2024-2025学年新教材高中物理第1章安培力与洛伦兹力第1节安培力及其应用课时作业含解析鲁科版选择性必修2

PAGE5-安培力及其应用(建议用时：25分钟)考点一安培力的方向1．在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线()A．受到竖直向上的安培力B．受到竖直向下的安培力C．受到由南向北的安培力D．受到由西向东的安培力A[赤道上空地磁场方向水平向北，由左手定则可确定该导线受到安培力方向竖直向上，A正确。]2.如图所示，磁感应强度和通电导体中的电流方向均垂直纸面对里，则关于通电导体所受磁场力，下面推断正确的是()A．磁场力垂直导体，方向向左B．磁场力垂直导体，方向向右C．磁场力垂直导体，方向向上D．磁场力为零D[电流方向与磁场方向平行，通电导线所受磁场力为零，故选D。]3．在如图所示的四个图中，标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是()D[安培力的方向肯定与直导线和磁场所确定的平面垂直，A、B均错误；由左手定则可推断C错误，D正确。]考点二安培力的大小4.如图所示，水平面内一段通电直导线平行于匀强磁场放置，当导线以左端点为轴在水平平面内转过90°时(如图中虚线所示)，导线所受的安培力()A．大小不变B．大小由零渐渐增大到最大C．大小由零先增大后减小D．大小由最大渐渐减小到零B[B和I平行时，导线所受安培力为零，当B和I的夹角θ增大时，F安＝BIlsinθ，F安增大，当B和I垂直时，F安最大，选项B正确，A、C、D错误．]5.如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则棒MN所受安培力大小()A．F＝BIdB．F＝BIdsinθC．F＝eq\f(BId,sinθ)D．F＝BIdcosθC[棒MN在磁场中有效电流的长度L＝eq\f(d,sinθ)，则F＝BIl＝eq\f(BId,sinθ)，C正确。]6.如图所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为IA．0B．0.5BIlC．BIlD．2BIlC[方法一：导线有效长度为2lsin30°＝l，依据安培力公式，该V形通电导线受到的安培力大小为BIl。方法二：由安培力大小公式F＝IlB知V形导线每边受力为IlB，方向如图所示，其合力大小为2Fsin30°＝F＝IlB，C对。]考点三安培力作用下导体的运动7.如图所示，在南北方向安放的长直导线的正上方用细线悬挂一条形小磁铁，当导线中通入图示的电流I后，下列说法正确的是()A．磁铁N极向里转，悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力B．磁铁N极向外转，悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力C．磁铁N极向里转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力D．磁铁N极向外转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力C[由条形磁铁的磁场分布，并由左手定则，可知导线左半部分受到安培力方向垂直纸面对外，右半部分安培力方向垂直纸面对里，由牛顿第三定律得磁铁左半部分受到安培力方向垂直纸面对里，右半部分安培力方向垂直纸面对外，因此条形磁铁N极向里转。当转过90°时导线受力竖直向上，则磁铁受力竖直向下，导致悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力，故C正确。]8.如图所示，在条形磁铁S极旁边悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流淌时，将会出现()A．线圈向磁铁平移B．线圈远离磁铁平移C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁D[解法一：电流元法结合特别位置法和等效法线圈所在处的磁场向左，由左手定则可知线圈左侧受力向外，右侧受力向里，所以从上往下看，线圈逆时针转动，转过90°后将环形电流等效成小磁针，由安培定则知其N极向左，与条形磁体的关系为异名磁极相对，所以相互吸引。解法二：等效法将环形电流等效成小磁针，由安培定则知其N极向里，受到条形磁体作用后其N极要指向左侧且相互靠近。]9.如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在条形磁铁的左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时()A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用C[据左手定则知导线受磁铁的作用力斜向左上方，故由牛顿第三定律知，导线对磁铁的反作用力应斜向右下方，则一方面使磁铁与桌面的挤压增大，一方面使磁铁产生向右的运动趋势，从而受向左的摩擦力作用。](建议用时：15分钟)10.如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度。天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡。由此可知()A．磁感应强度方向垂直纸面对里，大小为eq\f(m1－m2g,NIL)B．磁感应强度方向垂直纸面对里，大小为eq\f(mg,2NIL)C．磁感应强度方向垂直纸面对外，大小为eq\f(m1－m2g,NIL)D．磁感应强度方向垂直纸面对外，大小为eq\f(mg,2NIL)B[因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以此时安培力竖直向上，由左手定则推断磁场方向垂直于纸面对里。电流反向前，有m1g＝m2g＋m3g＋NBIL，其中m3为线圈质量。电流反向后，有m1g＝m2g＋m3g＋mg－NBIL。两式联立可得B＝eq\f(mg,211.如图所示，质量为0.12kg的裸铜棒，长为20cm，两头与长度均为20cm的软导线相连，吊在B＝0.5T、方向竖直向上的匀强磁场中。现在通以恒定电流I，铜棒将向纸面里摆起，最大摆角为37°，不计空气阻力，取g＝10m/s2，那么铜棒中电流的大小和方向分别为()A．I＝4A，方向从a指向bB．I＝4A，方向从b指向aC．I＝9A，方向从a指向bD．I＝9A，方向从b指向aB[铜棒上摆的过程，依据动能定理得BIL·Lsin37°－mgL(1－cos37°)＝0，代入数据解得I＝4A，依据铜棒将向纸面里摆起可知，安培力方向向里，依据左手定则可知，电流方向从b到a。]12.如图所示，在一个范围足够大、磁感应强度B＝0.40T的水平匀强磁场中，用绝缘细线将金属棒吊起使其呈水安静止状态，且金属棒与磁场方向垂直。已知金属棒长l＝0.20m，质量m＝0.020kg，g取10m/s2。(1)若棒中通有I＝2.0A的向左的电流，求此时金属棒受到的安培力F的大小。(2)变更通过金属棒的电流大小，若细线拉力恰好为零，求此时棒中通有电流的大小。[解析](1)此时金属棒受到的安培力大小F1＝BIl＝0.16N。(2)悬线拉力恰好为零，金属棒沿竖直方向受重力和安培力由金属棒静止可知安培力F2＝mg所以此时金属棒中的电流I′＝eq\f(F2,Bl)＝eq\f(mg,Bl)＝2.5A。[答案](1)0.16N(2)2.5A13.质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图所示，求MN