公式可知，线框三边受到的安培力的大小与三边长度成正比，又依据左手定则可知线框三边受到的安培力的方向，易知线框三边受到的安培力构成一个三角形，因此整个线框所受的安培力的合力为零，故ab边与bc边受到的安培力的合力大小等于ac边受到的安培力大小，方向相反，C错误，D正确．6．答案：BC解析：由题中条件无法得出PA段与QA段导线的有效长度之比为2∶3，结合F＝BIL可知PA段与QA段软导线受到的安培力大小之比不愿定为2∶3，故A错误；由题可知PA段导线与QA段导线在垂直PQ连线方向的等效长度相等，则PA段导线所受安培力在平行PQ连线方向的分力与QA段导线所受安培力在平行PQ连线方向的分力大小相等，方向相反，但A点所受的安培力方向不愿定与PQ连线垂直，故作用在A点的水平拉力方向不愿定与PQ连线垂直，故B正确；撤去拉力前和撤去拉力后整个软导线的有效长度均为L，则整个软导线受到的安培力大小均为BIL，故C正确，D错误．7．答案：B解析：依据F＝BIL可知，正方形线框各边受到的安培力大小相等，依据安培定则，上、下两边所受安培力反向，右边所受安培力向左，左侧两边所受安培力均向右，则线框受到的安培力的合力为ILB，方向向右．故选B.8．答案：BC解析：依据几何关系可知，导线NP在磁场中的有效长度与导线MN的长度相等，则导线NP受到的安培力大小为F，依据左手定则可知，安培力方向竖直向下，故A错误，B正确；依据左手定则可知，导线MN受到的安培力方向指向左上方，与竖直方向的夹角为60°，同理可知，导线PQ受到的安培力大小为F，方向指向右上方，与竖直方向的夹角为60°，则此二力的合力与导线NP受到的安培力大小相等、方向相反，则导线MNPQ受到的安培力大小为零，故C正确，D错误．9．答案：BC解析：依题意，电流沿y轴负方向，安培力方向沿x轴正方向，依据左手定则可知磁感应强度方向可能沿z轴正方向，则安培力大小为F＝BIL可得磁感应强度大小为B＝eq\f(F,IL)可知此时磁感应强度的方向在xOz平面内，大小为eq\f(F,IL)；若除了存在沿z轴正方向的分磁感应强度，还存在沿y轴方向的分磁感应强度，则合磁感应强度方向在yOz平面内，设磁感应强度方向与导线的夹角为α，则直导线受到的安培力大小为F＝BILsinα当α＝30°时，可得B＝eq\f(F,ILsin30°)＝eq\f(2F,IL)，故选BC.10．答案：C解析：依据题意，由于正方形导体框粗细匀整，由公式R＝ρeq\f(l,S)可知，四条边电阻相等，由欧姆定律可得，流过正方形左边的电流为eq\f(3,4)I，流过正方形上、下和右边的电流为eq\f(1,4)I，由公式F＝BIL可得，上下两边所受安培力相互抵消，则有F1＝eq\f(3,4)BIL＋eq\f(1,4)BIL＝BIL图2中上下两边长度相等，电流大小相等，方向相反，所受安培力相互抵消，左边无电流，不受安培力，电流全部从右边通过，则电流大小为I，则有F2＝BIL则有F1＝F2，故选C.11．答案：AD解析：依据题意，设b、c在a处产生的磁感应强度大小均为B，依据安培定则可知，b、c在a点产生的磁场方向如图所示，依据平行四边形定则可知，B合＝B，设a中电流大小为I，三根直导线间的距离均为L，则b、c对a的安培力大小均为F＝BIL，依据平行四边形定则可知，b、c对a的安培力的合力大小F合＝BIL＝F，A正确；依据A项分析可知，a处合磁感应强度方向如图所示，再依据左手定则可知，b、c对a安培力的合力方向不垂直于a、c连线，B错误；依据安培定则，a、c在b点产生的磁场的磁感应强度如图所示，由左手定则可知，a、c对b安培力的合力方向不垂直于a、c连线，C错误；a受c的安培力大小为F，c在