2024-2025学年高二物理选择性必修第二册（粤教版）第1章 磁场 分层作业1 安培力

分层作业1安培力A组必备知识基础练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三者必须保持两两相互垂直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2.(2024广东广州阶段练习)如图所示,两根固定的通电长直导线a、b相互垂直,a平行于纸面,电流方向向左,b垂直于纸面,电流方向垂直纸面向里,则a所受安培力方向()A.平行于纸面向上B.平行于纸面向下C.左半部分垂直纸面向外,右半部分垂直纸面向里D.左半部分垂直纸面向里,右半部分垂直纸面向外3.(多选)如图所示的三维空间内,匀强磁场方向沿+x方向,在平面xOz内有一通电直导线,若它所受的安培力方向沿+y方向,则()A.该通电导线一定不会沿平行Ox方向放置B.该通电导线一定平行Oz方向放置C.沿+x方向观察,电流方向向左D.沿+x方向观察,电流方向向右4.(多选)如图所示,平行于纸面水平向右的匀强磁场,磁感应强度B1=1T.位于纸面内的细直导线,长L=1m,通有I=1A的恒定电流.当导线与B1成60°夹角时,发现其受到的安培力为零.则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2大小可能为()A.12T B.3C.14T D.35.如图所示,一根有质量的金属棒MN,两端用细软导线连接后悬于a、b两点,金属棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属棒中通有电流,方向从M流向N,此时细软导线上有拉力,为了使拉力等于零,可以()A.适当减小磁场的磁感应强度B.使磁场反向C.适当增大通过金属棒的电流D.使通过金属棒的电流反向6.在等边三角形的三个顶点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,方向如图所示,在c处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,指向左边D.与ab边垂直,指向右边7.如图所示,边长为L的等边三角形导体框是由3根电阻均为3r的导体棒构成,磁感应强度为B的匀强磁场垂直导体框所在平面指向纸面外,导体框两顶点与电动势为E、内阻为r的电源用电阻可忽略的导线相连,则整个线框受到的安培力大小为()A.0 B.BELC.BEL2r D.B组关键能力提升练8.(2024广东广州高二阶段练习)如图所示,长度为L、质量为m的导体棒ab被两轻质细绳水平悬挂,静置于竖直方向的匀强磁场中.当ab中通过如图所示的恒定电流I时,ab摆离原竖直面,在细绳与竖直方向成θ角位置再次处于静止状态.已知ab始终与磁场方向垂直,则磁感应强度的方向及大小是()A.竖直向下,mgB.竖直向下,mgC.竖直向上,mgD.竖直向上,mg9.均匀带正电的薄圆盘的右侧,用绝缘细线A、B挂一根水平通电直导线ab,电流方向由a到b,导线平行于圆盘平面.现圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动(电荷随着圆盘一起转动,可视为形成了一圈一圈的环形电流),细线仍然竖直,与圆盘静止时相比,下列说法正确的是()A.细线上的拉力变大B.细线上的拉力变小C.细线上的拉力不变D.若改变圆盘转动方向,细线上的拉力变大10.(2024广东广州高二阶段练习)如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.50m,金属导轨所在平面与水平面的夹角θ=37°,在金属导轨所在平面内分布着磁感应强度大小B=0.50T、方向竖直向上的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=10V、内阻r=0.50Ω的直流电源,现把一个质量m=0.08kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好保持静止,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R=2.0Ω,金属导轨的电阻不计,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小g取10m/s2,sin37°=0.6.求:(1)导体棒受到的安培力;(2)导体棒与金属导轨间的动摩擦因数μ.(结果均保留2位有效数字)11.(2024广东佛山高二阶段练习)如图所示,两根相同的轻质绝缘弹簧的劲度系数为k=100N/m,在竖直方向上吊起一根长为L=2m、质量为m=0.1kg的匀质金属棒PQ,金属棒中通有由P端流向Q端的电流,静止并处于垂直纸面向外的匀强磁场中,当匀强磁场的磁感应强度B=0.5T时,每根弹簧的伸长量为x=2cm,重力加速度g取10m/s2.求:(1)金属棒所受安培力的大小和方向;(2)金属棒PQ中的电流大小.答案：1.BF垂直于B和I所决定的平面,但B与I(即导线)可以垂直,也可以不垂直,故B正确.2.D根据安培定则,可判断出a左侧部分的空间磁场方向斜向右上方,右侧部分的磁场方向斜向右下方,根据左手定则可判断出a所受安培力方向左半部分垂直纸面向里,右半部分垂直纸面向外.故选D.3.AD当通电导线与匀强磁场平行时,它不受安培力作用,而题意说导线受到安培力作用,说明导线一定不会沿平行Ox方向放置,A正确;根据左手定则可知,安培力一定垂直于磁场和电流所确定的平面,但电流方向不一定与磁场方向垂直,B错误;通电导线在xOz平面内受到的安培力沿+y方向,根据左手定则可知,沿+x方向观察,电流方向向右,C错误,D正确.4.BD由于通电导线在磁场中受到的安培力为零,则可知B1与B2的合磁场方向与导线平行.当B2与导线垂直时,B2最小,其最小值Bmin=B1sin60°=1×32T=32T.当B2与导线不垂直且满足合磁场方向沿导线方向时,B2>32T,由此知B、5.C首先对MN进行受力分析,受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力和安培力.MN处于平衡时有2F+BIL=mg,重力mg恒定不变,欲使拉力F减小到0,应增大安培力BIL,所以可适当增大磁场的磁感应强度B或增大通过金属棒的电流I,或二者同时增大.故选C.6.C根据安培定则,a、b在c处产生的磁场方向分别为垂直于ac连线斜向下和垂直于bc连线斜向下,并且大小相等,由平行四边形定则可确定c处合磁场方向向下,又根据左手定则,可判定c处直导线所受安培力方向垂直于ab边,指向左边,故选C.7.B可将电路等效为电阻为3r的导体棒和电阻为6r的导体棒并联,并联后总电阻为3r·6r3r+6r=2r,则路端电压U=Er+2r·2r=2E3.根据欧姆定律I12=U6r,I3=U3r.则安培力F1=F2=BI12L,F1、F2的夹角为8.A若磁感应强度方向竖直向下,根据左手定则可知ab所受安培力方向水平向外,由平衡条件可知BILcosθ=mgsinθ,解得B=mgtanθIL,故A正确,B错误;若磁感应强度方向竖直向上,根据左手定则可知ab所受安培力方向水平向里,不可能平衡,故C、9.A圆盘绕过圆心的水平轴沿如题图所示方向匀速转动,产生环形电流,在导线ab处会产生磁场,根据右手螺旋定则可知,磁场方向垂直于导线ab向右,根据左手定则可知,导线ab受到的安培力竖直向下,根据共点力平衡可知,细线上的拉力变大,故A正确.10.答案(1)1.0N,方向水平向右(2)0.26解析(1)根据闭合电路欧姆定律,有I=E导体棒受到的安培力的大小为F=BIL解得F=1.0N由左手定则可知导体棒受到的安培力的方向水平向右.(2)对导体棒受力分析,如图所示导体棒受到的最大静摩擦力为f=Fc